巧用模型一题多解,提升解题应变能力

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  【摘要】本文以一道中考数学试题为例,应用初中常见的几何模型,如母子模型、一线三等角模型、90°含半角模型,进行一题多解,突出体现解题突破时模型的呈现、联想、构造、应用等过程.通过巧用模型一题多解的训练锻炼学生思维,从而提升学生的解题应变能力.
  【关键词】一题多解;母子模型;一线三等角模型;90°含半角模型
  《义务教育数学课程标准(2011年版)》中指出,模型思想的建立是学生理解和体会数学与外部世界联系的基本途径.模型思想是数学建模核心素养在初中数学课程内容中的具体体现,包括几何模型、代数模型.近年来,在各地中考数学试题中,出现了大量由一些几何模型演变、延伸而来的题目,这些题目虽然各不相同,但是解决的方法策略却是相通的,而且往往可以利用几何模型进行“一题多解”.一些常见的几何模型,如母子模型、一线三等角模型、90°含半角模型等,在解决问题时能够起到关键性的作用,下面以2017年深圳市中考数学第23题第(3)问为例,应用这些模型进行一题多解.
  一、试题呈现
  如图1所示,抛物线y=ax2 bx 2经过点A(-1,0),B(4,0),交y轴于点C.
  (1)求抛物线的解析式(用一般式表示);
  (2)略;
  (3)将直线BC绕点B顺时针旋转45°,与抛物线交于另一点E,求BE的长.
  分析 本例题的第(1)问直接用待定系数法即可求出抛物线的一般式为y=-12x2 32x 2;第(3)问求BE的长度,需要先求出BC旋转后直线与抛物线的交点E的坐标,点E的坐标可由BC旋转后的直线所对应的解析式与抛物线的解析式联立得到,所以解决第(3)问的关键在于求BC旋转后的直线即直线BE的解析式.下面,以解题关键“求出直线BE的解析式”为例,应用初中数学中常见的几何模型进行一题多解.
  二、一题多解
  如图2所示,在△ABC的边AC上有一点D,使∠ABD=∠C,那么△ABC∽△ADB.此模型中,小三角形ADB在大三角形ABC内,且它们有公共角∠A、公共边AB,像子依母怀,故通常称为母子模型,也称共边共角模型.當∠ABC=90°时,如图3所示,称为射影图,射影图是母子模型的一种特殊情况.
  在图1中,设直线BE与y轴交于点P,可形成△PBC,且∠PBC=45°,则可在y轴上取一点构造一个45°的角,即可构造出母子模型.
  第(3)问已知直线BC旋转了45°得到直线BE,可以利用这个45°的角构造等腰直角三角形,从而构造三垂直型.
  评注 在解法4中,从45°角出发构造了一个内含45°角的正方形,这正是常见的90°含半角模型.换一种思路,这种两角之间存在一半或一倍的关系,也可以看成是圆周角和圆心角的关系,于是可以将45°看成是某个圆的圆周角(如图14所示),从而找到问题的解决思路.
  三、回顾反思
  很多学生在解决综合性几何题目时找不到突破口,困扰他们的正是对常见几何模型的一知半解或一无所知.所以,教师在平时教学时,要引导学生在众多题目中提炼共性模型,抓住思维的“生长点”,为学生解决问题搭建思维“脚手架”.一叶知秋,题海不是解决问题的最好方法,教师只有深入研究试题和一些常见的几何模型,并引导学生去挖掘它们,在课堂上多问几个“还有其他解法吗”,才能真正实现“化题为型、凝题成链、结题成网”的目标.
  波利亚提出:在拟订方案时应当回顾是否解过类似的问题,能否将问题转化为已解决的问题.一些常见的几何模型正是学生脑中“题库”与正确解题思路的“桥梁”,教师如果在平时的教学中能够指导学生将这样的“桥梁”搭牢、搭稳,创设学生思维的最近发展区,就可使学生在遇到问题时快速检索到正确的方法,从而真正提升学生的解题应变能力,找到其思维“发散点”.
  【参考文献】
  [1]中华人民共和国教育部.义务教育数学课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2012.
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  [3]陈锋,钟鸣.核心素养导向的中考数学试题评析:以“2019年北京市中考数学试卷”为例[J].中学数学(初中版),2019(08):54-77.
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