想学好数学,不做题是万万不行的,但一味死刷题也绝不可取。
有些孩子看似勤奋,花了别人几倍的时间刷了一大堆题,但最后收效甚微,原因就在于刷题不得法。
题海无涯,但时间有限,怎么解决好这两者之间的矛盾,对孩子学好数学乃至其它各科都很重要。刷题方法得当,就能起到做1题顶别人做10题的效果,不仅数学本身容易贯通,而且还能节约下大量的时间用于其它科目的学习,何乐而不为?
想要摆脱无效刷题的困境,需要在题目选择、解题方法和实战演练上予以重视。在题目选择上,学完一个知识点后,做题顺序和做题难度的规划很重要。(1)做题顺序:一是概念辨析,二是计算方法,三是解决问题。
基础不牢,地动山摇。所以,千万不要概念还不清楚就急于开始解决实际问题甚至难题。其实不仅仅是学生、家长,甚至我们的很多教学过程都存在这个问题。比如平面几何的一则定理,可能花在讲解定理的来龙去脉以及证明思想的时间很少,而大量的时间则花在应用定理解决实际问题。这一点,像极了如今本科生和研究生选择毕业设计题目时的人工智能热。几乎所有的学生都会用人工智能做一些应用,但对人工智能的基本原理却一知半解。好在,从最近中高考的趋势来看,越来越强调对概念本质的理解,一些创新题也是从理解新定义的概念开始,比如2024年新高考1卷的“可分数列”压轴题。为了应对这一趋势,很多老师让学生刷所谓新概念定义的题型,最终又演变成了重复刷题,实则完全没有必要。课本上每一次出现的新知识,不都是一次新概念的理解吗?把这一环节搞好,就够了。一是喜欢躺在舒适区,重复刷简单题。在低水平上重复,容易井底观天,盲目自信。这样的学生看似做了很多题,但实际上是做10题抵1题,得不到有效提升。二是看不上基础题,直接挑战难题。这样的做法也不可取,很容易打击自信心和学习积极性。一旦自信心和积极性被挫伤,就容易产生畏难情绪。合适的做法应该是从基础的开始,螺旋上升。按照最近发展区理论,要做自己垫垫脚能够得着的题,这样有助于培养能力,增强自信。要知道,成就感本身也是学习的驱动力之一。题海无涯,解法有道。解一道题,做出答案并不是终点。解题的过程和复盘思考更为重要。如何有效地解一道题,真正起到做1题顶别人做10题的效果?我这里给8点建议。(1)识别问题和观察联想。确定问题所属的知识模块和位置,做到有的放矢。多做这样的训练,有助于把一个个知识点逐步建构成一张四通八达的知识网络。比如,开始解题前,可以多做一些类似下面两篇文章提到的宏观思考。(2)失败是成功之母。相比于正确答案,理解一种方法为什么是错的对问题的认知往往更有帮助。
(3)一题多解。不满足于一种解法。特别是平时做题,至少要求自己每道题给出两种解法。一题多解,从不同角度看问题,有助于把知识点打通,看清问题本质。(4)多题一解。对不同场景的问题定制不同的公式和套路,那是低水平的做法,走不远。找到不同场景问题的共性,尝试用一种解法解决看似不同的问题,才是高水平打法。比如之前在《除法的本质(一)》和《除法的本质(二)》里讨论的用包含除一招解决鸡兔同笼、盈亏、牛吃草问题等,就是这个做法。
(5)分析评价对比。善于对比分析各类解法的共性与不同、优点与局限性。特别是对方法适用性和扩展性的分析,会促使自己追求更好的做法,培养自己追求卓越的品质。(6)切换成出题人角色。通过改变题目条件和场景,做到举一反三。自己出题有助于理解题目中各个条件的关联和约束关系,对问题能有更深刻的理解。如果可能,还可以尝试给别人讲题。
(7)重视复盘。做完题不复盘,功效会大打折扣。不管是自己花时间做出的题,还是没有做出但看答案会做的题,都要注重复盘,思考解题思路得来的线索和形成过程。长期坚持复盘,方能打通任督二脉。
