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思维定势,是人们按习惯了的比较固定的思维方式去分析和解决问题的形式,是一种宏观思维监控意识削弱而进入模式化信息加工程序的情景。学生在数学解题、建构自己的知识体系时,常常用固定的模式、思路来分析、解决问题,形成思维定势。有些教师认为思维定势与提高学生的数学素养是矛盾的,提高解题能力就要训练学生打破思维定势。笔者不同意此观点,正如围棋中有“定式”,它是经各代高手反复演练,对弈双方都能获利的招式,它有固定的应对也有多变的变招,一个棋手不经过“定式”的训练是不会入门的。在数学学习中同样如此。
例如《必修4 三角恒等变换》的教学,利用各类三角函数变换公式解题具有题型变化多,公式变形灵活等特点,是考查逻辑思维能力、反映思维品质的良好载体,这些决定了学好这一部分不仅需要足量的练习先形成思维定势(造势、蓄势),更要注重帮助学生揭示解题的思维过程、解后反思,不断克服思维定势产生的负效应(破势),让学生以模仿、探究、掌握、体验等方式不断地富有创新地完成学习,以下是笔者的一个相关教学片段和反思。
一、造势——形成思维定势
问题1:已知cosα cosβ= ,sinα-sinβ= ,求cos(α β)。
师:请学生回顾公式Cα β,和同角三角函数的平方和关系cos2α sin2α=1,寻找与本题的联系。(经过一分钟左右地思考,有学生举手说欲发言,如学生A和学生B……)
生A:将已知条件中两式平方后构造出cosαcosβ与sinαsinβ,求和并用“cos2α sin2α=1”后,逆用公式Cα β得:2cos(α β)=- ,即cos(α β)=- 。(学生回答很好,教师表示赞许,并请学生A板演过程(略))
反思:学生A的思路是处理这类问题的常规方法,它使学生先形成基本的思维定势,这种定势对解决以下问题是有积极效应的。
二、蓄势——积蓄思维定势
问题1中应用了“cos2α sin2α=1”和公式Cα β,依此例请学生们练习一题,增加对上述一类公式的理性认识:
问题2,已知8sinα 5cosβ=6,sin(α β)= ,求8cosα 5sinβ。
经过几分钟思考,有些学生举手想发表思路或见解。
生C:我由问题1的启发,发现8sinα 5cosβ=6(1)的左边与所求当中:sinαcosα系数,cosβsinβ系数相同,故假设8cosα 5sinβ=k(3),(1)2 (3)2此过程中利用公式:“cos2α sin2α=1,Sα β”和sin(α β)= (2)式,进而求出k。
反思:问题2进一步将思维定势的积极效应扩大。
三、破势——打破思维定势
在以上三个问题的基础上,笔者预料到学生可能已形成了思维定势,即熟悉了题中处理问题的方法,很多学生往往很难灵活运用数学知识,无法产生创新思维,而这正是我们所追求的最高目标,故笔者又设置了下面的问题让学生探究,克服思维定势所产生的负效应:
问题3,已知sinα sinβ=1,cosα cosβ=0,求:cos2α cos2β。
一段时间思考后,有几位同学想发表自己的见解:
生F:由以上三题的启示,此题将sinα sinβ=1(1),cosα cosβ=0(2)平方后求和得2 2cos(α-β) =1,即cos(α-β)=- ;将(1)(2)式平方后求差得:cos2α cos2β 2cos(α β)=-1(3),cos2α cos2β=[(α β) (α-β)] cos[(α β)-(α-β)]=……=2cos(α β)cos(α-β),可见求出cos(α β)和cos(α-β)即可,但cos(α β)无法由(3)直接求出,此时我想到:未知cos(α β)是因为(3)中有cos2α cos2β,而它不正是我们所要求的吗?于是设cos2α cos2β=k,则(3)式即:k 2cos(α β)=-1,再由k=2cos(α β)·cos(α-β)推出k=1。
师:(启发)除了学生F的思路,有无更好的处理方式了?
