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[關(guān)鍵詞]構(gòu)造創(chuàng)新
什么是構(gòu)造法又怎樣去構(gòu)造?構(gòu)造法是運用數(shù)學的基本思想經(jīng)過認真的觀察,深入的思考,構(gòu)造出解題的數(shù)學模型從而使問題得以解決。構(gòu)造法的內(nèi)涵十分豐富,沒有完全固定的模式可以套用,它是以廣泛抽象的普遍性與現(xiàn)實問題的特殊性為基礎(chǔ),針對具體的問題的特點而采取相應(yīng)的解決辦法,及基本的方法是:借用一類問題的性質(zhì),來研究另一類問題的思維方法。在解題過程中,若按習慣定勢思維去探求解題途徑比較困難時,可以啟發(fā)學生根據(jù)題目特點,展開豐富的聯(lián)想拓寬自己思維范圍,運用構(gòu)造法來解題也是培養(yǎng)學生創(chuàng)造意識和創(chuàng)新思維的手段之一,同時對提高學生的解題能力也有所幫助,下面我們通過舉例來說明通過構(gòu)造法解題訓練學生發(fā)散思維,謀求最佳的解題途徑,達到思想的創(chuàng)新。
1、構(gòu)造函數(shù)
函數(shù)在我們整個中學數(shù)學是占有相當?shù)膬?nèi)容,學生對于函數(shù)的性質(zhì)也比較熟悉。選擇爛熟于胸的內(nèi)容來解決棘手問題,同時也達到了訓練學生的思維,增強學生的思維的靈活性,開拓性和創(chuàng)造性。
例1、已知a,b,m∈R+,且a<b求證:(高中代數(shù)第二冊P91)
分析:由知,若用代替m呢?可以得到是關(guān)于的分式,若我們令是一個函數(shù),且∈R+聯(lián)想到這時,我們可以構(gòu)造函數(shù)而又可以化為而我們又知道在[0,∞]內(nèi)是增函數(shù),從而便可求解。
證明:構(gòu)造函數(shù)在[0,∞]內(nèi)是增函數(shù),
即得。有些數(shù)學題似乎與函數(shù)毫不相干,但是根據(jù)題目的特點,巧妙地構(gòu)造一個函數(shù),利用函數(shù)的性質(zhì)得到了簡捷的證明。解題過程中不斷挖掘?qū)W生的潛在意識而不讓學生的思維使注意到某一點上,把自己的解題思路擱淺了。啟發(fā)學生思維多變,從而達到培養(yǎng)學生發(fā)散思維。
例2、設(shè)是正數(shù),證明對任意的自然數(shù)n,下面不等式成立。
≤
分析:要想證明≤只須證明
≤0即證
≥0也是
≥0對一切實數(shù)x都成立,我們發(fā)現(xiàn)是不是和熟悉的判別式相同嗎?于是我們可以構(gòu)造這樣的二次函數(shù)來解題是不是更有創(chuàng)造性。
解:令
只須判別式≤0,=≤0即得
≤
這樣以地于解決問題是很簡捷的證明通過這樣的知識轉(zhuǎn)移,使學生的思維不停留在原來的知識表面上,加深學生對知識的理解,掌握知識更為牢固和知識的運用能力。有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。
2、構(gòu)造方程
有些數(shù)學題,經(jīng)過觀察可以構(gòu)造一個方程,從而得到巧妙簡捷的解答。
例3、若(Z-X)2-4(X-Y)(Y-Z)=0求證:X,Y,Z成等差數(shù)列。
分析:拿到題目感到無從下手,思路受阻。但我們細看,題條件酷似一元二次方程根的判別式。這里a=x-y,b=z-x,c=y-z,于是可構(gòu)造方程由已知條件可知方程有兩個相等根。即。根據(jù)根與系數(shù)的關(guān)系有即z–y=y-x,x+z=2y
x,y,z成等差數(shù)列。遇到較為復雜的方程組時,要指導學生會把難的先簡單化,可以構(gòu)造出我們很熟悉的方程。
例4、解方程組我們在解這個方程組的過程中,如果我們用常規(guī)方法來解題就困難了,我們避開這些困難可把原方程化為:
于是與可認為是方程兩根。易求得再進行求解(1)或(2)
由(1)得此時方程無解。
由(2)得解此方程組得:
