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【摘要】 解题教学是数学教学的组成部分,也是实现课程目标的重要手段. 本文结合长期的教学实践,从精选例题的发散,变换解题思路;拓宽学生的思路和视角,沟通知识的纵横联系,逐步培养学生全面地、立体地、严密地、完整地分析问题的良好思维品质和习惯,培养逻辑思维能力和问题解决能力.
【关键词】 解题教学;发散思维;逻辑思维能力
解题是初中数学教学的一个重要内容,有些学生往往对一个问题能找到一种解法而满足,其实这样容易封闭学生的思维,不利于学生数学素质的培养和能力的提高. 如果教师在教学中能重视学生发散思维能力的培养,引导学生变换角度探寻解题思路,就能有效提高学生的思维品质和解题能力,现试对几个教学案例加以剖析.
例1 已知△ABC,试证明∠A + ∠B + ∠C = 180°.
证法一 延长BC,过点C作CE∥AB. 如图1,则∠1 = ∠A,∠2 =∠B,由于∠1 + ∠2 + ∠ACB = 180°,等量代换可得:∠A + ∠B + ∠ACB = 180°.
证法二 如图1,延长BC,过点C作∠1 = ∠A,则CE∥AB(以下证明过程略).
证法三 如图(2),过点A作EF∥BC,则∠1 = ∠B,∠2 = ∠C,∵∠1 + ∠2 + ∠3 = 180°,等量代换得:∠B + ∠BAC + ∠C = 180°.
证法四 如图3,作射线AD∥BC,则∠B = ∠1,∵∠1 + ∠2 + ∠C = 180°,等量代换后得:∠B + ∠A + ∠C = 180°.
证法五 如图4,在BC上取广点D,过点D作DE∥AB,DF∥AC,由平行线性质可得: ∠1 = ∠C,∠2 = ∠B,∠3 = ∠A,∵∠1 + ∠2 + ∠C = 180°,等量代换得: ∠A + ∠B + ∠C = 180°.
证法六 如图5,在△ABC内取一点O,过点O分别 作AB,BC,AC三边的平行线,容易证得: ∠1 = ∠C,∠2 = ∠B,∠3 = ∠A,由于∠1 + ∠2 + ∠3 = 180°,等量代换可得:∠A + ∠B + ∠C = 180°.
证法七 如图6在△ABC内取一点0,连接BO, AO,CO,由三角形外角性质可得,∠7 = ∠1 + ∠2,∠8 = ∠3 + ∠4,∠9 = ∠5 + ∠6,∵∠7 + ∠8 + ∠9 = 180°,等量代换可得:∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 + ∠5 + ∠6 = 180°,即∠A + ∠B + ∠C = 180B.
例2 推导证明:n边形的内角和为(n - 2)·180°.
本例可先从求四、五、六边形等较为简单具体的多边形的内角和为切入点,然后探求总结求n边形内角和的方法规律,如下三图所示.
容易知道,从多边形的一个顶点出发,可引(n - 3)条对角线,这(n - 3)条对角线把n边形分成(n - 2)个三角形,由三角形内角和性质可得n边形内角和为(n - 2)·180°,仍以四、五、六边形为例,对多边形的不同三角剖分进行探究,除了上面这种常用分法外,以下两种不同分法也经常被采用,如图甲,在五边形ABCDE的BC边上取一点F,连接FA,FE,FD,可得到4个剖分三角形,4个三角形的内角和为180° × 4 = 720°,然后减去∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 = 180°,得五边形的内角和为720° - 180° = 540° = (5 - 2) × 180°,又如图乙,在六边形ABCDEF内取一点O,连接OA,OB,OC,OD,OE,OF,可得六个剖分三角形,其内角和为180° × 6 = 1080°,然后减去∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 + ∠5 + ∠6 = 360°,得六边形的内角和为1080° - 360° = 720° = (6 - 2) × 180°,继续试验观察可以发现,多边形的边数每增加一边,剖分三角形的个数就增加一个,这样就用多种不同方法推导和验证了多边形的内角和为(n - 2)·180°.
例3 如图所示,AB∥CD,∠B = x°,∠D = y°,∠BED与∠B、∠D的关系. 直接求∠BED与∠B,∠D的关系有难度,如果能添适当的辅助线就能化难为易,这样如何添辅助 线就成为解题的关键,下面是经交流合作归纳出来的几种不同的添法.
如图 1,过点E作MN∥AB,则∠1 = ∠B = x°,∠2 = ∠D = y°,易证得∠BED = ∠1 + ∠2 = ∠B + ∠D = (x + y)°. 或者作EM∥AB,得∠B + ∠3 = 180°,∠D + ∠4 = 180°,再利用∠BED = 360° - (∠3 + ∠4) = 360° - (180° - ∠B + 180° - ∠D) = ∠B + ∠D = (x + y)°. 求得关系.
