引导学生体验枚举法的重要性,本文主要内容关键词为:引导学生论文,重要性论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
一、背景·动因
新课程给予学生的感觉,应该是解题技巧被淡化了。但我们的教学往往舍不得放过一个“好题”,不自觉地就将其导引到巧法上。当然,巧解能够反映学生思维水平的程度,是良好素质的体现。而且,学生也喜欢追求简捷的方法、不屑用“笨拙”的方法。但是,现今的很多学生,还是掌握不了巧法,结果巧法没有想出来,笨法又因种种情况实施不了,分丢得实在是惋惜!
比如枚举法,在学生看来,是“弱智”方法,谁都能做得出来,用之来解决高中数学问题,实在是羞于运用。于是,在一些考试(尤其在学习概率、计数原理等时)后,基本上都会有某一道题空着。问及原因,答案很直接:“我没想到用枚举法。”可见多么“漠视”“蔑视”。也有的是在没有奇思妙解的情况下才想到用枚举法,但又因问题复杂,不知从哪里开始枚举,也不知枚举到什么时候才能结束,可见多么“生疏”“生气”。眼高手低不应是当今高中生该发扬的。反思我们的教育,除了强调基本方法的重要性,更要去着重引导学生认识基本方法如何重要。这是一块璞玉,等待着我们去开发、去雕琢。笔者就近期所在学校学生解题的情况,例析对枚举法的三点认识,与大家共讨。
二、案例·提升
枚举法就是根据题目要求,将符合要求的结果不重复、不遗漏地一一列举出来,从而解决问题的方法。因而枚举法是一种直接的方法、具体的方法,它可以将一般的东西以具体的形式呈现出来,化复杂为简单;正因为枚举法的具体直观性,它可以帮助我们检验所得结果是否正确,揭示思维上的谜团;由特殊可到一般,枚举法还可做好推理的奠基工作,在枚举的过程中发现一般问题的解决方法。
1.枚举法化复杂为简单
枚举法将一般问题特殊化,将深层思维降维化。是转化,更是一种考虑问题的机智化,将百思难解的问题直白解决。而且,用好枚举法并不是一件容易的事,要做到不重复、不遗漏,就要有清晰的条理。
案例1 一个口袋内装有大小相同的5个球,其中3个白球,2个黑球,从中一次摸出2个球。
(1)共有多少个基本事件;
(2)摸出的2个球都是白球的概率是多少?
分析:这是苏教版《数学3》课本中关于“古典概型”的第一道例题,算是枚举法正式登上高中舞台的地方。看似一个再简单不过的问题,对教师而言,基本事件就是(个),结束了,如果这里就这样简单处理,那么枚举法算是只走了个过场,没有在学生的头脑中留下应有的印象。而事实上,书中的解答已经明确了用意,即枚举法讲究顺序。分别记白球为1、2、3号,黑球为4、5号,摸到1、2号球用(1,2)表示,则基本事件应是:(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(2,3),(2,4),(2,5),(3,4),(3,5),(4,5)。先将对象排好一定的次序,拿第一个找完所有的组合,再进行第二个,这时就不要回头找了,如此,可确保不重复、不遗漏。这种缜密的思维应该得以贯彻。之后当然可以变式强化,可增加球的总数,也可增加摸出的个数。
提升:对教师而言,如何将“浅显”的知识方法讲得有“需要”、有“必要”是值得深思的。让学生不是感觉上的简简单单,要有体验、有感悟、值得回味。
案例2 从集合A={-8,-6,-4,-2,0,1,3,5,7,9}中任取2个元素作为复数a+bi的实部和虚部(a≠b),则能组成模大于5的不同虚数的个数为__。
分析:可组成虚数的个数容易由组合数解决。先考虑b,可取个数,余下的都可赋给a,有种可能,故共有个虚数。在满足模大于5的要求下,就不是用排列组合能解决的了。因为只有a、b中的一个定下来后,另外一个的取值范围才随之而定。故分类计数是根本做法,也是枚举显威的时刻。观察数据特点,从反面考虑比较简单,枚举模不大于5的虚数。
若a=-4,则b=-2,1,3,有3个;
若a=-2,则b=-4,1,3,有3个;
若a=0,则b=-4,-2,1,3,5,有5个;
若a=1,则b=-4,-2,3,有3个;
若a=3,则b=-4,-2,1,有3个。
共可组成17个模不大于5的虚数。
这里,按照一定的顺序枚举,是得到正确结果的催化剂。当然,还可依据复数的几何意义,用几何枚举法(图1),也可很快找出模不大于5的虚数个数。
图1
提升:对学生而言,不妨将思维的“架子”放下来,走走寻常路,路边风景依然靓丽。
2.枚举法揭示思维谜团