經(jīng)檢驗得原方程組的解為:
通過上面的例子我們在解題的過程中要善于觀察,善于發(fā)現(xiàn),在解題過程中不墨守成規(guī)。大膽去探求解題的最佳途徑,我們在口頭提到的創(chuàng)新思維,又怎樣去創(chuàng)新?創(chuàng)新思維是整個創(chuàng)新活動的關(guān)鍵,敏銳的觀察力,創(chuàng)造性的想象,獨特的知識結(jié)構(gòu)及活躍的靈感是其的基本特征。這種創(chuàng)新思維能保證學生順利解決問題,高水平地掌握知識并能把知識廣泛地運用到解決問題上來,而構(gòu)造法正從這方面增訓練學生思維,使學生的思維由單一型轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘟嵌?,顯得積極靈活從而培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維。
在解題的過程中,主要是把解題用到的數(shù)學思想和方法介紹給學生,而不是要教會學生會解某一道題,也不是為解題而解題,給他們學會一種解題的方法才是有效的"授之以魚,不如授之以漁"。在這我們所強調(diào)的發(fā)現(xiàn)知識的過程,創(chuàng)造性解決問題的方法而不是追求題目的結(jié)果。運用構(gòu)造方法解題也是這樣的,通過講解一些例題,運用構(gòu)造法來解題的技巧,探求過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
華羅庚:“數(shù)離開形少直觀,形離開數(shù)難入微?!崩脭?shù)形結(jié)合的思想,可溝通代數(shù),幾何的關(guān)系,實現(xiàn)難題巧解。
3.構(gòu)造復數(shù)來解題
由于復數(shù)是中學數(shù)學與其他內(nèi)容聯(lián)系密切最為廣泛的一部分,因而對某些問題的特點,可以指導學生從復數(shù)的定義性質(zhì)出發(fā)來解決一些數(shù)學難題。
例5、求證:≥
分析:本題的特點是左邊為幾個根式的和,因此可聯(lián)系到復數(shù)的模,構(gòu)造復數(shù)模型就利用復數(shù)的性質(zhì)把問題解決。
證明:設(shè)z1=a+biz2=a+(1-b)iz3=(1-a)+(1+b)iz4=(1–a)+bi
則左邊=|z1|+|z2|+|z3|+|z4|
≥|z1+z2+z3+z4|
≥|2+2i|=
即≥
例6、實數(shù)x,y,z,a,b,c,滿足
且xyz≠0求證:
通過入微觀察,結(jié)合所學的空間解析幾何知識,可以構(gòu)造向量
聯(lián)想到≤結(jié)合題設(shè)條件
可知,向量的夾角滿足,這兩個向量共線,又xyz≠0
所以
利用向量等工具巧妙地構(gòu)造出所證明的不等式的幾何模型,利用向量共線條件,可解決許多用普通方法難以處理的問題對培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維十分有益。
4.構(gòu)造幾何圖形
對于一些題目,可借助幾何圖形的特點來達到解題目的,我們可以構(gòu)造所需的圖形來解題。
例7、解不等式||x-5|-|x+3||<6
分析:對于這類題目的一般解法是分區(qū)間求解,這是比較繁雜的。觀察本題條件可構(gòu)造雙曲線,求解更簡捷。
解:設(shè)F(-3,0)F(5,0)則|F1F2|=8,F(xiàn)1F2的中點為O`(1,0),又設(shè)點P(x,0),當x的值滿足不等式條件時,P點在雙曲線的內(nèi)部
1-3<x<1+3即-2<x<4是不等式的解。
運用構(gòu)造法就可以避免了煩雜的分類討論是不是方便得多了,引導學生掌握相關(guān)知識運用到解決問題上來。
又如解不等式:
分析:若是按常規(guī)的解法,必須得進行分類討論而非常麻煩的,觀察不等式特點,聯(lián)想到雙曲線的定義,卻''''柳暗花明又一村"可把原不等式變?yōu)?/p>
