在动态思维的培养中提升学生的分类能力

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  【摘要】
  动态问题作为初中数学学习的一个有效载体,考查的是学生的化归、分类等数学思想,很多压轴题也以此为基础来设计,以动态思维来研究、解题,它已成为初中数学教与学中不可或缺的组成部分.
  【关键词】动态思维;函数;分类能力
  动态思维,是指在解题过程中,能够根据题目不断变化的条件场景,调动对应知识,动态地研究问题、解决问题的一种思维活动过程,它最突出的特性是变化、建构和创造生成,里面包含了一个从读题、分析到选择、建构创造的完整思考过程.
  一、数轴:动态思维启蒙
  数轴由点组成,本身就具有动态特性,不管是点还是线,在由数轴生成的背景范围里,数学研究的内容就已经动起来了,学生学习时就必须调动思维,在分类创造中解决问题.
  (1)数轴上点的运动
  数轴在本质上是一条直线,构成这条直线的点对应着我们数学中的每一个数,其无限延伸的特点,给了数无限的活动空间.点在直线上左右移动产生的距离,不仅表现着数轴的几何特征,也把思维动起来.
  如图1,一个机器人从数轴上A点出发,先向左运动到点B,再向右运动到点C,最后向左运动到点D,在整体运动过程中,这个机器人总的运动路程是多少?
  在这里考的就是动态思维,思维要随着机器人移动、分段以解决问题.由A点(对应数为1)到B点(对应数为-2)是一段,距离为1-(-2)=3;由B点(对应数为-2)到C点(对应数为4)是一段,距离为4-(-2)=6;由C點(对应数为4)到D点(对应数为-5)是一段,距离为4-(-5)=9.这个机器人总的运动路程是3 6 9=18.
  类似的题目还有:如图1,一个机器人从数轴上A点出发,先向左移动3个单位,再向右移动4个单位,再向左移动5个单位,再向右移动6个单位……再向右移动2020个单位,最后这个机器人所在点表示的数是几?这个机器人走过的路程是多少?
  在这里,要解决问题,首先要跟随这个机器人动态地研究问题、分析问题,发现移动规律:每两次从所在位置向右移动1个单位,分组计算后问题得到解决.
  (2)数轴上的动态思维与分类
  点的移动带来的是位置的变化,位置的变化造就距离的产生,这个距离在数轴上指的是两点之间的距离,往往用绝对值来表示.如图2所示,我们可以直接求出A,B两点之间的距离,因为距离非负,所以我们用通用式子表示为〖JB(|〗a-b〖JB)|〗.
  在动态环境下,数轴上形成的两定一动问题(或多定一动问题),就要在动态思维下,采用分类的方法来解决.这里举一个简单的例子:求的最小值.表示的是表示数a与1的两点之间的距离,表示的是表示数a与-3的两点之间的距离,由此可见,题目要求的是表示数a的点到表示数1与数-3的点之间距离和的最小值,这是个两定一动问题.我们不妨先把确定的数1与-3表示在数轴上,如图3.
  综上,最小值为4.
  初中数学的学习内容多样,极富变化,数轴既是入门的认识课程,也是代数动态和几何动态完美结合的基础.学生在学习时要注重思维能力的培养.它对发挥学生的思维潜力、创造性地解决问题具有不可替代的作用.
  二、动态思维与函数
  函数所研究的是变量之间的关系.在动态场景里,不管是一次函数,还是反比例函数或二次函数,我们都会把其放在平面直角坐标系中,用数形结合的动态思维来研究点动规律,以及所形成的函数特征和图形特征.这里以一次函数和二次函数为例.
  (1)一次函数中的动态问题列举
  一次函数的图像是一条直线,其与坐标轴会形成一个直角三角形(这里不考虑正比例函数),利用这个三角形,我们可以考查面积问题、存在问题、相似问题等多种综合性问题.
  例1
  如图4,点A坐标为(-2,0),点B坐标为(0,2),在y轴上是否存在一点P,使S△ABP=4?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
  分析:点P是y轴上的一个动点,依据点P的运动轨迹,可以分为3个位置:y轴正半轴、原点和y轴负半轴,然后画出草图即可求解.
  ①当点P在y轴正半轴上时,为图5中P1位置,此时,以AO为高、BP为底,可以求出BP=4,点P的坐标为(0,6);
  ②当点P在原点时,如图6,S△ABP=2,不满足题意;
  ③当点P在y轴负半轴上时,为图7中P3位置,此时,以AO为高、BP为底,可以求出BP=4,点P的坐标为(0,-2).
  综上,存在点P,使S△ABP=4,点P的坐标为(0,6)或(0,-2).
  例2
  如图8,在平面直角坐标系中,矩形OABC的顶点A,C均在坐标轴上,且OA=4,OC=3.动点M从点A出发,以每秒1个单位长度的速度沿AO向终点O移动;点N从点C出发沿CB向终点B以同样的速度移动,当两个动点运动了x秒(0  (2)二次函数中的图形存在
  在二次函数存在性问题中,我们要先研究好其背景图形所包含的两个基本特征:几何特
  征(什么图形,特殊角等)和代数特征(表达式,点的坐标等).要依据点移动的轨迹,调动动态思维来分析、解决问题.
  例3 如图12,抛物线y=-x2 2x 3与坐标轴分别交于点A,B,C,点D是y轴上一
  点,坐标为(0,1),点E是直线AD与抛物线的另一交点.在抛物线上是否存在一点M,使得S△AME=6?若存在,求出M点的坐标.
  综上,存在一点M,使得S△AME=6,点M的坐标为(-2,-5)或(3,0).
  对于上面例题,问题都涉及分类,我们都要在动态基础上,结合问题实际,进行模型构造、表示与解答.在这里,我们要利用好几何特征来进行分类,并在与代数特征的相互转化中,构造方程求解.
  三、结语
  综上,在数轴或坐标系背景下的分类问题虽然比较复杂,但在动态思维的引导下,我们着重分析问题产生的实际背景和点动规律,就很容易找到题目的突破口,建构基本的数学模型,从而解决问题.
  【参考文献】
  [1]马佑军.数学解题中的动态思维——解题思路的探求[J].数学教学通讯,2018(18):77-78.
  [2]施丁也.培育“动态思维”,让学生思维自然流淌[J].数学教学通讯,2019(22):21-22.
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