四、解题与思维训练的原则与要点
1.系统性与实用性
(1)完备自洽;(2)层次分明;(3)循序渐进;(4)可操作;(5)易掌握。
拙著《中考数学思维方法与解题策略》一书总结了一套完整的方法系统,分为四个层次:原则(适用于一切问题)-策略(适用于一般问题)-方法(适用于一类问题)-模型(适用于具体问题)。这个方法系统涵盖中考数学的所有类型问题,系统化结构化的知识和方法有利于理解、记忆和提取。
知识学习和思维训练都要循序渐进,最好要三年整体规划,提倡带班要从初一带到初三,这样可以按照统一的方案进行系统的教学和训练,才能取得好的效果。北京著名特级教师孙维刚老师搞教学实验是从初一带到高三,他在二三流生源质量的情况一个班40人有20多人考进清华北大。我最近连续带初三,就发现中途接班存在很大问题,学生已经形成的思维模式和行为习惯短时间内很难改变。
例如我们对旋转变换这部分内容的教学,从初一到初三都要在各自的水平层次把相关内容讲到位,练到位,步步为营螺旋式上升,最终才能牢固掌握。
2.问题引导与因材施教
(1)以问促思;(2)逐步引导;(3)风格匹配;(4)针对补缺。
用问题促发学生思考,增大课堂教学的思维容量。问题要有层次,从具体到抽象,从经验到规律,逐步引导学生提升思维水平。
经常问学生的问题:
1.题目已知什么求什么?
2.问题的突破点在哪里?
3.这是什么类型的问题?
4.可以用哪个知识模型?
5.可以用哪种策略方法?
通过对这些问题的思考与回答,可以逐步培养学生的思维深度,训练抽象概括能力,知识的抽象表征有利于更好地迁移。
学生的思维风格可以分为场依存型和场独立型,上图可以测试思维风格,如果能快速地从右图中找出左边的基本图形,就是场独立型,感到困难的是场依存型。两种风格有这些区别:
场依存型认知风格抽象能力分析能力较弱,对数学学习有一定的障碍,我们要帮他们从具体实例中抽象总结出一般的规律、方法,提升他们思维的理性水平。
举个例子看如何用问题引导和训练思维。
例.(2019*武汉)如图,AB是⊙O的直径,M、N是(异于A、B)上两点,C是上一动点,∠ACB的角平分线交⊙O于点D,∠BAC的平分线交CD于点E.当点C从M运动到N时,则C、E两点的运动路径长的比是 .
(1)这是哪一类问题?(动点路径问题)
(2)常用策略方法是什么?(动中寻定:定点、定线、定长、定角)
图中有:定点D;定线AB;定角∠AEB。
(3)相关基本模型是什么?
定线对定角⇒圆弧
这样从具体问题到一般策略,再从一般策略到具体知识模型,可以训练学生的分析问题、解决问题的能力,同时培养抽象思维能力和数学建模能力。对于水平较好的学生还要让他们能够自己发现问题、提出问题,再进一步分析问题解决问题。
3.刻意训练与条件知识
(1)深度理解;(2)流程优化;(3)条件触发;(4)形成习惯。
怎样才能深度理解?大脑中建立的联结网络越多,理解就越深,要把每个信息尽可能地和其它信息建立各种联系。
幂的运算法则之间的内在联系:
再比如解题时通过问题情境与相关知识和方法广泛联系,尽量用多种思路解决问题。
例.四边形ABCD中,BD平分∠ABC,∠A+∠C=180°,求证:AD=CD.
(1)由条件“BD平分∠ABC”及角平分线的对称性想到的构造方法:
(2)由结论“AD=CD”及旋转或全等想到的构造方法:
(3)由条件“∠A+∠C=180°”及四点共圆想到的构造方法:
这样可以让学生在大脑中形成丰富的神经联结,对相关知识方法的理解掌握更加深刻熟练。
我们想一个问题:普通人扔铅球与专业运动员扔铅球有什么区别?
普通人大多是动作简单仅仅利用了手臂的力量,并不能扔出最好的成绩。
专业运动员有一套规范动作,先扭腰、沉裆、压腿,然后弹腰、旋转、蹬腿,再抬臂发力,这一套动作实际上是将腿力、腰力、臂力、腕力集中在一起瞬间爆发,扔出的距离远远超过普通人!
这里说明一个科学道理:就是流程优化才能有效提高效果!
