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浅议习题教学对学生思维能力的培养

所属栏目: 数学论文  更新时间:2019-03-15 点击次数:

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   数学是思维的体操,思维能力作为学生能力培养的核心,是高中数学教学活动的灵魂。波利亚在《数学的发现》中论及:“一个数学问题的解决,关键在于构思,包括对其信息材料的分离、组合和加工等”,这里的“构思”即指解题者的思维活动过程。可以说问题解决作为数学教学的中心,寓于整个思维过程之中,反之又可促进思维能力的提高,而作为数学教学重要组成部分的习题教学,则无疑是培养学生思维能力的主渠道。

  一。一题多解,培养学生的发散思维
  发散思维的特点是求异、求奇、创新。在习题教学中,对某一数学问题,教师若能积极引导学生从不同角度入手,以不同的思路和途径去寻求解答,不拘一格,打破常规,广开思路,寻求变异,则不仅能使学生掌握解题方法和技能,而且可养成观察、分析、探索、猜想等良好的学习习惯,对培养和锻炼学生的思维能力是很有益的。
  例1.已知正数x、y满足x+2y=1,求1/x+1/y的最小值。
  分析:引导学生充分展开联想,积极探索,关键是运用均值不等式。
  解法1(“1”的代换):1/x+1/y=(1/x+1/y)(x+2y)=3+(2y/x+x/y) ≧3+2√2.
  仅当(2y/x=x/y,x+2Y=1)即(x=√2-1,y=1-√2/2)时取等号;
  解法2  (三角换元):
  令x2=sin2a,2y=cos2a,(0<a<∏/2),1/x+1/y=csc2a+2sec2a=3+(cot2a+2tan2a)≥3+2√2,仅当cot2a=2tan2a时取等号;
  解法3(代数换元)令x=m/m+n,2y=n/m+n,(m、n∈R+),
  则1/x+1/y=3+(n/m+2m/n)≥3+2√2,仅当n/m=2m/n时取等号;
  解法4(整体代换):令1/x+1/y=s,将x=1-2y代入整理得2my2-(1+m)y+1=0,y∈R,⊿≥0,且有m>0,解得m≥3+2√2,仅当⊿=0时取得等号。
  上述各种思路其着眼点和解题途径各异,但结果都能简捷获解,可谓异曲同工,殊途同归。
  再例如在证明三角恒等式:tan2θ-sin2θ=tan2θ。sin2θ时,也有从左到右、从右到左、左右同一、求差比较、求商比较、分析逆证等多种证法(具体证明略)。
  二。多题一解,培养学生的集中思维
  集中思维的特点是求同、化归。心理学研究表明,人的思维进程具有一定的方向性和集中性。据此,教师在习题教学中可以有意识、有针对性地寻找一些题型和解法相同或相近的题组,让学生在练习过程中总结方法和规律,学会归纳与综合,则不仅能收到举一反三、触类旁通之效,而且培养了学生的集中思维。
  例如,在学习了高中数学《试验修订本》第一册(下)4.6“两角和与差的正弦、余弦、正切”后,为巩固知识,可选用以下题组:
  (1)设 为锐角,且(1+tanA)(1+tanB)=2,求证:A+B=450;
  (2)设00<α<900<β<1800,且(1-tanα)(1-tanβ)=2,则α+β=         ;
  (3)在ΔABC中,tanA、tanB是方程6x2-5x+1=0两根,则A+B=(      )
  (A)∏/4        (B)3∏/4       (C)5∏/4       (D)7∏/4
  (4)设α、β均为锐角,且sina=√5/5,cosβ=√10/10,则角α-β等于      ;
  (5)已知α∈(∏,3∏/2),β∈(0, ∏/2),且tanα=1/7,sinβ=√10/10,求α+2β的值。
  上述各习题看似形式各异,差别甚大,但经分析比较,则不难发现其解法几近相同,学生练习后可自行总结出规律:先求得所给角的某三角函数值;再由该角所在象限及范围确定其大小。象这样的题组,使学生能得以“借题发挥”,同时学会类比和归纳,这也是重要的数学思想方法。
  三。一题多变,培养学生思维的变通性
  “变形”及“变换”是重要的数学技能,在习题教学中,教师有意识地引导学生对数学概念、定理、公式、题目等从“变换”的角度去联想,去拓广,则不仅可达到以点串线,牵动全面知识的目的,而且能将知识深化,提高分析和解决问题的能力。比如,通过改变习题的题设与结论进行变式训练,可培养学生思维的变通性,常见的变式训练有以下两种方式:①条件不变,合理地提出一系列密切相关的问题(即条件不变,结论改变);②条件改变,顺理成章推出其它结论(即条件和结论都改变)。
