波利亚“怎样解题表”在解题中的应用——以一道圆锥曲线压轴题为例

波利亚“怎样解题表”在解题中的应用——以一道圆锥曲线压轴题为例

(沈阳师范大学,110000)

摘要:数学解题教学,重在教会学生解题的方法,帮助学生养成良好的解题习惯。本文通过波利亚的“怎样解题表”的解题的四个步骤:阐明问题、制定计划、实施计划、回顾和反思,演绎解决一道圆锥曲线压轴题的具体过程,并给出一些解题教学建议。

关键词:波利亚解题表;解题方法;圆锥曲线

《义务教育数学课程标准(2011年版)》提出“让学生在现实情境中体验什么是数学”。初中数学教学注重培养学生的问题解决能力。数学教育家波利亚指出:“中学数学教学的首要任务是加强问题解决的训练。”这种“解题”不同于“题海战术”。他认为,问题解决应该作为培养学生数学能力和教他们思考的一种手段,方法。[1]波利亚《怎样解题》中为人们提供了一套系统的解题途径,这有利于人们掌握解题过程的一般规律,也有利于数学教师探索解题教学的一般规律。笔者结合2015年课标全国卷(Ⅱ)的圆锥曲线压轴题论述“怎样解题表”在数学解题教学中的应用。

一、问题的由来——2015年课标全国卷(Ⅱ)的圆锥曲线压轴题

案例:已知椭圆C:9x2+y2=m2(m>0),直线l不过原点O且不平行于坐标轴,l与C有两个交点A,B,线段AB的中点为M。

(1)证明:直线OM的斜率与l的斜率的乘积为定值;

(2)若l过点(1/3m,m),延长线段OM与C交与点P,四边形OAPB能否为平行四边形?若能,求此时l的斜率;若不能,说明理由。

二、寻觅依据——波利亚解题“解题四部曲”

本研究通过圆锥曲线问题来激发学生对数学问题解决的兴趣,转变学生对待数学解题的态度,培养学生的解题思维。为了提高学生解决问题的能力,波利亚把解决数学问题的过程分为四个阶段:阐明问题、制定计划、实施计划、回顾和反思。[2]对每个阶段要考虑的问题,思维活动,具体要做什么,有什么建议,都进行了很详细的叙述,多方面地考虑到了学生在解题过程中会面临的问题。

“弄清问题”是我们拿到一道题首先要考虑的问题,理解题目,找出未知量,分析已知条件,找出已知条件与未知量之间的联系,需要的话还可引进相关符号,让学生充分理解题目的含义。

“拟定计划”就是进一步理解已知条件与未知量之间的联系,尽可能找到以前解过并相似的题目。引导学生独自理清解题思路.要给出解决这道题的整体思路。

“实施计划”就是根据前一阶段拟定的方案来执行,并检查每个步骤,将解题过程完整的写出来。

“回顾反思”是指解决完了一道题后,学生应该静下心来回想此题的思路,检查已经得到的解答,并尝试以不同的方法来推导这个结果,回想此题涉及的思想方法以及自己存在的问题,。

三、解题策略——遵循波利亚“解题四部曲”

第一步,弄清我们需要解决的问题

(1)学生要求解的是什么?

要求解的是当四边形OAPB为平行四边形时l的斜率。

(2)学生已经知道什么?

已知条件有:椭圆方程;点M为AB的中点;直线过点(1/3m,m);直线方程;

未知条件有:直线OM的斜率与直线l的斜率以及四边形OAPB是否为平行四边形。

第二步,拟定计划

(1)思路一:本题主要考察圆锥曲线相关问题,解决此类问题的首要思路就是通过将直线方程与椭圆方程联立,得到一个关x的一元二次方程,再通过韦达定理即根与系数的关系可以表示出AB的中点M的横纵坐标,从而证明直线OM的斜率与l的斜率的乘积的关系。

(2)思路二:本题想验证四边形OAPB能否为平行四边形,我们不妨假设四边形OAPB就是平行四边形,那么就可以利用平行四边形的性质即对角线互相平分即OP=2OM,再结合第一问得到的结论和题中的已知条件就可以计算出直线l的斜率。本题也可以从向量角度,运用平行四边形法则求解。

第三步,实施计划,写出解题过程(此文省略)

第四步,回顾与反思

本题难度适中,主要考查椭圆的方程与几何性质、直线与椭圆的位关系,但仍有很多同学拿不到满分,只是每个人都对它有心理阴影,而且对基础知识的掌握也不够牢靠,不能多方面的看问题;解答圆锥曲线问题,最关键的是要有明确的思路,必须明白用什么定理、怎么用。充分运用系统的观念,由变量推测不变量之后,利用不变量来证明。[3]只要平时将基础知识掌握牢固并且有针对性的进行练习,考试时仔细分析已知条件和所求问题,慢慢推导,将心态放平和,圆锥曲线拿到满分不是不可能。

四、内心感悟-重质轻量

波利亚认为,解决问题的价值不在于答案本身。他觉得在于“你如何想到这个解法的?”是什么促使你思考和这样做的呢?”也就是说,问题解决的过程是一个具体的思维过程,是一个对知识和问题进行系列思考、分析和探索的过程。[4]因此,学习数学最重要的是学习思维方法。只有很好地掌握了思维方法,才能做到迎刃而解,举一反三。当学生面对大量的习题时,他们可以有条不紊。自然地将新问题与他们所做的习题进行比较,找出异同,顺畅地分析解决问题的方法,从而解决问题。

参考文献

[1]林燕群.波利亚“怎样解题表”在解题中的应用——以一道初中九年级几何综合习题为例[J].教育观察,2018,7(18):24-26.

[2]牟世平.基于波利亚理论的高一学生解题能力的培养[D].河北师范大学,2018.

[3]张恒瑀.浅谈高考数学压轴题——圆锥曲线大题解题思路[J].科技经济导刊,2017(34):147.

[4]李寒阳.波利亚解题表在一道立体几何高考题中的应用[J].数学学习与研究,2018(12):132

作者简介:崔玲玲(1996.12-),女,吉林梨树人,民族:满族,学历:教育硕士,专业:学科教学数学。

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