如图2,延长BE交CD于F,∵AB∥CD,则有∠BFD = ∠B = x°,又∵∠BED = ∠BFD + ∠D,等量代换可得∠BED = ∠B + ∠D = (x + y)°,如图延长DE交AB于M,同理可证.
如图3,连接BD,∵AB∥CD,∴∠1 + ∠2 + x + y = 180° ,即∠1 + ∠2 = 180° - (x + y)°,而在△BED中,∠BED = 180° - (∠1 + ∠2),∴∠BED = 180° -[180° - (x + y)°] = (x + y)°.关系证得.
如图4,过点E任作MN 分别交AB,CD于M,N,∵AB∥CD,∴∠1 + ∠2 = 180°,又∵∠3 = 180° - ∠1 - x°,∠4 = 180° -∠2 - y°,∠3 + ∠4 = (180° - ∠1 - x°) + (180° - ∠2 - y°) = 360° - (∠1 + ∠2) - (x + y)° = 180° - (x + y)°而∠BED = 180° - (∠3 + ∠4),等量代换得:∠BED = 180° - [180° - (x + y)°] =(x + y)°. 关系证得.
例4 已知五边形ABCDE,求∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E的度数.
求不规则图形的角度和,关键是把不规则图形转化成规则图形来求解,以下是几种不同的转化思路.
解法一 如图1,利用三角形的外角性质.
∵∠1 = ∠C + ∠E,∠2 = ∠B + ∠D,∠A + ∠l + ∠2 = 180°.
∴∠A + ∠1 + ∠2 = ∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E = 180°.
解法二 如图2,利用三角形内角和性质.
∵∠BOE = ∠COD,∴∠B + ∠E = ∠1 + ∠2.
∵∠A + ∠ACE + ∠1 + ∠2 + ∠ADB = 180°,等量代换得:∠A + ∠ACE + ∠B + ∠E + ∠ADB = 180°,即∠A + ∠B + ∠C+ ∠D + ∠E = 180°.
解法三 如图3,利用邻补角关系.
连接AF交BE于点O,∵∠A、∠B、∠C、∠D、∠E分别是△AFC、△AFD、△BOF、△EOF的内角,这四个三角形的内角和为180° × 4 = 720°,减去∠AFC + ∠OFE + ∠D + ∠BFO + ∠BOF + ∠EOF = 180° × 3 = 540°后,剩下的度数就是∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E = 720° - 540° = 180°.
解法四 如图4,利用多边形内角和关系.
依次连接A,B,C,D,E得五边形ABCDE,易知其内角和为540°,五边形FGHMN的内角和也为540°,图中和∠AFB与∠CFE一样的对顶角有五组,因此,∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10 = 180° × 5 - 540° = 360°,由五边形ABCDE的内角和减去∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10的度数,就得∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E = 540° - 360° = 180°.
解法五 如图5,利用三角形和多边形综合知识的关系,因为∠1、∠2、∠3、∠9、∠10都是五边形FGHMN的外角,所以∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10 = 360° × 2 = 720°.又因为∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E + (∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10) = 180° × 5 = 900°,所以容易可得:∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E = 900° - (∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10) = 900° - 720° = 180°.
例5 如图所示,由边长为1的小正方形组成的图形,A,B两点的位置如图所示,请确定C点的位置,使S△ABC = 1,此题有些学生往往因能找到如C1,C2这样的明显点而满足,不再作深入的探究,致使答案不完整. 只要教学中能重视发散思维的培养,像C3,C4,C5,C6这些满足条件的点也是不难找到的,因此符合要求的点有6个,即C1(2,4),C2(4,2),C3 (3,1),C4 (1,3),C5(0,2),C6(2,0).
例6 在一平面上画出四个点,如果把这四个点彼此连接连成一个图形,那么这个图形会有几个三角形?
此例的关键是要搞清四点的几种不同的位置关系,让学生充分发散思维,交流合作,探索总结,就会得到四点共线,三点共线,两点共线几种不同情况,画出下面的对应图形. 结合图形,容易得到能构成的三角形有0个、3个、4个、8个的结论.
例7 用三根火柴棒 (不能折断)可以搭成一个等边三角形,那么用六根火柴棒 (不能折断)能搭成几个同样大小的等边三角形.
受思维定式的影响,许多学生都在同一平面内思考和解决问题,如下所示的几种不同的等边三角形都能搭成.