  例如在学到高中数学第一册(下)  “平面向量数量积的坐标表示”时,有这样一道习题:“已知a=(1, √3),b=(√3+1, √3-1),求a·b”,结合本节知识内容及教学要求,可进行如下变式训练:
  1。当题设条件不变时,求:①∣a∣,∣b∣,∣a-b∣,∣a+b∣;
  ②a与b的夹角  ;③以∣a∣、∣b∣为邻边的平行四边形的面积。
  2。对于以∣a∣、∣b∣为邻边的平行四边形,可据此进一步让学生思考:当∣a∣=∣b∣,a b=0,∣a∣=∣b∣且a b=0时,该平行四边形的形状分别是什么?
  3。针对题目中的向量a,还可设计成下列题组:
  ①求与a共线的单位向量的坐标;
  ②求与a垂直的单位向量的坐标;
  ③求与a同向且模等于3的向量的坐标;
  ④将向量a绕起点按逆时针方向旋转 ,求所得向量的坐标。
  该题上述变式训练层层递进,其结论随题设条件的变化而相应改变,渗透了运动变化及普遍联系的辨证思想,激发了学生探究数学问题的兴趣,使学生在练习过程中既掌握了知识,又发展了能力,可谓一举两得。
  四。广开思路,培养学生的创造性思维
  严密、抽象、灵活是数学的特点,它注重思想方法,重视发展能力。为此,在习题教学过程中,教师需加强对学生的解题指导,充分鼓励学生去联想与探索,广开思路。通过探索解题思路,使学生的创造性思维的火花得以激发,从而提高他们的解题技能。
  1。难题浅解:数学中的“难题”,不外是一些综合性强、比较抽象的题目。对这类习题,教师若能引导学生逐步剖析,善于转化,则可成为培养学生创造性思维的好材料。
  例2。已知x的方程x3-ax2+a2-1=0有且只有一个实根,则实数a的取值范围是——(    )
  (A)a>3/4(B)a≧3/4(C)a<3/4(D)a≦3/4
  分析:对于该三次方程,由于不能直接因式分解,学生往往会无从下手,恰似“山穷水尽疑无路”:教师若能引导学生认真剖析,将之转化为a的一元二次方程解之,则有如“柳暗花明又一村”。
  解:原方程化为a2-(x2+2x)a+(x3-1)=0,即(a-x+1)(a-x2-x-1)=0,由题设条件知,其唯一实根为x=a+1,故方程x2+a-a+1=0无实根,即⊿<0,解得a<3/4。
  2。妙题巧解:在习题教学中,教师若能引导学生进行解题技能方面的探索,则可激发学生的学习兴趣,使创造性思维得以锻炼,在掌握解题技能的同时,充分领略到其蕴含的简单美和奇异美。
  例3.已知ω2002=1(ω∈C),求1+ω+ω2+ω3+……+ω2002的值。
  解:当ω=1时,原式=2003;
  若ω≠1,则由复数的几何意义知,1、ω、 ω2、 ……、ω2002表示复平面上均匀分布在单位圆上的2003个点,亦即表示2003个模相等且均匀分布的向量,根据向量的加法法则,其总和为零向量,即原式=0。
  像这样借助于数形结合,既形象又直观,可谓妙趣横生。
  3。大题小解:“大题”即通常所讲的综合题,解这类题首先要求学生知识全面,教师要引导学生细心分析,采用化大为小,各个击破的策略,将整个题目分解成若干个小题来解决。这样,不仅能培养学生的分析综合能力,而且能锻炼他们坚韧不拔,孜孜求索的思维品质。
  例4:已知直线L:x-ny=0(n∈N+),圆M:(x+1)2+(y+1)2=1,抛物线P:y=(x-1)2,又L与M交于A、B两点,L与P交于C、D两点,试求 。
  分析:该题综合性较强,可引导学生先画出图形,并将之分解成以下三个小题:①先求∣AB∣2;②再求∣CD∣2;③最后求 。这样,其思路就豁然开朗了,且每个小题均不难获解。
  综上所述,习题教学作为数学教学的有机组成部分,对培养学生的思维能力有着重要的作用。因此,在教学过程中,对习题应做到精选、精讲、精练,注重思想方法,重视创新意识的培养。使学生通过知识运用,能更好地掌握基本技能,并形成良好的思维品质,从而提高分析和解决问题的能力。
  参考文献:
  1.波利亚   数学的发现   内蒙古大学出版社    1992
  2.牟锡富   解题的八种思考方法   中学教研(数学)   1989
  3.李顺政   培养学生创造性思维的几种做法   中学数学教学参考    1994.10

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