生E:将(1)(2)式平方再求差得(3)式:cos2α cosβ 2cos(α β),即用公式Cα β,从而求cosα,sinβ,cosβ,sinβ就可以了,于是再看(1),(2)式:由(1)可得sinα=1-sinβ。由(2)可得cosα=-cosβ,于是根据“sin2α cos2α=1”有1=1-2sinβ sin2β cos2β=2-2sinβ推出sinβ= ,sinα= ,cosα=± ,cosβ=± ;再注意到(2)式中cosα,cosβ互为相反数,∴cos(α β)=cosαcosβ-sinαsinβ=- =-1,∴cos2α cos2β=1
师:(启发)我们若总沿着习惯的道路前行,只能走向缄默和平庸,有没有捷径?
生G:前两种思路太繁,刚学过倍角公式,有cos2α=1-2sin2α,cos2β=1-2sin2β可先求出sinα,sinβ(学生E已求出);则有cos2α cos2β=1-2sin2α 1-2sin2β= 2-2[( )2 ( )2]=1
(其他学生有的惊呼“上当”,有的则赞许生G,感到获益良多)
师:用倍角公式解决此题,简洁、明了,克服了有前几题产生的思维定势造成用学生F和学生E的思路解决问题的繁琐。
反思:
1.对于问题3,若受已有知识或经验(前三题)的影响可能就会繁化解题,本质是思维定势的产生了负效应,而在学生E的思路前,笔者并没有作过多的提示,而是引领学生主动打破了思维定势,这种打破也从另一方面巩固了所学,为新知识、技能建构提供了基础。
2.本节教学片段的价值:学生解题能力的提高和数学素养的提升不会一蹴而就,首先在教学中要客观地认识并辨证地看待学生解题产生的思维定势,关键是引领学生克服思维定势的负效应;其次数学课堂教学应突出思维过程的教学,培养学生的探究能力,关注每一位学生的情感和学习态度,尊重他们的学习成果,并及时作出评价,引领更多的学生参与到课堂活动中来,而不仅仅把解决当前的问题当成教学的唯一目标,急于“推销”自己的想法,想把学生的思维纳入自己预先设计的轨道上来,这样做的结果会让学生形成条件反射,以套路和程式生搬,更易产生思维定势的负效应。总之,“教师一定要转变教育观念,改变人才培养模式,积极实行启发式和讨论式教学,激发学生独立思考的和创新的意识,切实提高教学质量,让学生感受和理解知识的产生和发展过程,培养学生的科学素养和创新思维习惯”(江泽民),让学生在已有基础上步入创新之路!
(作者单位:江苏省扬州市邗江区蒋王中学)
例如《必修4 三角恒等变换》的教学,利用各类三角函数变换公式解题具有题型变化多,公式变形灵活等特点,是考查逻辑思维能力、反映思维品质的良好载体,这些决定了学好这一部分不仅需要足量的练习先形成思维定势(造势、蓄势),更要注重帮助学生揭示解题的思维过程、解后反思,不断克服思维定势产生的负效应(破势),让学生以模仿、探究、掌握、体验等方式不断地富有创新地完成学习,以下是笔者的一个相关教学片段和反思。
一、造势——形成思维定势
问题1:已知cosα cosβ= ,sinα-sinβ= ,求cos(α β)。
师:请学生回顾公式Cα β,和同角三角函数的平方和关系cos2α sin2α=1,寻找与本题的联系。(经过一分钟左右地思考,有学生举手说欲发言,如学生A和学生B……)
生A:将已知条件中两式平方后构造出cosαcosβ与sinαsinβ,求和并用“cos2α sin2α=1”后,逆用公式Cα β得:2cos(α β)=- ,即cos(α β)=- 。(学生回答很好,教师表示赞许,并请学生A板演过程(略))
反思:学生A的思路是处理这类问题的常规方法,它使学生先形成基本的思维定势,这种定势对解决以下问题是有积极效应的。
二、蓄势——积蓄思维定势
问题1中应用了“cos2α sin2α=1”和公式Cα β,依此例请学生们练习一题,增加对上述一类公式的理性认识:
问题2,已知8sinα 5cosβ=6,sin(α β)= ,求8cosα 5sinβ。
经过几分钟思考,有些学生举手想发表思路或见解。