如果能重视发散思维的培养,有些学生就会把空间立体的情况再考虑进去,就会用六根火柴棒搭成如右图所示的图形,这样就能得到用六根火柴棒能搭成一个、两个、四个同样大小的等边三角形的完整答案.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
【关键词】 解题教学;发散思维;逻辑思维能力
解题是初中数学教学的一个重要内容,有些学生往往对一个问题能找到一种解法而满足,其实这样容易封闭学生的思维,不利于学生数学素质的培养和能力的提高. 如果教师在教学中能重视学生发散思维能力的培养,引导学生变换角度探寻解题思路,就能有效提高学生的思维品质和解题能力,现试对几个教学案例加以剖析.
例1 已知△ABC,试证明∠A + ∠B + ∠C = 180°.
证法一 延长BC,过点C作CE∥AB. 如图1,则∠1 = ∠A,∠2 =∠B,由于∠1 + ∠2 + ∠ACB = 180°,等量代换可得:∠A + ∠B + ∠ACB = 180°.
证法二 如图1,延长BC,过点C作∠1 = ∠A,则CE∥AB(以下证明过程略).
证法三 如图(2),过点A作EF∥BC,则∠1 = ∠B,∠2 = ∠C,∵∠1 + ∠2 + ∠3 = 180°,等量代换得:∠B + ∠BAC + ∠C = 180°.
证法四 如图3,作射线AD∥BC,则∠B = ∠1,∵∠1 + ∠2 + ∠C = 180°,等量代换后得:∠B + ∠A + ∠C = 180°.
证法五 如图4,在BC上取广点D,过点D作DE∥AB,DF∥AC,由平行线性质可得: ∠1 = ∠C,∠2 = ∠B,∠3 = ∠A,∵∠1 + ∠2 + ∠C = 180°,等量代换得: ∠A + ∠B + ∠C = 180°.
证法六 如图5,在△ABC内取一点O,过点O分别 作AB,BC,AC三边的平行线,容易证得: ∠1 = ∠C,∠2 = ∠B,∠3 = ∠A,由于∠1 + ∠2 + ∠3 = 180°,等量代换可得:∠A + ∠B + ∠C = 180°.
证法七 如图6在△ABC内取一点0,连接BO, AO,CO,由三角形外角性质可得,∠7 = ∠1 + ∠2,∠8 = ∠3 + ∠4,∠9 = ∠5 + ∠6,∵∠7 + ∠8 + ∠9 = 180°,等量代换可得:∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 + ∠5 + ∠6 = 180°,即∠A + ∠B + ∠C = 180B.
例2 推导证明:n边形的内角和为(n - 2)·180°.
本例可先从求四、五、六边形等较为简单具体的多边形的内角和为切入点,然后探求总结求n边形内角和的方法规律,如下三图所示.
容易知道,从多边形的一个顶点出发,可引(n - 3)条对角线,这(n - 3)条对角线把n边形分成(n - 2)个三角形,由三角形内角和性质可得n边形内角和为(n - 2)·180°,仍以四、五、六边形为例,对多边形的不同三角剖分进行探究,除了上面这种常用分法外,以下两种不同分法也经常被采用,如图甲,在五边形ABCDE的BC边上取一点F,连接FA,FE,FD,可得到4个剖分三角形,4个三角形的内角和为180° × 4 = 720°,然后减去∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 = 180°,得五边形的内角和为720° - 180° = 540° = (5 - 2) × 180°,又如图乙,在六边形ABCDEF内取一点O,连接OA,OB,OC,OD,OE,OF,可得六个剖分三角形,其内角和为180° × 6 = 1080°,然后减去∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 + ∠5 + ∠6 = 360°,得六边形的内角和为1080° - 360° = 720° = (6 - 2) × 180°,继续试验观察可以发现,多边形的边数每增加一边,剖分三角形的个数就增加一个,这样就用多种不同方法推导和验证了多边形的内角和为(n - 2)·180°.
例3 如图所示,AB∥CD,∠B = x°,∠D = y°,∠BED与∠B、∠D的关系. 直接求∠BED与∠B,∠D的关系有难度,如果能添适当的辅助线就能化难为易,这样如何添辅助 线就成为解题的关键,下面是经交流合作归纳出来的几种不同的添法.
如图 1,过点E作MN∥AB,则∠1 = ∠B = x°,∠2 = ∠D = y°,易证得∠BED = ∠1 + ∠2 = ∠B + ∠D = (x + y)°. 或者作EM∥AB,得∠B + ∠3 = 180°,∠D + ∠4 = 180°,再利用∠BED = 360° - (∠3 + ∠4) = 360° - (180° - ∠B + 180° - ∠D) = ∠B + ∠D = (x + y)°. 求得关系.
