过去,在小学教学简易方程,方程变形的依据是加减运算或乘除运算的关系。这实际上是用算术的思路求未知数,只适合解一些简单的方程。到了中学又要另起炉灶,引入等式的基本性质或方程的同解原理,然后重新学习依据等式的基本性质或方程的同解原理解方程,而且小学的思路及其算法掌握的越牢固,对中学代数起步教学的负迁移就越明显。
因此,现在的小学数学教材,在教学解方程之前就引入了等式的基本性质,并以此为基础导出解方程的方法,这不仅避免了同一内容两种思路、两种算理解释的现象,还有利于改善和加强中小学数学教学的衔接。
昨天,有位家长发信息问“x+3=9”的解题过程是写成“x+3-3=9-3”好,还是写成“x=9-3”好呢?我回复:“第一种解法比较合适,好理解”。对此,家长产生疑问:“感觉第二种好像好理解点,第一种感觉有点绕。”
这一看,就知道她小时候老师教的就是第二种“用算术的思路求未知数”的方法:根据“一个加数=和-另一个加数” 的加减运算之间的关系来求解的。而现在,我们用的是等式的基本性质:“等式两边加上或减去同一个数,左右两边仍然相等”来求“x+3=9”中的“x”的。
用算术思路求未知数写起来似乎数字少一些,看起来比较简单,但它用的是逆向思维,不好理解;而等式的基本性质两边同时加减或乘除同一个数,写起来数字多比较麻烦,但理解起来很容易。
教材中,是以“天平”为直观形象来帮助学生理解等式基本性质的。用了“两边同时加物品”,“两边同时减物品”来分析加、减、乘、除这四种情况,下面进行具体分析:
1.在平衡的天平两边同时放上同样的物品。
图一是在天平的左边放1把茶壶,天平的右边放2个茶杯,天平平衡。如果1把茶壶重a克,1个茶杯重b克,那么用等式表示上述过程为:a=2b。图二是在平衡的天平两边同时各放上了1个同样的茶杯,天平仍然平衡,说明1把茶壶和1个茶杯与3个茶杯同样重。这一过程可以用等式表示为a+b=2b+b。
以此类推,可以推导出a+2b=2b+2b和a+a=2b+a。
从而发现:平衡的天平两边加上同样的物品,天平保持平衡。
2.在平衡的天平两边同时拿走同样的物品。
在天平的左边放1个花盆和1个花瓶,天平的右边放4个花瓶,天平平衡。如果1把花盆重a克,1个花瓶重b克,那么用等式表示上述过程为:a+b=4b。接着,从平衡的天平两边都拿走1个花瓶,天平仍然保持平衡,说明1个花盆和3个花瓶同样重。这一过程可以用等式表示为a+b-b=4b-b即a=3b。
从而发现:平衡的天平两边减去同样的物品,天平保持平衡。
由1、2可以得出等式的性质1:等式两边加上或减去同一个数,左右两边仍然相等。
3.将平衡的天平两边的物品的数量同时扩大到原来的相同倍数。
在天平的左边放1瓶墨水,天平的右边放2个铅笔盒,天平平衡。如果1瓶墨水重a克,1个铅笔盒重b克,那么用等式表示上述过程为:a=2b。接着,把平衡的天平左边墨水的数量扩大到原来的2倍,天平右边铅笔盒的数量也扩大到原来的2倍,天平仍然平衡,说明2瓶墨水和4个铅笔盒同样重。这一过程可以用等式表示为2a=4b。
以此类推,可以推导出3a=6b和4a=8b。
从而发现:平衡的天平两边的物品扩大到原来的相同倍数,天平仍保持平衡。
4.将平衡的天平两边的物品的数量同时缩小到原来的几分之一。
在天平的左边放2个排球,天平的右边放6个皮球,天平平衡。如果1个排球重a克,1个皮球重b克,那么用等式表示上述过程为:2a=6b。接着,把平衡的天平两边的球都平均分成2份,各去掉1份,天平仍然平衡,说明1个排球和3个皮球同样重。这一过程可以用等式表示为2a÷2=6b÷2即a=3b。
从而发现:平衡的天平两边的物品都缩小到原来的几分之一,天平仍保持平衡。
由3、4可以得出等式的性质2:等式两边乘同一个数,或除以同一个不为0的数,左右两边仍然相等。
因为除数不能为0,所以等式性质2,必须排除两边同时除以0的情况。
弄明白了天平的平衡原理,搞懂了等式的2个性质,对后面学习解方程来说就容易多了。