(8)平时刷题求通透,不求短平快。平时按照上面的过程把每道题都搞透,不求快求多。多则少,少则多。慢慢地,速度只是水到渠成的副产品。我一贯的观点: 数学理念和方法不能空谈,一定要以题为载体来谈。光说不练假把式,侃侃而谈的鸡汤和方法看着句句有理,但看完也就完了,实则啥用没有。类似的观点,我在文末”延伸阅读“的几篇好文里都有阐述。下面我还是以一道我在数学思维课(第三期)”运筹与优化“里讲的题为例。如果大家不想看文字讲题,可以直接扫码看课程。一条公路上每隔10千米,建有一个仓库(如图)。共有5个仓库,一号仓库存有10吨货物,二号仓库有20吨货物,五号仓库存有40吨货物,其余两个仓库是空的。现在要把所有的货物都搬到一个仓库存储,以减少人力看管成本。考虑到最近油价飞涨,每吨货物运输1公里要支付5元的运费,那么搬到哪个仓库所需要支付的运费最少?第一次见到这个问题的孩子,基本上99%都会用枚举法。此时,家长们一定不要打断孩子,要给孩子时间,让他们枚举完。全部搬到一:(20×10+40×40)×5=9000全部搬到二:(10×10+40×30)×5=6500全部搬到三:(10×20+20×10+40×20)×5=6000
全部搬到四:(10×30+20×20+40×10)×5=5500全部搬到五:(10×40+20×30)×5=5000可以看到,全部搬到五号仓库需要的运费最少,为5000元,而如果全部搬到一号仓库,则需要9000元,整整多出4000元!可如果有100个仓库怎么办? 难道我们也一个个枚举吗?显然,枚举法不可扩展!对解法可扩展性的追求应该根植于我们的内心深处。有人会发现这个问题是把货物搬到原本存放货物最多的那个仓库,这样最多的那个仓库的货物就不用搬运了,应该可以省下一大笔费用。此时,很多人的脑子里可能会闪过一个初步的猜测:是不是应该搬到本身仓库货物最多的那个?有猜测是好事,千万不要轻易否定孩子。牛顿说过,没有大胆的猜测,就没有伟大的发现。但猜测可能正确,也可能错误。我们鼓励大胆的猜测,但同时要小心求证。
这个猜测对不对呢?检验猜测是否正确的最直观做法就是先用更多的案例来验证。在上面的场景中,假如猜测正确,那应该把所有货物都搬运到六号仓库。
这个方案是不是最优?第一反应依然会用枚举法去计算出搬到每个仓库的费用:(20×10+40×30+50×50)×5=19500(10×10+40×20+50×40)×5=14500(10×20+20×10+40×10+50×30)×5=11500(10×30+20×20+50×20)×5=8500(10×40+20×30+40×10+50×10)×5=9500(10×50+20×40+40×20)×5=10500这时候发现,搬到六号仓库并不是最优的,而是搬到4号仓库最优!当问题的答案跟我们预想的不一样时,打开思维的最好时机就来了。我们总是会好奇这背后到底是为什么。
不妨这么想:如果我们把货物从六号仓库向左边移动一个仓库,总费用会怎么变化呢?我们发现,左边的70吨货物会少搬运10公里,而右边的50吨货物需要多搬运10公里,总费用减少了!如果再往左搬运一个仓库至4号仓库,总费用依然会减少。但如果再往左搬运到三号仓库,那么总费用又会增加,因此这个场景下搬运到四号仓库是最佳的。根据刚才的做法,我们需要进一步调整一下猜测:似乎应该放到一个本身存有货物的仓库,而且它的左右两边的货物重量保持基本平衡。我们不难发现,这个结论是不对的。比如下面的这种场景,本身是对称的,感觉放在中间的三号仓库是合理的。