方法比结果更重要

七年级数学操作“稳定状态”

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刚刚从小学步入初中,很多学习习惯需要进行调整,方法要修改,小学阶段允许不求甚解,初中可不行,知其然,更要知其所以然,学生在面对数学操作类活动的时候,经验很重要,但归纳经验,形成数学思维更重要,我们追求的不仅是一个结果,更要学会数学方法。

题目

现有四个正整数分布在正方形上,规定一次操作为:将相邻的两个数作差再取绝对值,图1是小欢两次操作的示意图:

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(1)图2是两次操作的过程,请将空缺的数补全:

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(2)在经过若干次操作后,如果这4个整数最终都变为0,我们就称其进入了“稳定状态”,请将2,4,6,8以某种顺序排列在图3所示的正方形上,通过若干次操作,使其进入“稳定状态”,请画图呈现操作次数最少的过程;

(3)1,2,4,m这4个正整数以如图4的方式排列在正方形上,如果通过三次操作进入“稳定状态”,请直接写出所有满足条件的m值.

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解析:

01

(1)先理解每一步操作所需要的数学运算,如下图:

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所以这个小题就很简单了,结果如下:

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02

(2)理解“稳定状态”,我们借助上题的操作,继续下去,如下图:

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会发现在上个小题中,经过3次操作,结果就是“稳定状态”,这需要我们研究一下,怎样才会进入“稳定状态”,从倒数第二次操作的结果来看,正方形周围的4个数相等;从倒数第三次操作结果来看,相邻两个数的差相等;

有了以上操作活动经验,再来看第2小题,2,4,6,8这四个数,每相邻两个数相差2,但要注意最小数和最大数之间相差为6,如果按顺序排列,我们可以尝试下,看行不行,如下图:

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总共进行了5次操作,经验告诉我们,这并不是次数最少的操作,原因在于按这四个数大小顺序排列,会出现一个较大的差值,即2和8之间,而“稳定状态”要求相邻两个数的差尽可能相等,这样才能保证最后两次操作后进入“稳定状态”,从稳定两个字也能发现,需要稳定,不要出现过大的差值,基于这个认知,我们调整这四个数在正方形边上的位置,如下图:

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将2和8分别旋转在正方形的对边上,即可保证相邻两数差的绝对值尽可能接近,于是后两次操作就进入了“稳定状态”;

03

(3)不妨按操作进行,只不过结果用含m的代数式表示,如下图:

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观察第1次操作后的结果,已知2和3作差的绝对值是1,则我们需要让3和|1-m|作差的绝对值结果也是1,2和|2-m|作差的绝对值结果也是1,而|1-m|和|2-m|作差的绝对值结果是1;

因此可得|1-m|=2,|2-m|=3,又由于m是正整数,所以分别求出m=3或5.

解题思考

学生在解这道题的时候,我留意观察了他们的草稿纸,几乎都在进行穷举,因为在第2小题过程中,他们先尝试过按顺序,再调整之后成功得到了结果,所以在第3小题时,他们也打算用同样的方式,去蒙下运气,有几个运气不错的恰好得到了结果,运气不佳的则还在换数尝试中;

这并不是我想要的数学活动,挨个试,这种很笨的方式下,学生的数学思维是得不到锻炼的,必须引导他们去寻找其中的规律,所以在第2小题结束之后,不急着进入第3小题的操作,而是复盘,为什么2,4,6,8这几个数要这样排列?在经过数分钟的讨论之后,学生得到了那两条关键经验,再进入到第3小题,用字母来表示结果之后,整个操作才有了数学味道。

七年级数学操作中,作为教师,应该多观察学生的操作过程,结果不重要,怎样得到的很重要,如果仅以结果导向数学活动,容易让学生生成错误的经验,这种经验严重依赖试题匹配度,一旦题目条件不太像,或者图形位置换了,学生立刻抓瞎,而教师如果不专业,试图以大量类似题型进行所谓变式训练,会更加重这些错误经验的积累,长久下去,就会出现我们经常见到的现象“一讲就会,一做就错”,为什么?因为学生始终没有掌握方法,只是记住了结果,然后用结果去碰死耗子。

数学操作,重在操作,重在过程,不要只看重结果。