生C:我由问题1的启发,发现8sinα 5cosβ=6(1)的左边与所求当中:sinαcosα系数,cosβsinβ系数相同,故假设8cosα 5sinβ=k(3),(1)2 (3)2此过程中利用公式:“cos2α sin2α=1,Sα β”和sin(α β)= (2)式,进而求出k。
反思:问题2进一步将思维定势的积极效应扩大。
三、破势——打破思维定势
在以上三个问题的基础上,笔者预料到学生可能已形成了思维定势,即熟悉了题中处理问题的方法,很多学生往往很难灵活运用数学知识,无法产生创新思维,而这正是我们所追求的最高目标,故笔者又设置了下面的问题让学生探究,克服思维定势所产生的负效应:
问题3,已知sinα sinβ=1,cosα cosβ=0,求:cos2α cos2β。
一段时间思考后,有几位同学想发表自己的见解:
生F:由以上三题的启示,此题将sinα sinβ=1(1),cosα cosβ=0(2)平方后求和得2 2cos(α-β) =1,即cos(α-β)=- ;将(1)(2)式平方后求差得:cos2α cos2β 2cos(α β)=-1(3),cos2α cos2β=[(α β) (α-β)] cos[(α β)-(α-β)]=……=2cos(α β)cos(α-β),可见求出cos(α β)和cos(α-β)即可,但cos(α β)无法由(3)直接求出,此时我想到:未知cos(α β)是因为(3)中有cos2α cos2β,而它不正是我们所要求的吗?于是设cos2α cos2β=k,则(3)式即:k 2cos(α β)=-1,再由k=2cos(α β)·cos(α-β)推出k=1。
师:(启发)除了学生F的思路,有无更好的处理方式了?
生E:将(1)(2)式平方再求差得(3)式:cos2α cosβ 2cos(α β),即用公式Cα β,从而求cosα,sinβ,cosβ,sinβ就可以了,于是再看(1),(2)式:由(1)可得sinα=1-sinβ。由(2)可得cosα=-cosβ,于是根据“sin2α cos2α=1”有1=1-2sinβ sin2β cos2β=2-2sinβ推出sinβ= ,sinα= ,cosα=± ,cosβ=± ;再注意到(2)式中cosα,cosβ互为相反数,∴cos(α β)=cosαcosβ-sinαsinβ=- =-1,∴cos2α cos2β=1
师:(启发)我们若总沿着习惯的道路前行,只能走向缄默和平庸,有没有捷径?
生G:前两种思路太繁,刚学过倍角公式,有cos2α=1-2sin2α,cos2β=1-2sin2β可先求出sinα,sinβ(学生E已求出);则有cos2α cos2β=1-2sin2α 1-2sin2β= 2-2[( )2 ( )2]=1
(其他学生有的惊呼“上当”,有的则赞许生G,感到获益良多)
师:用倍角公式解决此题,简洁、明了,克服了有前几题产生的思维定势造成用学生F和学生E的思路解决问题的繁琐。
反思:
1.对于问题3,若受已有知识或经验(前三题)的影响可能就会繁化解题,本质是思维定势的产生了负效应,而在学生E的思路前,笔者并没有作过多的提示,而是引领学生主动打破了思维定势,这种打破也从另一方面巩固了所学,为新知识、技能建构提供了基础。
2.本节教学片段的价值:学生解题能力的提高和数学素养的提升不会一蹴而就,首先在教学中要客观地认识并辨证地看待学生解题产生的思维定势,关键是引领学生克服思维定势的负效应;其次数学课堂教学应突出思维过程的教学,培养学生的探究能力,关注每一位学生的情感和学习态度,尊重他们的学习成果,并及时作出评价,引领更多的学生参与到课堂活动中来,而不仅仅把解决当前的问题当成教学的唯一目标,急于“推销”自己的想法,想把学生的思维纳入自己预先设计的轨道上来,这样做的结果会让学生形成条件反射,以套路和程式生搬,更易产生思维定势的负效应。总之,“教师一定要转变教育观念,改变人才培养模式,积极实行启发式和讨论式教学,激发学生独立思考的和创新的意识,切实提高教学质量,让学生感受和理解知识的产生和发展过程,培养学生的科学素养和创新思维习惯”(江泽民),让学生在已有基础上步入创新之路!
(作者单位:江苏省扬州市邗江区蒋王中学)