但事实上,这个场景放在二、三、四号仓库的代价是一样的。比如与都搬到二号仓库相比,搬到三号仓库会让左边的30吨货物多搬运10公里,但却让右边的30吨货物少搬运10公里,两者抵消了。因此,我们刚才的猜测结论本身并不严谨,也就是并不一定要存放在本身堆有货物的仓库。为了考虑到底是放在仓库i还是仓库i+1更优,我们不妨让所有的货物从仓库i搬到i+1,然后比较一下所需的费用是增加了还是减少了。当货物从仓库i搬运到仓库i+1时,i及其左边仓库的所有货物多搬了10千米,而i右边(不含i)所有仓库的货物少搬了10千米。因此如果i右边所有仓库(不含i)的货物重量之和比i左边所有仓库(含i)的货物重量之和大,那么放到i+1就是比放到i更优的方案。当然,如果i+1本身为空的,则移动和不移动的代价是一样的。我们先计算出所有货物重量之和为60,60÷2=30。我们发现:3+5+14+6=28<2+7+13+10=32,因此放到第6个要比放到第5个仓库的搬运代价更小。而3+5+14+6+2=30=7+13+10,因此将货物从第6个仓库移动到第7个仓库代价不变。到此,问题并没有结束。从特殊到一般的思考,才能让我们的解题能力得以升华。(2)从左至右逐个累加仓库的货物重量,直到累加的和S第一次≥W/2为止,设此时的仓库编号为k。如果S=W/2, 则把货物搬到k和k+1是一样的。现在,我们已经解决了在有n个仓库,每个仓库都存储有不同重量货物的情况下,最优应该移动到哪一个仓库的问题。但显然还有一个现实问题我们还没有考虑,也就是:如果相邻仓库间的距离不一样会怎样呢?切换成出题人角色,通过改变题目条件和场景,一网打尽所有变式,方能真正做到举一反三。比如,在之前的场景里,如果从左到右仓库间的距离分别为10、20、30、40、50千米,结论会如何?这时候,大部分人的直觉应该是最优方案肯定与距离有关。六号仓库货物最多,与邻居的距离也最远,我们不应该搬它。因此,这一次,总该把货物都存放到六号仓库了吧?虽然前面有了一种方法,但大部分孩子依然会尝试用枚举的方法来验证这个新的猜想。(20×10+40×60+50×150)×5=50500(10×10+40×50+50×140)×5=45500(10×30+20×20+40×30+50×120)×5=39500(10×60+20×50+50×90)×5=30500(10×100+20×90+40×40+50×50)×5=34500(10×150+20×140+40×90)×5=39500答案依然是搬到四号仓库最省,结果再一次否定了我们的猜想!
这个时候,我们就需要再回去看一下刚才的思考过程。也就是为了考虑到底是放在仓库i还是仓库i+1,我们不妨让所有的货物从仓库i搬到i+1,然后比较一下所需的费用是增加了还是减少了。我们发现,在这个比较中,起决定作用的是i仓库左边(包括仓库i)和i仓库右边(不包括i)的货物重量之和,而仓库i与i+1之间的距离对结果没有影响!作者:昍爸,中国科学院计算机博士,大学教授,博士生导师。主持国家自然科学基金4项,在国内外高水平期刊和会议发表论文60余篇。曾获初中和高中全国数学奥林匹克联赛一等奖,江苏赛区第一名,高考数学满分。著有畅销书《写给孩子的数学之美》、《搞定平面几何:辅助线是怎么想出来的》、《给孩子的数学思维课》与《给孩子的数学解题思维课》。关于昍(xuan)爸的课程介绍,请看下面几篇文章:
要想让孩子学习比较好,又比较轻松,有很多知识、技能需要家长系统地认真学习,家长不学习提升很难能帮到孩子