Самостоятельная работа как средство обучения решению уравнений в 5 - 9 классах

Обобщение приемов решения  уравнений

  Обобщение способов деятельности учащихся при решении уравнений происходит постепенно. Выделим следующие этапы, процесса обобщения приемов решения уравнений:

  решение простейших уравнений данного вида;

  анализ  действий, необходимых для их решения;

  вывод алгоритма (формулы, правила) решения и запоминание его;

  решение несложных уравнений данного  вида, не являющихся простейшими;

  анализ  действий, необходимых для их решения;

  формулировка  частного приема решения;

  применение  полученного частного приема по образцу, в сходных ситуациях, в легко осознаваемых вариациях образца;

  работа  по описанным этапам для следующих  видов уравнений согласно программе;

  сравнение получаемых частных приемов, выделение  общих действий в их составе и формулировка обобщенного приема решений.

  применение  обобщенного приема в различных ситуациях, перенос и создание на его основе новых частных приемов для других видов уравнений.

  Учитель руководит всем процессом обобщения, его деятельность направлена на создание ситуаций (условий) для реализации этой схемы в процессе поэтапного формирования приемов: подбор упражнений и вопросов для диагностики контроля, помощь учащимся в осознании состава приема решения, его формулировки, отработки.

  В V—VI классах при изучении числовых множеств в учебниках формулируется довольно много алгоритмов действий над числами и правил простейших тождественных преобразований выражений. Формулировка частных приемов решения различных простейших уравнений первой степени может естественно вписаться в этот процесс, не ограничиваясь, как это делают школьные учебники алгебры, объяснениями на примерах.

  Проводя работу по этапам процесса обобщения, к концу изучения курса математики V—VI классов можно сформировать у учащихся, во-первых, обобщенный прием решения уравнения первой степени с одной переменной в следующем виде:

  1) рассмотреть данное уравнение, отметить его особенности;

  2) установить, какие из следующих упрощений уравнения можно сделать: перенос слагаемых из одной части уравнения в другую, приведение подобных слагаемых в левой и правой частях уравнения, раскрытие скобок, деление обеих частей на коэффициент при неизвестном;

  3) упростить уравнение;

  4) найти значение неизвестного;

  5) записать ответ.

  Во-вторых, можно сформулировать и обобщенный прием решения задач с помощью уравнений, например, так, как это сделано в учебнике «Алгебра-7» под редакцией С. А. Теляковского (М., 1989): «...поступают следующим образом: обозначают некоторое неизвестное число буквой и, используя условие задачи, составляют уравнение; решают это уравнение; истолковывают полученный результат в соответствии с условием задачи».

  В таком  виде оба приема следует повторить  в начале систематического изучения курса алгебры в VII классе, затем уточнить их с учетом того, что здесь дают определения основным понятиям (уравнения, корня, равносильности, линейного уравнения).

  Способы решения квадратных уравнений различных  видов школьные учебники по алгебре  объясняют также на примерах. Отработав  частные приемы решения неполных квадратных уравнений и по дискриминанту, уместно сформулировать обобщенный прием решения квадратного уравнения (по аналогии с приемом решения уравнения первой степени):

  1) определить, является ли уравнение простейшим (неполным или полным) квадратным уравнением; если «да», то п. 4, если «нет» — п. 2;

  2) установить, какие из следующих тождественных и равносильных преобразований нужно выполнить, чтобы привести уравнение к простейшему: раскрытие скобок, приведение к общему знаменателю, перенесение членов из одной части в другую, приведение подобных;

  3) привести с помощью выбранных преобразований уравнение к квадратному уравнению ах² +bх+с=0, где а>0;

  4) проверить равенство коэффициентов b и c нулю; если b=0 или c=0, то п. 5, если b¹с¹0, то п. 6;

  5) найти х по правилам: при b=c=0  х_1,2=0; при с=0 и b¹0

при b=0 и c<0 при с>0 решений нет; 

  6) найти дискриминант уравнения D=b²—4ac; 

  7) найти х по формуле: при D>0   при D=0

        при D<0 решений нет;

  8) если нужно, сделать проверку;

  9) записать ответ.

  Формирование  этого приема не только помогает учащимся овладеть способом решения квадратных уравнений, но и подсказывает им общие компоненты деятельности при алгебраическом решении уравнений. Та же идея подкрепляется решением задач с помощью квадратных уравнений, где уместно использовать перенос уже известного приема решения задач с помощью уравнений первой степени.

  Сформулируем  обобщенный прием решения уравнений первой степени с одной переменной.

  1) определить, является ли уравнение (неравенство) линейным; если «да», то п. 4, если «нет» — п. 2;

  2) установить, какие из следующих тождественных и равносильных преобразований нужно выполнить, чтобы привести уравнение к линейному: раскрытие скобок, приведение к общему знаменателю, перенесение членов из одной части в другую, приведение подобных;

  3) привести с помощью выбранных преобразований уравнение к линейному ах=b;

  4) найти при а¹0 (   при а^>_<0);

  5) если нужно, сделать проверку, исследование;

  6) записать ответ (если нужно, изобразив его на числовой оси).

  Сформулировать аналогично обобщенный прием решения уравнений  второй степени с одной переменной.

