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数学课堂:怎样教思维,提升数学成绩

 一个大风子 2020-06-30
数学课堂:怎样教思维,提升数学成绩

让学生学会,而且高效地学会;让学生会学,而且会高效地学。

面向多数学生,传授思维策略,遵循科学规律,促进自然生长,

紧扣考题考纲,破解重点难点,服务一线教学,注重高效实用。


章建跃教授说:数学教师要理解数学、理解学生、理解教学。

不理解数学就会教错内容,不理解学生就会教得低效,两者都理解了教学自然就成功了。

数学的核心不是数学知识,而是数学思维,学生的本质不是接受灌输的容器,而是生长发展的个体。

学生为什么教不会?

这要问老师是教知识还是教思维,是激发学生的潜力还是禁锢学生的生长。

同样的内容,教法不同,效果不同。多数学生都可以学好数学,他们只是需要老师提供助力:在重要处引发思考、在核心处加强训练、在关键处点破玄机。


以解题教学为例,思维层次可以分三级:

(一)模型与程序,即解题的数学模型及具体步骤。

(二)思想与方法,即解题的常用方法及基本思想。

(三)策略与原则,即解题的思维策略及通用原则。

从具体到抽象,从感性到理性,抽象的策略原则要从具体的经验背景中提炼,同时能够为具体的解题活动提供指导,在此过程不断相互作用逐步优化完善。

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哲学家波兰尼认为“范例之于规则具有优先性”,我们还是用实例来看一看如何在解题教学中训练学生的思维。

已知:CN平分正方形ABCD的外角∠DCE,M是BC边上的一点,MN⊥AM.

求证:AM=MN

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1.寻找思路:看完题目,你通常会想到什么?

通常是回忆已有的经验:我们常用哪些数学模型证明2条线段相等?

(1)若在同一个三角形,可以用等角对等边证两角相等。观察尝试发现这种办法不可行,为什么?显然,若证∠MAN=∠ANM很困难,因为它们与已知条件无法联系。

(2)若在不同的三角形,可以用三角形全等证两角相等。

观察AM与MN所在三角形是△ABM与△MBN,但显然不全等。

等等,虽不全等,算上结论图中已具备一边一角相等的条件,与全等模型比较还差什么条件?

想想看,我们再作什么样的辅助线可以创造出所缺的全等条件?

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容易想到,截AC'=MC。但是要注意,AM=MN是要证的结论,我们暂时拿过来找思路,不能用为条件,还需证明另一个角相等,结合CN平分∠DCE及正方形条件可以轻松证得。

由对称原理,既然可以以AM为边构造与△MBN全等,是否还可以以MN为边构造与△ABM全等的三角形?试试看,行不行,如果不行,为什么?

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截MF=AB,发现一个重大问题,缺少一个条件无法证得,因为和前一种作法不同,在此图中CN为角平分线及正方形这两个条件无法有效应用,所以这种思路不成功!

2.总结策略:通过上面分析你对解题策略获得什么认识?

(1)若某种思路的数学模型与已知条件无法产生联系,则此思路无效。当然也可能是你还未找到联系。

(2)若某种思路的数学模型与条件或结论部分吻合,则可通过作辅助线创造所缺少的条件从而完成解题。

(3)若从已知条件出发寻找思路比较困难,可以结合结论逆向推理。

3.思维升级:总结规律,拓展发散,一题多法,多法归一,题题相联,法法相通。

品味此题的解法,构造出来的两个全等三角形是什么位置关系?

有没有发现,△ABM可以由△MBN旋转而得,请找到旋转中心在哪,是如何旋转的。

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根据旋转的性质,作AM、MN的垂直平分线交点是旋转中心,实质就是等腰直角三角形斜边AN的中点,把△MBN绕中点旋转90°可得△ACM。从另一个角度看,由两个三角形的2组对应边AM⊥MN、AC'⊥MC,亦可知是旋转90°的关系。

小结:一般地,全等三角形的构造方法可以用平移翻折旋转三种变换方式。

再试一试,还有其它变换方式吗?(提示:还记得双等腰模型吗?AM还可以看成是由MN绕点M逆时针旋转90°而得,那么把C点绕M点逆时针旋转90°就可以构造出双等腰型的全等,这里同时可以利用正方形对角线的性质)

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既然可以把△MCN旋转从而构造出全等三角形,由对称原理猜想也可以把△ABM旋转进行构造,如下图,把△ABM顺时针旋转90°,然后可证四边形M'CNM是平行四边形(实质是同时又构造出△CMM'与△AMCN全等)。

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上图中AM本来与MN垂直,旋转90°后AM便与MN平行,从而构成平行四边形。同样地,把MN绕点C旋转90°也可以与AM平行,从而构成平行四边形。如下图,把△MCN绕点C顺时针旋转90°也可以得平行四边形AMN'M'。

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再来,把△MCN绕点C逆时针旋转90°也可以得平行四边形AMM'N'。

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有意思吧,想不想再试试其它变换手段?考虑到延长AC,CE平分∠NCN',把△MCN沿ME翻折,可证等腰△AMN'(AM=MN'),如下图。

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与上图相对称,考虑到延长NC,CB平分∠ACA',把△ABM沿BC翻折,可证等腰△MA'N(MN=MA'),如下图。

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小结:上面的方法中,共同的规律是把AM、MN所在的三角形进行旋转、翻折从而构造全等三角形、等腰三角形、平行四边形,同时结合正方形的性质及角平分线条件进行解题。

再想一想,按照上面△MCN同样的旋转方式,把△ABM绕点B逆时针旋转90°,可以证明四边形MNM'A'是平行四边形吗?为什么不好证明?

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显然,上图中无法有效应用已知条件,所以此种构造方法无法证明。

4.创新发展:

图形中点M是BC边上的动点,把M点的运动位置再扩展到BC的延长线上(如下图),结论还成立吗?上面的方法还能应用吗?

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继续把M点的位置扩展到整个直线BC上,当M点在B点的左侧时(如下图),还成立吗?

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尝试发现,不管是结论还是作辅助线的方法都完全一样,证明过程也基本相同。

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