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类比法在高中数学教学中的有效应用

2016-05-11黄玉凤

广西教育·B版 2016年3期
关键词:类比法有效应用数学教学

【摘 要】探讨类比法在高中数学知识教学、复习课教学、解题教学中的具体应用。

【关键词】类比法 数学教学 有效应用

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2016)03B-0106-02

数学史告诉我们:许多关键时刻,数学家巧妙地运用类比推理从而得到数学的新发现,在科学道路上,获得巨大的成功。天文学家开普勒说过:“我珍视类比胜于任何别的东西,它是我最可信赖的老师。”数学家拉普拉斯说:“甚至在教学里,发现真理的工具也是归纳和类比。”可见类比法常用于科学研究领域,如果把它作为一种思维方法应用在教学中,也是行之有效的。

数学知识与数学方法存在着大量相似的地方。在中学数学中,可类比的东西很多,教师若能很好地把它应用在教学中,让学生尝试运用,那么它在数学学习中会起到事半功倍的作用。

一、什么是类比法

类比法,也称类比推理,是根据两个或两类事物有部分属性相同或相似,推出它们在其他属性上也可能相同或相似的思维推理方式。它是一种从特殊到特殊的推理,当两者共同属性越多,推理的正确度越高。

二、类比在高中数学教学中的有效应用

(一)在知识教学中的应用

1.横向类比,加强学生对知识的理解和记忆

中学数学教材中有一些相近概念是难于让学生理解和接受的。倘若在学习新知识时我们通过横向类比,发现新旧知识的相同点,利用已有的旧知识,来认识新知识,会使学生更加容易理解新知识,同时也能突破教学难点,降低教学难度。

如,学习高中“映射”概念的时候,我们可以类比函数的概念,两者的概念均要求:对应关系中集合 A 中的任意一个元素在集合 B 中都有唯一一个确定的元素与之对应,不同之处是函数中的集合 A、B 是非空数集,映射中的集合 A、B 是非空集合。这样的类比,使原本难于理解的定义更清晰,并且理清了两者的关系——函数是特殊的映射。

因为类比物具有某种相似性,所以只要记忆其中一类事物的某一属性,就容易记忆另一类事物的相似属性。例如,在等差数列{ an }中,有如下性质:

还有,如果 sn,s2n-sn,s3n-s2n,…成等差数列,那么可以类比得出 sn,s2n-sn,s3n-s2n,…成等比数列。

只要熟记等差数列的性质,等比数列的相应性质也随之熟记。

由此可见,引导学生应用类比法得出新知识,同化新旧知识,便于记忆。

2.纵向类比,引起猜想,深化和拓展知识,激发学生的学习欲望

纵向类比,如平面向量与空间向量、平面几何与立体几何的某些对象类比等,数学知识在延伸拓展过程中常借助比较、联想,启发和诱导学生以求思维的变异与发散。在教学过程中,引导学生应用类比法,利于在已有知识、经验的探索中归纳和总结出教材中的定理、公式,深化与拓展学生的知识。

例如,三棱锥的教学,总结出如下公式。

由表格前三行结论类比可知,平面三角形对空间三棱锥,线对面,长度对面积,一半对三分之一,我们可以大胆猜想内切圆相对应内切球,从而在空白处可填“三棱锥的体积等于其内切球半径与三棱锥表面积的乘积的三分之一”。当猜想被证明成立后,将会诱发学生主动探索的欲望与热情。这便是一种新知识“再发现”的体验。在探索结果的同时,既使知识得到深化,又使内容得以拓展。

(二)在复习课教学中的应用

运用类比揭示知识的联系,使知识系统化,网络化。数学知识点很多,类比法可以作为知识联系的桥梁,使知识脉络清晰。如老师在章节复习时,可将各个知识点综合起来,通过类比使零散的知识系统化、网络化,这样则有利于学生全面掌握。如在高中解析几何的圆锥曲线一章中,椭圆、双曲线、抛物线的知识中存在着同一性与差异性,所以教材在章节复习中,引入一个图表,将三种圆锥曲线的方程形式、图形、顶点坐标、焦点坐标、离心率等这些内容的同与异,一目了然地呈现在学生面前,便于学生类比记忆。

(三)在解题教学中的应用

1.将数学知识间类比,引导学生积极探求解题思路,克服盲目性

数学家波利亚说:“类比是一个伟大的引路人。” 当我们运用通式通法解决不了某些数学问题时,可以大胆地寻找与题目条件结构相类似的定理、公式进行类比,转化为另一知识结构的数学问题,从而突破题目难点,探求到新的解题方向,使学生的思维宽度得以拓展提升。

如求函数的最小值问题。

由题目中的式子,容易联想到两点间距离公式,与之类比,将本题转化为两点间距离的最小值问题来解,即可有解法一。

〖解法一〗

若联想到与复数 z=a+bi 的模类比,转化为复数的模的最值问题来解,即可有解法二。

由此可见,解答数学题时应用类比进行思维分析,会克服盲目性,并能快速获取思路和方法,提高解题效率。

2.跨学科类比,拓宽学生解题思路

宏观世界的学科内容彼此相互联系,如果能将其他学科的特性运用到数学学科中来,将会收到意想不到的奇效。如与物理光学性质结合解题的例子。

〖例〗如图2,设F1,F2 是椭圆的两个焦点,l 是椭圆的切线,A是F1 关于 l 的对称点,求证:。

〖分析〗常用的方法,先设出切线的方程,再根据对称性求出点A的坐标,最后由两点间距离公式求,思路清晰但计算相当复杂。若能联想到椭圆的定义,将问题转化为先证F2,P,A三点共线,再联想到与物理学科相关的椭圆光学性质知,由对顶角有,因此,证明便容易。

总之,在中学数学教学中若能灵活地运用类比法,并有意识地培养学生的类比思维,则不仅能帮助学生有效地掌握数学知识,提高解决数学问题的能力,而且还能使学生的理性思维达到新的境界。

但我们要注意,类比是一种似真推理,必须要经过严格的逻辑论证,才能确定猜想的正确性。同时这里要特别指出,在类比过程中,既要讲清它们的共同点,也要指出它们的不同之处,以培养学生用一分为二的辨证唯物主义的观点看问题,能使学生更好地理解所学习的内容,在教学中起到举一反三的好效果,类比的有效性才完全而真切地体现出来。

【参考文献】

[1]汤服成,祝炳宏,喻平.中学数学解题思想方法[M].广西师范大学出版社,2000.12

[2]稍齐昌.数学课的对比式教学粗探[J].数学教学通讯,1981(1)

【作者简介】黄玉凤,女,壮族,理学学士,崇左市天等县高级中学教师,中学一级教师,研究方向:高中数学教学。

(责编 卢建龙)

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