  Изучение  рациональных уравнений вносит в  процесс решения уравнений существенно  новый компонент, связанный с  рассмотрением области определения  выражения, входящего в уравнение, и возможных посторонних корней.

  Учитывая  это, сформулируем прием решения рационального уравнения:

  1) определить, является ли данное дробное уравнение простейшим, т. е. уравнением вида ; если «да», то п. 4, если «нет» — п. 2;

  2) установить, какие из следующих тождественных и равносильных преобразований нужно выполнить, чтобы привести уравнение к виду : раскрытие скобок, перенесение членов из одной части в другую, приведение подобных, приведение к общему знаменателю;

  3) привести с помощью выбранных преобразований уравнение к виду ;

  4) заменить данное уравнение равносильной ему системой

                     

содержащей:

     а) целое уравнение, полученное из данного  умножением на общий знаменатель Q (x);

     б) неравенство, характеризующее область  определения дроби;

  5) решить полученную систему;

  6) если нужно, сделать проверку;

  7) записать ответ.

  Программа по математике IX класса предусматривает знакомство и с некоторыми общими для всех видов уравнений приемами преобразования уравнений к простейшим (разложение левой части на множители и введение вспомогательной переменной), графическим способом решения уравнений, решения систем уравнений второй степени, решения задач с помощью систем уравнений на примерах.

  Нетрудно  заметить, что разложение левой части  на множители и введение вспомогательной  переменной служит очередным расширением  «фонда» преобразований уравнений  к простейшим. Тогда к концу  изучения курса алгебры неполной средней школы обобщенный прием алгебраического решения уравнений может иметь следующий вид:

  1) определить, является ли данное уравнение простейшим уравнением какого-нибудь вида; если «да», выполнять п. 4, если «нет» — п. 2 ;

  2) установить, какие и в каком порядке нужно выполнить тождественные и равносильные преобразования, чтобы привести уравнение к простейшим данного вида: раскрытие скобок, приведение к общему знаменателю, перенесение членов из одной части в другую, приведение подобных, разложение левой части на множители, введение вспомогательной переменной, возведение обеих частей в степень, замена уравнения равносильной ему системой уравнений;

  3) с помощью выбранных преобразований привести уравнение к простейшим;

  4) решить известным способом простейшее уравнение;

  5) если нужно, сделать проверку, исследование;

  6) записать ответ.

  Последняя ступень в освоении школьной теории уравнений относится к организации  имеющихся у учащихся знаний и  опыта решения уравнений в  единую, целостную систему. Для этой ступени характерны более сложные задания, в которых возрастает роль таких компонентов, как распознавание возможности сведения задания к одному из типовых классов, организация процесса решения. Здесь существенно производить разбор решаемых заданий, выделять особенности различных классов заданий и их общие черты, отмечать ценность тех или иных применяемых средств.

  По своему положению в курсе алгебры  эта ступень может быть отнесена к прохождению последних тем  курса и к итоговому повторению; в результате формируется общая  картина связей изученных классов уравнений, неравенств и их систем. Для уравнений и систем уравнений ее можно изобразить в виде схемы

    
 

  

    
 
 
 
 
 

    
 
 
 
 

  В курсе  математики старших классов учащиеся сталкиваются с новыми классами уравнений, систем или с углубленным изучением уже известных классов. Однако это мало влияет на уже сформированную систему; они дополняют ее новым фактическим содержанием, не меняя сложившиеся связи, соединяющие различные классы. На этом, более высоком уровне владения материалом связи становятся намного более освоенными, так что учащиеся в процессе выполнения заданий могут самостоятельно их восстанавливать. 

§ 5. Методика изучения основных классов уравнений и их систем. 

1. Линейные уравнения  с одним неизвестным.

Этот класс  уравнений — первый в курсе алгебры, поэтому от характера его изучения в значительной мере зависят особенности организации всего последующего изучения линии уравнений. При изучении этого класса уравнений, помимо его непосредственного выделения и описания, приходится останавливаться на вопросах, относящихся к формированию общего понятия об уравнении, вводить терминологию.

  В § 2 были приведены различные взгляды на содержание понятия уравнения. Было отмечено, что каждый из них имеет определенную ценность в развертывании содержания курса алгебры. Поскольку рассматриваемый класс является первым в курсе, указанные взгляды тем или иным способом должны найти место на этом этапе изучения материала линии уравнений и неравенств.

  Первая  методическая задача, с которой учитель  сталкивается, приступая к изложению этой темы, состоит в выделении формальной части понятия уравнений из той содержательной ситуации, в которой оно возникает. В качестве такой ситуации обычно выступает несложная текстовая задача, решение которой алгебраическим методом приводит к уравнению первой степени с одним неизвестным. Учителю следует обратить внимание учащихся на основной метод, примененный в решении задачи,— переход к ее алгебраической модели, общий вид которой f{x)=g(x), где f u g — некоторые выражения, содержащие неизвестное х. Далее, на основе анализа конкретно полученной формулы учитель приводит формулировку общего понятия уравнения, принятую в учебнике, и вводит (или напоминает) связанные с ним термины. Вслед за этим нужно обратить внимание на те формальные характеристики составленного уравнения, которые уже непосредственно приводят к описанию изучаемого конкретного класса уравнений.