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真正会学初中数学的孩子,都掌握了这套底层逻辑
各位家长好,我是陆老师,一直在上海带初中数学。
说到数学思维,很多家长最常提起的一个词,就是深度思考。
为了让孩子想得更深,有的家长要求孩子在一道难题上坚持很久,有的让孩子整理一题多解,还有的不断寻找更难、更新的方法。
这些练习可能有帮助,但不一定等于深度思考。
一道题想了半个小时,如果始终在重复同一个方向,思考并没有变深;一道题会三种解法,如果只是照着答案模仿,也没有真正看懂。
今天我想跟家长聊一聊,数学里的深度思考到底在思考什么。
在我看来,无论题目的图形怎样变化、条件怎样包装,孩子真正需要看清楚的,无非三个元素:研究对象、核心关系和成立边界。
能把这三件事逐渐看懂,孩子才会从记题型、套步骤,慢慢走到透过题目表面,看见里面真正的数学结构。
1、先看清对象:这道题究竟在研究什么
很多孩子一看到题目,第一反应就是找公式。看到速度和时间,就想路程公式;看到三角形,就开始回忆全等或相似;看到函数图像,就急着往解析式里代数。
方法想得很快,但题目真正研究的对象还没有弄清楚。我上课时经常会先拦住孩子,不让他马上计算,而是请他把题目里的对象说清楚。
哪些量是已知的,哪些量在变化;图形中哪些点和线是原来就有的,哪些是辅助构造出来的;题目最后要求的是一个数值、一个范围,还是某种关系。这一步看起来很基础,实际上很多错误都从这里开始。
比如应用题里的文字很多,孩子如果没有分清谁随谁变化,很容易列出一个看似合理、实际对应错误的式子。
函数题里横轴和纵轴分别表示什么没有弄明白,后面的增减、交点和最值自然都会混乱。
几何也是一样,孩子盯着整个图形看,很容易觉得关系太多、无从下手。如果先确定当前研究的是哪两个三角形、哪几条线之间的关系,思考范围就会慢慢收拢。
我有时会让孩子先不用做题,只用自己的话把题目重新说一遍。如果复述以后,研究对象仍然模糊,说明他还没有真正读进题目。
家长在家辅导时,也不必一开口就问应该用什么公式。可以先请孩子说说,这道题里哪些东西是固定的,哪些在变化,最后到底要解决什么。
孩子把对象看清楚以后,很多看似复杂的题,才会从一大段文字或一张复杂图形,变成几个可以处理的数学量。深度思考的第一步,不是想得多,而是看得准。
2、再找到关系:条件之间是怎样连起来的
看清研究对象以后,下一步不是马上计算,而是寻找对象之间的关系。数学题里的每一个条件,很少是孤立存在的。
平行会带来角的关系,角的关系可能帮助判断相似;坐标点在函数图像上,会带来横纵坐标与解析式之间的对应;数量之间存在倍数、和差或者相等关系,才有机会建立方程。
孩子真正不会做综合题,很多时候不是知识点完全没学过,而是不知道怎样把分散的条件连起来。我带学生分析题目时,会关注他能不能说清楚每个条件有什么作用。
有的条件可以直接使用,有的条件需要转换一下,还有的条件要和另一条信息放在一起,才能推出新的结论。这也是数学思维与背题型最明显的区别。
背题型的孩子看到熟悉外形,才知道下一步做什么;真正理解关系的孩子,即使图形换了位置、数字换了表达,也能从条件之间重新找到连接。
比如一道几何证明题,孩子如果只记住见到中点就要连线,题目稍微调整,他就容易失去方向。但如果他知道中点意味着相等,等量又可能服务于全等、相似或面积关系,他就能根据目标重新选择。
代数和函数同样如此。移项、代入、设未知数都只是动作,孩子需要知道这些动作是在保持怎样的等量关系,又是为了把哪个未知量逐渐表示出来。
我上课时不会满足于孩子说这道题就是这样做的。我更愿意听他讲,为什么先用这个条件,这一步得到的新关系,接下来又能解决什么。
当孩子能够把关系讲清楚,解题过程就不再是一串孤立步骤。哪怕中间算错了,他也更容易回到关系上检查,而不是整道题推翻重来。
家长想培养孩子的深度思考,不一定非要找特别难的题。普通的中档题同样可以追问:哪个条件最关键,两条信息是怎样连接的,如果少了其中一个条件,原来的结论还能不能得到。
关系看懂了,孩子掌握的才不是一道题,而是一种可以迁移的结构。
3、最后追到边界:这个方法在什么情况下才成立
很多孩子能够说出方法,却说不清这个方法为什么可以用,更不知道条件变化以后,它还成不成立。这就是深度思考里最容易被忽略的第三个元素:边界。
数学里的定理、公式和结论都有适用条件。分式运算要关注分母是否为零,二次根式有自己的取值要求,几何定理也不能只记结论、不看前提。
如果孩子只记住一个标准图形和固定步骤,他做熟悉题会很快,却很容易在变式题里出错。
因为题目只要悄悄撤掉一个条件,或者把结论换一个方向,原来的方法就未必还能使用。
我上课时会有意识地改一改题目。把一个相等条件拿掉,把特殊图形换成一般图形,或者交换题目的条件和结论,再让孩子判断原来的思路还能不能继续。
这个过程不是故意为难孩子,而是在帮他看清方法的使用范围。有些孩子第一次接触这种变化时,会觉得原题明明会做,为什么一改就不会了。
其实,这恰恰说明他记住的是题目的样子,还没有抓住结论成立的原因。
当孩子开始关注边界,他会多问一步:我现在使用的定理,条件真的齐全吗?这个式子在所有情况下都成立,还是只适用于某个范围?
如果结论不成立,能不能找到一个反例?这种思考会让孩子的数学表达更严谨。
几何证明不再凭看起来像就直接使用,代数变形也会注意是否漏掉限制条件。
到了综合题里,孩子也更容易发现为什么需要分类讨论,因为不同情况本来就可能对应不同的成立条件。
我认为,真正的举一反三,不是做完一道题以后马上再刷十道相似题,而是知道这道题的结论依靠哪些条件,条件变化以后,结构会发生什么变化。
边界看清楚了,孩子才不会被题目的表面变化牵着走。
当然,不是每一道基础练习都要花很长时间讨论对象、关系和边界。刚开始学习一个知识点时,必要的理解和熟练度同样重要。
我的建议是,从每天的作业或试卷里挑一两道真正值得研究的题,不急着只对答案。
让孩子说清楚这道题研究的对象是什么,最关键的关系在哪里,方法成立又依赖哪些条件。
如果孩子暂时说不完整,也没有关系。老师和家长可以用问题慢慢带着他看,而不是直接把完整结论告诉他。深度思考本来就不是一次训练出来的,它需要孩子在一次次解释、比较和变化中逐渐形成。
很多家长担心孩子数学不开窍,于是不断增加题量、寻找更高级的方法。
可有时候,孩子缺少的不是见过更多题,而是从来没有在一道题里停下来,看清它究竟在研究什么、条件之间怎样连接、结论为什么能够成立。
对象决定孩子有没有读准题,关系决定他能不能找到解题路径,边界决定他是否真正理解并能够迁移。
把这三个元素抓住,孩子面对的就不再是一道道互不相干的新题,而是一些熟悉的数学结构,以不同形式重新出现。
这才是我理解的数学深度思考:不是把问题想得越来越复杂,而是透过复杂的现象,慢慢看见那个更简单、更稳定的本质。