在数学教学中如何向学生渗透分类讨论的思想
四川省广安市广安区悦来初级中学校 杨小燕
“分类讨论”是一种逻辑方法,是中学数学中一个极其重要的数学思想方法,同时也是一种重要的解题策略。所谓分类讨论,就是当问题所给的对象不能进行统一研究时,就需要对研究对象按某个标准分类,然后对每一类分别研究得出每一类的结论,最后综合各类结果得到整个问题的解答。实质上,分类讨论是“化整为零,各个击破,再积零为整”的数学策略,应用分类讨论,往往能使复杂的问题简单化。分类的过程,可培养学生思考的周密性,条理性,而分类讨论,又促进学生研究问题,探索规律的能力。分类讨论是初中数学教学中的一个重要内容。本文根据笔者多年来的教学经验,谈一下如何帮助学生树立分类讨论的思想。
一、渗透分类思想,养成分类的意识
分类讨论一般应遵循以下的原则: 对问题中的某些条件进行分类,要遵循同一标准; 分类要完整,不重复,不遗漏; 有时分类并不是一次完成,还须进行逐级分类,对于不同级的分类,其分类标准不一定统一。
一般来讲,利用分类讨论思想和方法解决的问题有两大类:其一是涉及代数式或函数或方程中,根据字母不同的取值情况,分别在不同的取值范围内讨论解决问题。其二是根据几何图形的点和线出现不同位置的情况,逐一讨论解决问题。每个学生在日常中都具有一定的分类知识,如人群的分类、文具的分类等,我们利用学生的这一认识基础,把生活中的分类迁移到数学中来,在教学中进行数学分类思想的渗透,挖掘教材提供的机会,把握渗透的契机。如数的分类,绝对值的意义,不等式的性质等,都是渗透分类思想的很好机会。 如讲解绝对值的意义时,引导学生得到如下分类: 通过对正数、零、负数的绝对值的认识,了解如何用分类讨论的方法学习理解数学概念。又如,两个有理数的比较大小,可分为:正数和正数、正数和零、正数和负数、负数和零、负数和负数几类情况来比较,而负数和负数的大小比较是新的知识点,这就突出了学习的重点。
二、在基本概念、公式的教学中树立分类讨论的思想
在一些涉及分类的基本概念的教学中,应使学生了解分类讨论必须有一个统一的分类标准,必须不重不漏,并初步掌握它在解题中的应用。比如,在有关绝对值的概念中,当去掉绝对值符号时,便要把绝对值内的字母分大于0,小于0,等于 0三种情况进行讨论;若已知∣a∣=3,∣b∣=2,求a+b值。在解这道题时,由∣a∣=3,得到a=3或a=-3,由∣b∣=2,得到b=2或b=-2。因此,对于a、b的取值,应分四种情况讨论,当a=3,b=2时,a+b的值为5;当a=3,b=-2时,a+b的值为1;当a=-3,b=2时,a+b的值为-1;当a=-3,b=-2时,a+b的值为-5,即a+b的值为5;1;-1;-5。在解这个数学问题时,由于它的结果可能不唯一,因此需要对可能出现的情况一一加以讨论。在运用分类讨论思想研究问题时,必须做到“不重、不漏”,而且要按照相同的标准进行讨论,只有掌握了分类讨论思想,在解题时才不会出现漏解的情况。
三、在含字母系数的方程的教学中树立分类讨论的思想
用字母表示数是代数的一个重要特点,把具体的数过渡到用字母表示数,这也渗透了抽象概括的思维方法,有利于培养学生思维的深刻性。由于字母所表示的数具有不确定性,因此在求解系数是含字母的代数式的方程时,需分类予以讨论。
如方程2kx-6x+8=0有几个实数根?学生往往不注意k对方程性质的影响,讨论或讲评中,使学生明确系数k决定方程的次数,从而分k=0,k≠0两类讨论。当k≠0时,再分△>0,△=0,△<0三种情况进行讨论。
又如二次函数y=a(x-1)2+m的图像过哪几个象限?这道题势必要考虑图像的开口方向,又要考虑对称轴和顶点的位置。要对字母a和m分类。怎么分,则应由学生讨论,互相补充,互相评价,逐步完善。
四、在几何的解题教学中树立分类讨论的思想
在给定的几何条件下,由于图形的形状或位置不同含有不同的结果,或需用不同的方法处理,从而引发了几何的分类讨论问题。因此须引导学生在解题中自己动手画图时,应全面分析,尽可能突破思维定势,考虑到每一种可能的情形,从而培养学生思维的广阔性、灵活性。如甲、乙两人分别从A、B两地到C地,甲从A地到C地需3小时,乙从B地到C地需2小时40分钟,已知A、C两地间的距离比B、C两地间的距离远10千米,每行1km甲比乙少花10分钟。(1)求A、C两地间的距离;(2)假设AC、BC、AB这三条道路均是直的,试判定A、B两地之间距离d的取值范围。又如又如初中九年级课本证明圆周角定理:一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半。
为什么要根据圆心相对于圆周角的位置分成三种情况去证,这就需要学生在自主画图测量、分析讨论方可以回答的问题。于是学生在笔者的引导下,兴趣盎然地进行探索活动,逐步体会到恰当的分类可增强题设的条件,即把分类的依据做为附加条件,先证明特殊情况,再由特殊情况推广到一般情况的解决问题的思路,揭示分类讨论的本质为化繁为简,由特殊到一般,分而治之。
就分类讨论思想方法而言,在几何图形的解题过程中,一般是由几何图形的可变性引起的讨论,在实际教学中可以碰到很多这种习题。如:等腰三角形的两边为4,6,求该三角形的周长?等腰三角形一个角是70°,求其他两个角的度数?等等
总之,利用现有教材,教学中着意渗透并力求帮助学生初步掌握分类的思想方法,结合其它数学思想方法的学习,注意几种思想方法的综合使用,给学生提供足够的材料和时间,启发学生积极思维。相信会使学生在认识层次上得到极大的提高,收到事半功倍的教学成效。