为了帮助学生更高效地解题,就要总结归纳解题的要点和流程,而且要在实战中加以训练。如:阅读审题的流程与要点、分析思路的流程与要点、突破关键的流程与要点、模型构造的流程与要点、解答书写的流程与要点、检验核查的流程与要点。
学生学到的知识都是有用的吗?显然不是。
很多学生学过的知识不会用;教过的方法不会用;题目一讲就懂,再做不会。
这样的知识叫“惰性知识”:不能被激活的知识。
另一种叫“条件化知识”(活性知识):在合适的情境下能被自动激活的知识。
解题教学时要注意帮助学生建立条件与知识之间的关联,即知道在何种情况下运用何种知识(方法)。在解题训练的过程中要进行总结提炼归纳整理:知识背后的知识,也就是知识的应用场景。
我们通过例题来看学生感到最难的一类问题:几何构造类问题的解决。
总体来说在什么样的场景下需要构造新模型呢?
就是:图中条件分散,缺少联系,模型不完整,思路不明朗。
其中运动变换是构造图形的一种重要方法,具体再为5种方式,条件特征分别是:
共点等线-旋转;
共线等角-翻折;
定向拼接-平移;
线段和差-截补;
比例线段-缩放。
再举一例:(2019·广西)如图,AB与CD相交于点O,AB=CD,∠AOC=60°,∠ACD+∠ABD=210°,则线段AB,AC,BD之间的等量关系式为 .
显然题中图形条件分散,无有效模型进行联系。
具体看线段AB与CD有相等关系且夹角为60度,若把两条线段拼接可得等边三角形,且能使所求AB,AC,BD三条线段转化到同一个三角形中。如下图,平移AB至DE,得等边△DCE,平行四边形ABDE,推得∠CAE=90°,即可得AB,AC,BD三线段关系。
同样方式,亦可把CD平移与AB拼成等边三角形。如下图:
4.专题练习与综合练习
专题练习相当于分解动作,综合练习是整体动作,实战能力必须在综合练习中才能更好地形成。
(1)感知要点;(2)强化练习;(3)变式练习;(4)实战应用
一种解题方法要通过一定数量的强化练习和变式练习才能熟练掌握,我们以其中一种方法专题为例。
例.化折为直求最值:(2016·内江)如图所示,已知点C(1,0),直线y=﹣x+7与两坐标轴分别交于A,B两点,D,E分别是AB,OA上的动点,则△CDE周长的最小值是_____.
按下图作法,翻折DC、DE能化直吗?
注意上图中点D1、D2不是完全自由运动的点,当D1确定时,D2也确定,三条线段无法共线。
如下图,翻折线段CE、CD,当三条线段C1E、DE、DC2共线时取得△CDE周长最小值,利用勾股定理求C1C2即可。
总结化折为直的核心:连续折线中的定点(线)放在两端,动点放在中间,所以优先翻折定点(线)。
变式1:如图,∠AOB=30°,点P是∠AOB内任意一点,且OP=7,点E和点F
分别是射线OA和射线OB上的动点,则△PEF周长的最小值是 .
把点P沿OA、OB翻折可得到定长线段OP1、OP2,如下图,求P1P2的长即可。
变式2.(2017·南通)如图,矩形ABCD中,AB=10,BC=5,点E,F,G,H分别在矩形ABCD各边上,且AE=CG,BF=DH,则四边形EFGH周长的最小值为 .
图中EF、FG居于BC的同侧,翻折其中一条使两条线段位于异侧以便化折为直,如下图:
变式3.如图,矩形ABCD中,AB=4,BC=8,E为CD的中点,点P、Q为BC上两个动点,且PQ=3,当CQ= 时,四边形APQE的周长最小.
四边形APQE周长最小即为求AP+EQ最小,先翻折EQ至E'Q同侧化异侧,再平移E'Q至FP使之成为连续折线,最终转化为求定点A、F之间的距离。
变式4.某货运场为一个矩形场地ABCD,AB=500米,AD=800米,顶点A、D为两个出口,现在想在货运广场内建一个货物堆放平台P,在BC边上(含B、C两点)开一个货物入口M,并修建三条专用车道PA、PD、PM,修建专用车道的总长度最小是多少?
图中三条线段PA、PD、PM不是连续折线,把△ADP旋转60度即可转化为求定点E与定线BC之间的最小路径长,即为垂线段EH。
解题要从知其常到知其变,从识其形到识其神。化折为直的核心是把所求线段和转化为定点(线)间的连续折线,可通过翻折、平移、旋转等变换方式构造合适的图形以实现此目标。
5.精准训练与有效纠错
(1)细化考点;(2)仿真模拟;(3)分析错因;(4)现场纠正
每个地区的中考命题一般都有一些规律和特点,老师根据本地考点精准命题,试题内容题型难度的分布要接近真实试卷,这样才能训练学生把握好整个考试的节奏,哪些地方简单哪些地方有难度,哪些地方该快该慢,哪些地方要注意陷井,哪些地方容易失分,并且做好试卷分析,对一些解题习惯和心态的问题要现场纠正、反复纠正。
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