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高中数学教学中渗透数形结合思想的研究

2016-07-04金吴

博览群书·教育 2016年4期
关键词:数形结合渗透高中数学

金吴

摘 要:数形结合就是把抽象的数学语言、数量关系、直观的几何图形、位置关系等等数学知识相结合起来,通过抽象思维和具体思维的结合,从而达到复杂问题简单化、抽象问题具体化、解题最优化的目的.数学的种种知识都离不开数形结合思想的影子,所以高中数学教师如何在教学中渗透数形结合的思想方法,让学生掌握学习思维方式。本文作者结合多年来的工作经验,对高中数学教学中渗透数形结合思想进行了研究,具有重要的参考意义。

关键词:高中数学;数形结合;渗透

新课程标准指出,高中数学课程的目标之一是“使学生获得必要的数学基础知识和基本技能,理解基本的数学概念、数学结论的本质,了解概念、结论等产生的背景、应用,体会其中所蕴涵的数学思想和方法,以及它们在后续学习中的作用”。关注数学思想方法教学已成为当代数学教育的一大特色,在新课程改革中,中学数学内容在要求和处理上都力图体现出对数学思想方法的注重。然而,在数学课堂教学中虽不乏思想方法内容,但一些学生在运用时一旦面临新的情境就会不知所措,数学思想没能被内化。中学数学思想方法教学存在什么问题呢?是否在高三总复习时匆忙地复习几个专题就可以了呢?笔者认为其实应该分布在各个模块、各个章节有计划、有规律地渗透这些数学思想方法。数学思想方法很多,下面我结合自己的教学实践,以数形结合思想为例,谈谈如何提高使学生的数形结合能力。

笔者认为在平时的高中数学教学中应该时常渗透数学思想方法,让学生感悟数学思想。只有平时积累,到高三复习时才不会觉得唐突。以下用案例说明如何让学生既掌握数学方法,又能从数学思想的高度增强数学方法的意识和能力。在进行人教A版必修1教学时,最能体现的是数形结合思想,表现在三方面。

一、解决集合问题

在集合运算中常常借助于数轴、venn图来处理集合的交、并、补等运算,从而使问题得以简化,使运算快捷明了。在讲集合的运算这一节时,先让学生试着从字面上理解“交”、“并”、“补”的含义,然后让他们利用维恩(Venn)图,从直观上感受“交”、“并”、“补”的意义,最后以集合语言加以阐述,让学生从各个不同的角度体会集合的“交”、“并”、“补”运算,再次渗透数形结合思想。

【教学片断1及分析】某班共有30人,其中15人喜爱篮球运动,10人喜爱乒乓球运动,8人对这两项运动都不喜爱,求喜爱篮球运动但不喜爱乒乓球运动的人数。

分析:先将文字语言转化为集合语言,设U为全班学生组成的集合,A,B分别表示喜爱篮球运动的学生组成的集合,喜爱乒乓球运动的学生组成的集合,再利用Venn图可直观得出答案。

设计意图:解答有关集合的实际应用题时,首先将文字语言转化为集合语言,然后借助Venn图分析,结合集合的交、并、补运算处理,体现Venn图的简明、直观。

二、解决函数问题

借助于图像研究函数的性质是一种常用的方法,函数图像的几何特征与数量特征紧密结合,体现了数形结合的特征与方法。

设计意图:根据问题1给出的图像,选择观察的方向,分析其中的数量关系,训练学生的识图能力,能直观感受从图像的“上升”与“下降”,理解函数的单调性。最后运用数学符号语言将文字语言的描述提升到单调性的定义。问题2通过学生动手实践,让学生亲历了“数—形”,“形—数”的思考过程,获得基本体验,从两个方面理解数形结合方法的含义,理解数与形转换的意义,进行数形结合的思想立意。在教学中对直观图形的利用,就可以让学生直观形象地理解抽象的概念。通过数与形的有机结合,把形象思维与抽象思维有机地结合,尽可能地先形象后抽象,不但能促进这两种思维能力同步发展,还能为学生初步形成辩证思维能力创造条件,能够有的放矢地帮助学生从多角度、多层次出发地思考问题,养成多向思维的好习惯。引导学生变静态思维方式为动态思维方式,也就是以运动、变化、联系的观点考虑问题,更好地把握事情的本质。

三、解决方程与不等式的问题

处理方程问题时,把方程的根的问题看作两个函数图像的交点问题;处理不等式时,从题目的条件与结论出发,联系相关函数,着重分析其几何意义,从图形上找出解题的思路。

设计意图:由“数”想到“形”,对学生本身就是一个“坎”,之所以学生“懂而不会”,是因为缺乏基本体验。因此,教师切不可过早地“推销”自己的解法,要给学生足够的探索、体验的时间。让学生讲出思维的“触发点”,如何迈出第一步,在比较的基础上,让学生经历“数—形—数”的思维过程,获得思想的解放,增长有“数”思“形”的见识,能够自主地调整思维方向。调整思维方向,使学生认识有关方程的求解问题可以转化为考查函数的交点问题,于看不见“形”的地方发现图形,迈出关键的一步,体现出数形结合思想在解题中的妙处。

设计意图:巧妙地应用数形结合思想解题,往往会使抽象问题直观化,复杂问题简单化,达到优化解题途径的目的。从“数”的严谨性和“形”的直观性两方面思考问题,拓宽解题思路,可收到事半功倍的效果。

“数形结合”就是根据数量与图形之间的对应关系,把抽象的数学语言与直观的图形相结合,使抽象思维和形象思维相结合,通过数与形的相互转化来解决数学问题的一种重要的数学思想,也是一种常用的数学方法。数形结合包括“以形助数”、“以数辅形”和“数形互助”三个方面。巧妙地应用数形结合思想解题,往往会使抽象问题直观化,复杂问题简单化,达到优化解题途径的目的。从“数”的严谨性和“形”的直观性两方面思考问题,拓宽解题思路,可收到事半功倍的效果。正如我国著名的数学家华罗庚先生所说:“数缺形时少直观,形离数时难入微,数形结合百般好,割裂分家万事休。”

教师要认真研究教材,从数学发展的全局着眼,从具体的教学过程着手,逐步渗透数形结合思想,能做到“眼”中有形,“心”中有数,就能“成功人生”。让学生养成数形结合的良好习惯,使它成为分析问题、解决问题的工具,这是所有数学教育工作者都应该追求的目标。

参考文献:

[1]林佳佳.中学数学公式教学研究[J].数学教学通讯.2011(33).

[2]庞彦福,詹慧,翁寿峰.数学教师的“六研究”[J].中学数学.2014(06).

[3]张奠宙,孔企平.21世纪前10年数学教育:预测和回顾[J].数学教学.2011(01).

[4]吴宝莹,陈敏.数学教学设计的取向与定位[J].数学教育学报.2012(03).

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