学习了排列与组合,并不表示就不能用枚举法求解概率题了。课改的淡化技巧,有着现实的原因,排列组合已非现今学生可以“掌握”的了,仅是初步认识与应用而已。因此,重点不应放在到底是用排列还是用组合来解决问题,而是怎么去解决这个问题,回归到两个基本计数原理上来。枚举法又显神通,轻而易举地就能验证一个结果的错误性。
案例3 (2009年高考数学江西卷理科第10题)为了庆祝“六一儿童节”,某食品厂制作了3种不同的精美卡片,每袋食品随机装入一张卡片,集齐3种卡片则获奖,现购买该食品5袋,能获奖的概率为()。
分析:要满足3种不同的卡片全散布在5个袋中这样一个基本要求,可先安排3种卡片各一张放于3个袋中,余下的可随便放,故能获奖的概率为。
一个多么广泛的思维谜雾啊!所求的概率大于1,得到结果便知做错了。但问题在哪,这是学生在学习用排列组合求解概率中的“纠结”之处。在很多问题背景下,学生都会犯此等重复计数的问题。实际上,只要用枚举法验证即可。设甲、乙、丙三种卡片,装入1、2、3、4、5号袋。包括选1、2、3号袋,设甲、乙、丙三种卡片分别放入1、2、3号袋,余下2袋均放甲卡片,此为一个基本事件;而同时,包括选2、3、4号袋,将乙、丙、甲三种卡片分别放入,余下2袋均放甲卡片,此也为所列式中包含的一个基本事件,但这两个基本事件为同一个事件,足可见重复计数了。
提升:虽然我们再三强调解决问题要先将其分类分清楚(避免重复),并举例说明验证,但仍学生问:“老师,我错在哪(不点就是不明白)?”对学生而言,要学会多元发展,不搭独木桥。“高级”思维和“低级”思维同时前行,它们是相辅相成的。
案例4 (2007年高考数学福建卷理科第12题)如图2,三行三列的方阵有9个数(i=1,2,3;i=1,2,3),从中任取三个数,则至少有两个数位于同行或同列的概率是()。
提升:挑错误有时也是件很困难的事。顺着原有的思维思考下去,是找不出“对”中的问题的,换个角度常能豁然开朗。而计数问题,往往换种思维会得到另一个结果,但依然不对。唯有正视错误,顺着原有的思维,将满足“思维”的情况枚举出来,直观地发现问题所在。
3.枚举法导出一般规律
枚举法在数学发现中起着“先驱者”的作用。由特殊才到一般,考查特殊便可枚举。要证明一般性的结论,也可先枚举。理论形成后,也要以特例面目示人。可以说,有特殊的地方,就是枚举显威的地方。
提升:新课程更加关注学生学习的过程,这是一种信号,收获过程往往比收获结果更有用。关注解题的过程,常能引导我们对题目有更深刻的理解,而关注枚举法的过程,常使一般规律立现原形。
分析:题目的长度无疑给了我们做不下去的念头。但其所以长,是例释了所给的定义,使问题具体化。而后又提示先研究n=3、n=4的情况再猜测,给了做题的方向,归纳推理。所以绞尽脑汁想巧法,不如按部就班顺着方向走。
当然,下面可由几个最终的得数猜得一般结论。不过,关注得数之前的求解过程往往给我们以深刻的启迪。整理过程:
这里的求和过程,是学生已经连续几遍接触的一类问题。主要受限于不“敢”从具体中抽出一般的关系,甚至是并不注重具体的求解过程,只是简单计算,得到错的得数,或得到正确得数但归纳不出通项。
提升:枚举法是归纳推理得以展开的前提(具体己知特例),而又不只是为了得到几个具体的结论,更重要的是它包含了一般中的本质方法。这是枚举法沾了推理的光,还是推理沾了枚举法的光?推理是数学发现的主要手段,枚举是实现推理的垫脚石。可见,枚举法是数学发展的根基方法。
三、希望·实施
枚举法,作为认识自然界的原始方法,不同程度地受到儿童、小学生、初中生的青睐。理性认识的不足需要枚举的个例来辅助认识。但到了高中生这里,由于理性思维逐渐增强,便“鸟尽弓藏”,瞧不起这“弱智”的基石。枚举法,实不该受如此的冷漠!我们希望学生有扎实的基本功应对多变的考题;我们希望学生有丰富的联想解决综合试题;我们希望学生热爱数学、乐学数学、运用数学。
苏霍姆林斯基曾说:“如果教师不想方设法使学生产生情绪高昂和智力振奋的内心状态,就急于传授知识,那么这种知识只能使人产生冷漠的态度。”看来,只有教师重视基本方法,才可能引起学生的重视。教师需要转变,更加关注过程,颠覆“重结论,轻过程;重训练,轻意识;重演绎,轻发现”的讲授,与学生一同感受、体验、感悟,领略数学之美。高中数学课堂,枚举法的讲授应该体现出区别于初中(以期获得螺旋式上升)的地方。高中生运用枚举法解题,不光是解题,更是一种意识的体现,更多地关注过程之后,就可以去发现、去创造,这是我们所需求的优质高中生。