令則得由雙曲線的定義可知,滿足上面不等式的(x,y)在雙曲線的兩支之間區(qū)域內(nèi),因此原不等式與不等式組:同解
所以不等式的解集為:。利用定義的特點,把問題的難點轉(zhuǎn)化成簡單的問題,從而使問題得以解決。
在不少的數(shù)學競賽題,運用構(gòu)造來解題構(gòu)造法真是可見一斑。
例8、正數(shù)x,y,z滿足方程組:
試求xy+2yz+3xz的值。
分析:認真觀察發(fā)現(xiàn)5,4,3可作為直角三角形三邊長,并就每個方程考慮余弦定理,進而構(gòu)造圖形直角三角形ABC,∠ACB=90°三邊長分別為3,4,5,∠COB=90°
∠AOB=150°并設(shè)OA=x,OB=,,則x,y,z,滿足方程組,由面積公式得:S1+S2+S3=
即得:xy+2yz+3xz=24
又例如:a,b,c為正數(shù)求證:≥由是a,b,c為正數(shù)及等,聯(lián)想到直角三角形又由聯(lián)系到可成為正方形的對角線之長,從而我們可構(gòu)造圖形求解。
通過上述簡單的例子說明了,構(gòu)造法解題有著在你意想不到的功效,問題很快便可解決??梢姌?gòu)造法解題重在“構(gòu)造”。它可以構(gòu)造圖形、方程、函數(shù)甚至其它構(gòu)造,就會促使學生要熟悉幾何、代數(shù)、三角等基本知識技能并多方設(shè)法加以綜合利用,這對學生的多元思維培養(yǎng)學習興趣的提高以及鉆研獨創(chuàng)精神的發(fā)揮十分有利。因此,在解題教學時,若能啟發(fā)學生從多角度,多渠道進行廣泛的聯(lián)想則能得到許多構(gòu)思巧妙,新穎獨特,簡捷有效的解題方法而且還能加強學生對知識的理解,培養(yǎng)思維的靈活性,提高學生分析問題的創(chuàng)新能力。
參考文獻:
[1]劉明:中學數(shù)學教學如何實施創(chuàng)新教育四川教育學院學報2003.12
在數(shù)學教學中,如何發(fā)展求異思維、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識呢?
一.引導學生從不同的角度觀察問題
數(shù)學本身是一種運用思維的學科。觀察是思維的觸角,是學生認識事物的基礎(chǔ),一切發(fā)明創(chuàng)造都離不開科學的觀察。教學中要引導學生多角度、全方位地觀察問題,審視全局,把握事物的全貌。
例如,教學“整體與部分的關(guān)系”以后,出示思考題,看圖列式:
附圖{圖}
這道題可以分別把20、24、38看做整體,根據(jù)整體與部分的關(guān)系列出幾組算式:
14+6=206+18=2420+18=38
14+24=3820-14=624-18=6
38-20=1838-24=1420-6=14
24-6=1838-18=2038-14=24
從不同角度出發(fā)觀察和思考問題,有利于培養(yǎng)學生靈活處理數(shù)學問題的能力。
二.啟發(fā)學生用多種思路解答問題
從不同的角度觀察和思考問題,就會有不同的解題思路。在比較中選擇最佳思路。
例如:計劃修一條長120米的水渠,前5天修了40米,照這樣的進度,修完這條水渠還需多少天?
這道題可以先求工作效率,即從“工作量÷工作時間”來思考。
解法(1)120÷(40÷5)-5
解法(2)(120-40)÷(40÷5)
也可以從求修1米水渠用的時間來思考。
解法(3)5÷40×120-5
解法(4)5÷40×(120-40)
還可以用倍比的思路解答。
解法(5)5×(120÷40)-5
學生發(fā)現(xiàn)以解法(5)為最優(yōu)。學生經(jīng)常進行多向思維的訓練,可以廣開思路,萌發(fā)思維的創(chuàng)造性。
三.鼓勵學生打破常規(guī),標新立異
常規(guī)是我們認識問題和解決問題的一般方法。教學中,要在掌握常規(guī)的基礎(chǔ)上鼓勵學生突破常規(guī),敢于設(shè)想創(chuàng)新,敢于標新立異。
例如:張老師帶了若干元去買書。一部書分為上、下兩集,用全部錢能買上集10冊或買下集15冊。已知上集比下集每本貴2元,張老師一共帶了多少元?
