借助逆向思维巧解高中数学难题

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  【摘 要】逆向思维又被称为求异思维,借助逆向思维,教师可在总结既有的高中数学问题的前提下,从相反的角度引导学生思考,从而获得解题的新思路。在高中数学解题教学中,部分数学问题难度较大且较为抽象,教师可让学生在逆向思维的引导下确定解题方向,从而更好地完成解题指导任务。
  【关键词】逆向思维;高中数学;解题
  【中图分类号】G633.6  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437(2021)22-0042-02
  逆向思维是高中数学解题活动中常用的一种思维意识,借由对解题思路的颠覆,学生能够选择假设结果、合理推论、完全否定等多种方式进行解题,依靠“从答案到问题”的全新模式确定解题的基本方向。在逆向思維的推动下,数学解题活动无需被已知条件所限制,学生能够根据解题的指导要求确定新的解题方法,从而提高解题效率。部分难题是数学教学指导活动中的“拦路虎”,让学生学会应用逆向思维,才能在源头上解决数学难题。
  1   在概念理解环节应用逆向思维,夯实基础
  从定义上来看,概念理解类问题似乎与难题并不搭边,但对高中数学教学来说,部分概念理解类问题将多个概念融合起来,要求学生对概念、定理与数学关系进行判断,学生往往容易混淆。引导学生利用逆向思维从相反的角度思考数学问题,能够有效提升学生的概念辨识能力,加快学生吸收数学知识的速度。部分教师在数学解题活动中要求学生死记硬背,并不重视逆向思维的应用[1]。但对复杂的概念理解问题来说,合理应用逆向思维来讲解,能够帮助学生更为迅速地找到解题突破口,提高解题速度。
  以“集合”的教学为例,学生会遇到这样一道题:现有一个全集U={2,3,a2+2a?3},其中集合A={|a+1|,2},CUA={5},那么a取值为多少?对此,教师可引导学生结合集合的有关概念应用逆向思维来思考该问题。当CUA的值已知,可通过反推得出集合A,随后根据全集U确定a的取值,保障a2+2a?3等于5。在解答这一问题的过程中,必须强调集合中取值的大小关系,借助集合的概念完成解题任务。在部分情况下,该题以选择题的形式出现,这种命题模式下,逆向思维的应用更为有效,可将答案代入到各集合当中,确保其符合集合的取值范围即可。让学生配合相关概念理解数学知识,以概念为核心应用逆向思维,能够更为迅速地解决概念理解类问题。
  2   在数学解题环节应用逆向思维,开发思维
  在高中数学教学中,解题活动以计算、归纳和总结为核心,强调学生数学思维在整个解题活动中的表现。在引导学生应用逆向思维解题的过程中,教师必须归纳题目的类型、考查方向与解题要求,尝试利用逆向思维帮助学生“走直线”,让学生在逆向思维的引导下主动理解数学解题要求,感受逆向思维便捷、高效的特点,从而形成主动应用逆向思维解题的良好习惯。部分学生对逆向思维的理解停留在“反向解题”的层次,认为逆向思维只是一种从新角度、利用新方法解答数学问题的手段[2]。但实际上,逆向思维能够将看似没有关系的事物串联起来,构建教学指导新思路,能够更好地开发学生的数学思维。以人教版高中数学教材中的空间几何问题为例,在这一部分的教学中,几何问题已经脱离了体积、面积的限制,开始强调空间内点和直线的位置关系。
  以下列问题为例:四面体ABCD被平面a所截,对棱AB、CD与a平行且等距,如果a截得截面四边形的面积为S,对棱AB、CD距离为h,求四面体的体积。在尝试解题的过程中,学生的思维容易被四面体的形状所限制,局限于空间几何的结构,导致解题出现错误。教师可引导学生利用逆向思维对四面体进行加工:根据数学定理“等底等高的两个四面体的体积相等”,可暂时忽略四面体的形状,在添加几个等体积的四面体之后,将其组成一个平行六面体进行计算。根据ABCD四条棱和相关平面的平行关系,六个平面相交之后得到平行六面体,减去组成六面体的四面体的体积,即可得出答案。在利用逆向思维解答数学难题的过程中,学生必须大胆尝试,才能找到解题新思路。
  3   在数学拔高环节应用逆向思维,调整方向