如图2,延长BE交CD于F,∵AB∥CD,则有∠BFD = ∠B = x°,又∵∠BED = ∠BFD + ∠D,等量代换可得∠BED = ∠B + ∠D = (x + y)°,如图延长DE交AB于M,同理可证.
如图3,连接BD,∵AB∥CD,∴∠1 + ∠2 + x + y = 180° ,即∠1 + ∠2 = 180° - (x + y)°,而在△BED中,∠BED = 180° - (∠1 + ∠2),∴∠BED = 180° -[180° - (x + y)°] = (x + y)°.关系证得.
如图4,过点E任作MN 分别交AB,CD于M,N,∵AB∥CD,∴∠1 + ∠2 = 180°,又∵∠3 = 180° - ∠1 - x°,∠4 = 180° -∠2 - y°,∠3 + ∠4 = (180° - ∠1 - x°) + (180° - ∠2 - y°) = 360° - (∠1 + ∠2) - (x + y)° = 180° - (x + y)°而∠BED = 180° - (∠3 + ∠4),等量代换得:∠BED = 180° - [180° - (x + y)°] =(x + y)°. 关系证得.
例4 已知五边形ABCDE,求∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E的度数.
求不规则图形的角度和,关键是把不规则图形转化成规则图形来求解,以下是几种不同的转化思路.
解法一 如图1,利用三角形的外角性质.
∵∠1 = ∠C + ∠E,∠2 = ∠B + ∠D,∠A + ∠l + ∠2 = 180°.
∴∠A + ∠1 + ∠2 = ∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E = 180°.
解法二 如图2,利用三角形内角和性质.
∵∠BOE = ∠COD,∴∠B + ∠E = ∠1 + ∠2.
∵∠A + ∠ACE + ∠1 + ∠2 + ∠ADB = 180°,等量代换得:∠A + ∠ACE + ∠B + ∠E + ∠ADB = 180°,即∠A + ∠B + ∠C+ ∠D + ∠E = 180°.
解法三 如图3,利用邻补角关系.
连接AF交BE于点O,∵∠A、∠B、∠C、∠D、∠E分别是△AFC、△AFD、△BOF、△EOF的内角,这四个三角形的内角和为180° × 4 = 720°,减去∠AFC + ∠OFE + ∠D + ∠BFO + ∠BOF + ∠EOF = 180° × 3 = 540°后,剩下的度数就是∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E = 720° - 540° = 180°.
解法四 如图4,利用多边形内角和关系.
依次连接A,B,C,D,E得五边形ABCDE,易知其内角和为540°,五边形FGHMN的内角和也为540°,图中和∠AFB与∠CFE一样的对顶角有五组,因此,∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10 = 180° × 5 - 540° = 360°,由五边形ABCDE的内角和减去∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10的度数,就得∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E = 540° - 360° = 180°.
解法五 如图5,利用三角形和多边形综合知识的关系,因为∠1、∠2、∠3、∠9、∠10都是五边形FGHMN的外角,所以∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10 = 360° × 2 = 720°.又因为∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E + (∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10) = 180° × 5 = 900°,所以容易可得:∠A + ∠B + ∠C + ∠D + ∠E = 900° - (∠1 + ∠2 + ∠3 + … + ∠9 + ∠10) = 900° - 720° = 180°.
例5 如图所示,由边长为1的小正方形组成的图形,A,B两点的位置如图所示,请确定C点的位置,使S△ABC = 1,此题有些学生往往因能找到如C1,C2这样的明显点而满足,不再作深入的探究,致使答案不完整. 只要教学中能重视发散思维的培养,像C3,C4,C5,C6这些满足条件的点也是不难找到的,因此符合要求的点有6个,即C1(2,4),C2(4,2),C3 (3,1),C4 (1,3),C5(0,2),C6(2,0).
例6 在一平面上画出四个点,如果把这四个点彼此连接连成一个图形,那么这个图形会有几个三角形?
此例的关键是要搞清四点的几种不同的位置关系,让学生充分发散思维,交流合作,探索总结,就会得到四点共线,三点共线,两点共线几种不同情况,画出下面的对应图形. 结合图形,容易得到能构成的三角形有0个、3个、4个、8个的结论.
例7 用三根火柴棒 (不能折断)可以搭成一个等边三角形,那么用六根火柴棒 (不能折断)能搭成几个同样大小的等边三角形.
受思维定式的影响,许多学生都在同一平面内思考和解决问题,如下所示的几种不同的等边三角形都能搭成.
如果能重视发散思维的培养,有些学生就会把空间立体的情况再考虑进去,就会用六根火柴棒搭成如右图所示的图形,这样就能得到用六根火柴棒能搭成一个、两个、四个同样大小的等边三角形的完整答案.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文