學生一般用“歸一”和“倍比”的思路解答。
解法(1)
2×10÷(15-10)×15=60(元)
解法(2)
2×10×[15÷(15-10)]=60(元)
王聰?shù)乃悸穮s與眾不同:如果把張老師帶的錢看做單位“1”,那么,上集每本的錢占總錢數(shù)的1/10,下集每本的錢占總錢數(shù)的1/15。這樣就可以找出一組相對應(yīng)的數(shù)量,即上集比下集每本貴2元,相當于總錢數(shù)的(1/10-1/15),張老師帶的總錢數(shù)是:
解法(3)2÷(1/10-1/15)=60(元)
在教學中,要多給學生發(fā)表獨立見解的機會,對有獨到見解的學生要給予鼓勵和表揚,以促進學生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。
四.設(shè)計開放性習題,進行思維發(fā)散
開放性習題往往答案不固定或條件不完備,能引起學生思維發(fā)散。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的主要成分。訓練思維發(fā)散,給學生以創(chuàng)新的機會,可以培養(yǎng)學生思維的廣闊性、靈活性和創(chuàng)造性。
發(fā)散思維訓練在概念教學、計算教學、幾何知識教學和應(yīng)用題教學中都可以進行。僅以應(yīng)用題教學中的訓練為例:
1.一題多解的訓練
一題多解包括兩種情況:一題有多個答案和一題有多種解法。如教學有余數(shù)的除法時,可以進行這樣的訓練:把24個皮球,平均放在盒子里,每個盒子放2個或2個以上,有幾種放法?學生提出多種解法,教師板書:
總數(shù)每盒個數(shù)盒子個數(shù)
24212
2438
2446
...
...
...
...
...
...
再引導學主觀察:表中什么數(shù)不變,什么數(shù)變了。是怎么變化的?使學生初步理解數(shù)量變化的規(guī)律。
2.一題多變的訓練
先給出基本條件,然后要求學生變換它的條件、問題、結(jié)構(gòu)或改變敘述形式,使之成為新的題目,再引導學生把前后題目進行比較,從中找出它們之間的聯(lián)系。如基本題:杏20千克,桃60千克,共有多少千克?
改問題:
(1)杏20千克,桃60千克,桃比杏多多少千克?
(2)杏20千克,桃60千克,桃是杏多少倍?
改條件:
(1)杏比桃少40千克,桃60千克,共有多少千克?
(2)杏20千克,桃是杏的3倍,共有多少千克?
變敘述:桃60千克,是杏的3倍,共有多少千克?
條件問題互換:杏、桃共80千克,桃比杏多40千克,杏有多少千克?
這種訓練,學生易于理解題目之間的關(guān)系,能培養(yǎng)思維的流暢性和變通性。
3.一圖編多題的訓練
根據(jù)實物圖、線段圖等編出各種應(yīng)用題。如圖:
按不同顏色,學生可以編出整體與部分關(guān)系、相差關(guān)系、倍數(shù)關(guān)系的各3種;按(橫看有3排,每排有5個,豎看有5行,每行有3個)不同角度,學生可以編出分總關(guān)系的各3種;還可以進一步啟發(fā)學生想象,看圖編題,編出情節(jié)。通過一幅圖,引導學生多角度、多側(cè)面地思考,按照數(shù)量關(guān)系一組一組地編題,是發(fā)展學生創(chuàng)造性思維的有效途徑。
4.一題多驗算的訓練
一道題解答后,要求學生根據(jù)條件與條件或條件與問題之間的關(guān)系,用多種方法進行檢驗,判斷答案是否正確。例如:甲、乙兩列火車同時從兩地相對開出,經(jīng)過4小時相遇。甲車每小時行60千米,乙車每小時行50千米,兩地相距多少千米?
學生解得:(50+60)×4=440
50×4+60×4=440
列出如下驗算方法:440÷4-50=60
440÷4-60=50440÷(50+60)=4
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