  部分数学问题的难度较大,能够被归入拔高题的行列。该类问题在显性的解题要求之下,一般包含着隐性的解题条件,导致解题流程与解题方法向着复杂的方向发展。教师可借助逆向思维帮助学生突破拔高题,在帮助学生掌握解题技巧的同时,更好地提升学生的解题信心,进一步提高其解题能力。让学生应用逆向思维独立解答数学问题,理解逆向思维的应用优势,才能使其真正接受逆向思维[3]。以下列问题的解答为例:已知x、y∈R+,求证。在求解计算的过程中,学生会尝试结合方程、几何的有关知识化简这一数学问题,但实际上,这一问题重在考查学生应用三角函数知识的能力。对原式进行变形处理之后,和都能够转化为三角函数形式,且夹角的关系已知。对于该类数学问题,依靠数字思维进行计算只会浪费更多的时间,教师可引导学生将其转化为几何问题,通过绘图将题中的未知量转化为线段的长度,将数字求解问题转化为线段求解问题,提高解题效率。数学问题不应该只有一种解答思路,学生只有学会反思、归纳,才能更好地应用逆向思维打破限制,提升解题能力。
  4   在测试检验环节应用逆向思维,激发灵感
  测试是检验学生数学学习能力的重要手段,也是对学生数学思维进行开发的有力工具。在测试中,以证明为核心的数学问题并不少见,这类问题在强调培养学生数学分析能力的同时,也能帮助学生查缺补漏。教师让学生对逆向思维进行合理应用,在分析数学问题的过程中掌握解答数学难题的一般技巧,能够加快学生吸收数学知识的速度[4]。以高中数学解题活动中的证明题为例,部分问题的解题要求并不复杂,但解题的流程十分复杂,由于这类问题往往没有给出具体的解题思路,学生很难作出准确的解答。   以下列问题为例:一个整数的平方可以被4整除,
  求证这个数为偶数。如果只是重复列举数字,则根本无法解答这一数学问题。教师可引导学生利用逆向思维导入反证法,证明结论成立,将否定命题视为已知条件进行解题:如果x不是偶数,则x的值可以用整数a来表示,x=2a+1,通过算式得出数学表达式x2=
  (2a+1)2=4a2+4a+1,得出x2为奇数,假设不成立,故x为偶数。应用逆向思维能够从相反的角度解答数学问题,教师在引导学生利用逆向思维解题的过程中,也要对这一特点进行应用,从而使学生掌握解答数学问题的一般思路。
  5   在课后总结环节应用逆向思维,主动反思
  在长期的数学学习中,学生已经积累了一定的数学解题经验,對逆向思维也有了一定的理解。教师要引导学生在学习中多应用逆向思维,并交流逆向思维的应用方法,在他人的方法中汲取灵感,发展自己的思维能力。此外,教师还要让学生在课后做好总结,主动反思,这样学生的逆向思维能力才能得到提升。
  教师可引导学生开展总结活动,鼓励学生分享应用逆向思维解题的经验。以高中数学教学中的组合问题为例,教师可设计如下问题:大街上有8盏灯,编号分别为1,2,3……8,如果要关闭三个路灯,但不关闭相邻的两个路灯或三个路灯,也不关闭两端的路灯,有多少种关灯方式?在解题的过程中,一些学生的数学抽象能力较差,他们会选择做图、汇总等方式解答这一数学问题,这种解题方式耗时较长、效率低、更容易出错。部分学生则应用逆向思维解题:将问题转变为“在8个亮着的路灯的空隙中插入三个关闭的路灯,有多少种组合方式”。这部分学生借由逆向思维提高了解题效率,其他学生也能在这种解题方法中获得灵感,掌握数学解题的一般思路。
  总之,合理应用逆向思维能够帮助学生找到新的数学解题思路,从而提升学生的数学解题效率。教师应该对逆向思维进行合理应用,将逆向思维引入到解题、分析、互动等各环节,加快学生的解题速度,并合理应用已知信息对数学问题进行归纳总结。
  【参考文献】
  [1]田肃安.浅谈如何在高中数学教学中培养学生的数学思维能力[J].考试周刊,2021(9).
  [2]谢翠琴.借助逆向思维  巧解数学难题[J].高考,2020(36).
  [3]隆占平.高中数学教学中学生思维能力的培养分析[J].学周刊,2020(31).
  [4]桂凯.高中数学教学中学生数学思维能力的培养探析[J].智力,2020(29).
  【作者简介】
  唐杰(1983~),男,汉族,甘肃庆阳人,本科,一级教师。研究方向:数学教学。
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