結(jié)合波利亞解題思想擬定解題方案

寧鷹

[摘 要] 波利亞將解題過程分為四個階段，即理解題目、擬定方案、執(zhí)行方案、回顧。其中擬定方案是難點所在，波利亞認(rèn)為，方案的擬定和過去已經(jīng)掌握的知識經(jīng)驗密切相關(guān)，他曾經(jīng)將擬定方案比喻成建造一棟房子，而已有的知識經(jīng)驗就是房子的建筑材料，這個比喻是極為恰當(dāng)?shù)?。結(jié)合波利亞的數(shù)學(xué)思想，以解“雞兔同籠”問題為例對擬定方案的思路進(jìn)行反思，將擬定方案分三步走，總結(jié)擬定方案的經(jīng)驗。

[關(guān) 鍵 詞] 波利亞數(shù)學(xué)思想；擬定方案；雞兔同籠

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）23-0128-01

理解題目是波利亞解題的第一個階段，這個階段主要是把握已知量與未知量，學(xué)生在解題中，這個階段一般都可以較好地完成。最令學(xué)生困惑的其實就是第二個階段，也就是擬定方案。學(xué)生如果能擬定出正確的解題方案，一般是可以解決問題的。在擬定方案的解題表中，波利亞給出了很多提示性的問題，如：你以前見過它嗎？你知道一道與它有關(guān)的問題嗎？等等。這些提示性問題其實就是為了讓學(xué)生腦海中能夠閃現(xiàn)一個好的“點子”，一個好“點子”也許會產(chǎn)生好的解題思路，從而推進(jìn)方案的擬定。

為了讓學(xué)生更好地想出“點子”，我們可以進(jìn)一步思考解題過程中是如何獲得這些“點子”的，然后把獲得“點子”的思路進(jìn)行歸納總結(jié)?；诖罅拷虒W(xué)經(jīng)驗，結(jié)合波利亞的解題思想，我們可以將擬定方案分三步走：第一，已經(jīng)處理過的問題可以直接用已有的方案處理；第二，類似的問題盡量找到聯(lián)系以促進(jìn)方案的擬定；第三，新的問題可以變換題目，以促進(jìn)方案的擬定。

一、已經(jīng)處理過的問題

問題1：小林買了10支筆，共14元，其中水芯筆2元，鉛筆5角。問小林水芯筆和鉛筆各買了多少支？

思路分析：

首先判斷是否處理過這樣的問題，答案是肯定的。我們可以找到“雞兔同籠”問題，如：“雞和兔子關(guān)在同一只籠子里，上面看共10個頭，下面看有32只腳。問雞和兔子各有多少只？”

然后我們回顧“雞兔同籠”的解題方案：假設(shè)全是兔子，那么就有10×4=40只腳，這就比已知的32只腳多出了40-32=8只腳，因為1只兔比1只雞多4-2=2只腳，由此即可求得雞的只數(shù)為8÷2=4只，進(jìn)而求得兔的只數(shù)為10-4=6只。

最后可以直接用已有方案，如：假設(shè)全是水芯筆，那么就花了10×2=20元，這就比已經(jīng)花的14元多6元，因為一支水芯筆比一支鉛筆多2-0.5=1.5元，由此可以求得鉛筆的支數(shù)為6÷1.5=4支，進(jìn)而求得水芯筆的支數(shù)是10-4=6支。

反思：通過這個例題以及分析我們可以發(fā)現(xiàn)，有許多問題實質(zhì)是一樣的，只是情境不一樣。面對這樣的問題，我們可以采用已有的處理方法擬定解題方案。

二、類似的問題

問題2：雞兔同籠，雞比兔多10只，但雞腳卻比兔腳少60只，問雞兔各多少只？

思路分析：這個問題和我們常見的“雞兔同籠”問題不一樣，不能用已有方案解決。但是我們發(fā)現(xiàn)其未知量相同，并且已知量有一樣的地方，那就是一只雞比一只兔少兩只腳。題中雞比兔多10只的情況下，雞腳還比兔腳少60只，那假如雞和兔子一樣多，那么雞腳比兔腳少10×2+60=80只，由此可求得兔子為80÷2=40只，雞為40+10=50只。

反思：有些問題和我們已經(jīng)處理過的問題類似，已知量和未知量相同或者相似，我們可以利用相似點尋找問題解決的突破口，擬定出方案。

三、新的問題

問題3：在我校舉行的“師范杯”數(shù)學(xué)奧林匹克競賽中，總共15道題，每做對一道題得8分，不做、做錯一道題倒扣4分，李亞同學(xué)把15道題全做了，共得了72分，她做錯了多少道題？

思路分析：這個問題的難點在于條件“不做、做錯一道題倒扣4分”。那么我們嘗試將這個條件改變，變成“不做、做錯一道題得4分”，如果這樣我們就將這個問題變成了“雞兔同籠”類型的問題了。那解題思路是：假設(shè)全部做對，那么就有15×8=120分，這就比已知的72分多出了120-72=48分，因為做對1道題比不做或做錯1道題多8-4=4分，由此即可求得不做或做錯的題數(shù)為48÷4=12道，進(jìn)而求得做對的題數(shù)為15-12=3道。

在改變條件后的問題分析中，我們可以發(fā)現(xiàn)“假設(shè)全對多出的分?jǐn)?shù)÷做對1道題比不做或做錯1道題多的分?jǐn)?shù)=做錯題的數(shù)量”這個常識。那么根據(jù)“每做對一道得8分，不做錯一道題扣4分，”可以得出做對1道題比不做或做錯1道題多的分?jǐn)?shù)為8+4=12分。由此，可以得到做錯的題數(shù)位48÷12=4道，進(jìn)而求得做對的題數(shù)為15-4=11道。

反思：新的問題可以變換題目以激發(fā)出解題的思路，這種變換可以改變已知量，也可以改變未知量。在嘗試把問題變得可以解決后，再一步步探求問題間的聯(lián)系，擬定出解決問題的方案。

以上三個問題的解決都用到了假設(shè)法，這種方法是對未知量進(jìn)行假設(shè)，然后按照條件推算，而推算的結(jié)果常常與已知量不相符，最后適當(dāng)調(diào)整就可以得出正確答案。當(dāng)我們掌握了以上三種題型，我們就可以把這三種題型歸結(jié)為“雞兔同籠”類型問題，而再次遇到這種問題，我們就可以用已有的方法擬定方案了。由此，我們也可以看出，波利亞的數(shù)學(xué)解題思想是把新的問題最終都變成已經(jīng)處理過的問題。

參考文獻(xiàn)：

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