对一道数学题的反思

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  “问题是数学的心脏”,数学问题来源于实际生活,为解决实际生活中的问题服务.随着新课程的普及与深入开展,许多数学课堂教学向生活化发展,课堂上开展了许许多多丰富多彩的活动.“数学的生活化”已经在新课程中得到了充分显现,生活成了数学发展最肥沃的土壤.“回归生活、关注学生现实生活”的新课程理念是当前数学课程改革的首要特征与发展趋势.
  数学思维具有生活的经验性,但有时又被实际生活的局限性困扰.下面我就两硬币旋转问题谈谈看法.
  例:(宁波市舜水杯初二数学竞赛试题)将两枚相同大小的一元硬币A、B紧贴在一起,硬币A固定不动,硬币B的边缘紧贴硬币A并围绕硬币A无滑动地旋转.当硬币B围绕硬币A旋转一周回到原来位置时,它围绕自己的中心旋转的角度是360度的?摇?摇?摇 ?摇倍.
  对于本题的思考,我们经常会受到生活性思维的困扰,有时对自己的结论表现得非常肯定,甚至不惜体力地与人争得面红耳赤,事后又经常反思,思维错误出现在何处?
  大多数人最初的结论:一倍关系.
  理由:两硬币的周长相等,硬币B围绕硬币A旋转一周回到原来位置时,它们的边缘都接触过一次,故硬币B自转一圈.如在生活中将硬币B在地面上沿直线滚动一段与自己的周长相等的线段CD时,硬币必然是旋转了一圈.
  然而最初的结论被接下来的实验给予了强烈的反驳.如图:当硬币B围绕硬币A旋转一圈时,实验中很清楚地看到硬币B围绕自己的中心旋转了两圈.
  实验后的结论:两倍关系.
  因此当硬币B围绕硬币A无滑动地旋转一圈后,硬币B应该是自转两周.
  证明如下:如图所示,当硬币B旋转到B′的位置时,设硬币B上的点E旋转到硬币B′上的点F,则有弧DF=DE.(可以将硬币B′倒退到硬币B的位置发现)
  进而得∠DB′F=∠DAE(等弧所对的圆心角相等)
  过B′作B′E′∥BE,得∠E′B′A=∠B′AE,
  可知硬币B旋转的角度∠E′B′F=2×∠B′AB.
  结论:当硬币B在地面上沿直线滚动一段与自己的周长相等的线段时,硬币是旋转一圈,而当硬币B沿着一段与自己的周长相等的封闭曲线滚动时,硬币是旋转了两圈.
  反思:为什么大多数人最初的想法不对呢?
  我們生活在现实中,数学思维具有生活的局限性,就像我们经常感觉到自己居住的地球是平面的一样,感受到太阳东升西落就好像太阳在围绕地球旋转一样,当硬币B在地面上沿直线滚动时,我们如何判断硬币是否滚动了一周呢?我们用生活性的思维这样判断:当最初的触地点再一次触地时,我们就判断它滚动了一周.带着这样的思维我们做“硬币B围绕硬币A旋转一周”的问题时,我们很自然地会认为,最初的接触硬币A边缘的点再一次接触硬币A,我们就判断它转动了一周,这就是“生活化思维的局限性”.
  受到生活化思维的局限性影响,我们很自然地会认为答案为一周.
  由此可见,数学作为一种认识,与其他科学认识一样,遵循着感性具体—理性抽象—理性具体的辩证认识过程.这就是数学认识的一般性.
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