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例谈初中数学数形结合思想的有效运用

2021-03-18白东晓

黑龙江教育·小学 2021年2期
关键词:菱形平行线数轴

白东晓

初中数学研究的对象主要分为数和形两大部分,即为代数与几何,数与形之间存在着紧密联系,该联系称之为数形结合。教师在平常教学中需有效应用数形结合思想,把数与形有机整合起来,为学生提供新颖的学习思路,帮助学生巩固数学基础,提高解题能力。

一、运用数形结合思想,辅助学生理解概念

概念属于数学知识体系中的基础,不仅是学生学习其他知识的铺垫,还是进行解题的重要支持与关键所在。在初中数学课程教学中,教师要高度重视概念教学,概念以文字性描述为主,如果仅仅依靠语言描述显得过于抽象,学生很难真正理解,在解题环节无法做到灵活自如运用。这时可运用数形结合思想,把描述概念的文字以图形形式来呈现,更为直观与具体,辅助学生更好地理解概念,为后续学习做铺垫。

例如在进行“相反数”教学时,教师先要求学生画出一个数轴,注意原点、正方向和单位长度,在数轴上找出表示3和-3、-5与5、2.5和-2.5各组数的点。

思考:表示每对数的点有什么相同和不同之处?鼓励学生结合数轴的相关知识自由回答,使其获得感性认知。

教师指导学生认真观察、讨论和研究各对数的特点,分析每组数所对应两个点的位置关系有什么规律?使其初步发现每对点位于原点左、右两边,且距离原点等距。提出问题:数轴上与原点的距离是1的点有几个?6呢?这些点表示的数分别是什么?观察后学生知道都有两个,分别是1与-1,6和-6。

师生一起归纳:每组中的两个数只有符号不同,它们所对应的两点分别在原点的两侧,到原点的距离相等。引导学生总结相反数的概念:像3和-3、-5和5、2.5和-2.5这样只有符号不同的两个数称互为相反数,让学生理解代数概念与几何意义。

教师运用学生熟悉的数轴讲述和解析相反数的概念,让学生体会数形结合思想。

二、應用数形结合思想,讲授数学公式定理

在初中数学教学过程中,公式与定理占据着非常重要的地位,是理论知识的高度浓缩与精华,学生在解题时离不开公式和定理的辅助。当讲授到公式与定理时,同样可以应用数形结合思想,以几何图形的形式把数学公式与定理展示出来,唤起学生的感性思维,降低学习和理解难度。

例如在开展“平行线的判定”教学时,学习平行线的判定公理,教师先带领学生回顾平行线、平行公理及其推论等知识。

问:如何用平行线的定义及平行公理来说明两条直线平行?

根据学生的回答加以总结:如果用平行线定义难以说明两条直线没有交点,平行公理的推论对条件要求较多,要有三条平行线,且其中的两条分别与第三条平行,能否用这两种方法来说明木工师傅用拐尺画平行线的原理?使其尝试说明,联想到有其他途径判定两条直线是否平行。

回忆、叙述用三角板和直尺过一点P画已知直线AB的平行线的过程,设疑:这种画法实际上是画一对什么角相等?使其观察图形后发现这两个角是直线AB、CD被EF截得的同位角,引领学生总结出平行线的判定方法1,简单记为“同位角相等,两直线平行”。随后教师继续应用数形结合思想,指导学生借助“三线八角”图探索平行线的判定方法2与3。教师引导学生动手画图,应用数形结合思想讲授新知识,使其在探索图形的过程中,学会思考和探索。

三、发挥信息技术优势,体现数形结合思想

数形结合思想的两个部分是“数”与“形”,其中“形”具有直观性,能够具体、形象地把数学理论知识呈现出来。在新课改背景下,信息技术已经广泛运用至各行各业,自然也包括教育领域。教师在日常教学中,应该充分发挥信息技术的优势,运用现代教育手段拆分与组合图形,更为生动地体现出数形结合思想,把图形的转化变得更加科学与合理,带给学生强烈的视觉冲击,以便轻松理解与掌握新知识。

在实施“菱形”教学时,教师可以提前通过网络平台搜集一组生活中的菱形实物图片,如:铁丝网、室内挂衣架、春联中的“福”字、瓷片和三菱车标等,让学生认真观察,从中找出菱形,引出课题,使其类比矩形的定义,结合信息技术手段,动态展示将平行四边形较短一边进行平移的过程,让学生通过观察、分析与讨论,顺利抽象出菱形的定义。

提问:菱形具有哪些性质?组织学生结合图片分组讨论后全班交流,一起归纳:菱形的四条线都相等;两条对角线相互垂直,且每一条对角线平分一组对角;面积等于对角线乘积的一半。设疑:假如一个四边形是一个平行四边形,只要再添加什么条件才能判定它是一个菱形?有什么根据?

学生先画图,再讨论,根据菱形的定义得知:只要再添加一组邻边相等的条件就能判定该平行四边形是一个菱形。随后教师继续借助信息技术手段,指导学生在观察与实践中探究菱形的其他判定方法。

通过信息技术和动手操作,引领学生亲身经历探究菱形定义、性质和判定方法过程,体现数形结合思想,使其充分享受到视觉盛宴,培养学生观察、猜想及合情推理能力。

四、合理使用以形助数,锻炼学生解题技巧

想更好地运用数形结合思想,不能仅仅停留在理论知识的讲授方面,还要扩展至解题环节,为学生提供亲自运用数形结合思想的机会,使其深刻体会到数学思想方法的妙用,帮助学生找到便捷的解题方法。具体来说,数形结合思想分为以形助数、以数解形两种情形,教师可以指引学生合理使用以形助数的方法处理题目,借助形的几何直观性来阐明数之间的关系,将复杂问题变得简单化,锻炼学生的解题技巧。

以“一次函数”教学为例,设置题目:某公司推销一种产品,设x(件)是推销产品的数量,y(元)是推销费,如下图所示,表示公司每月付给推销员推销费的两种方案,看图解答下列问题:

(1)求y1和y2的函数解析式;

(2)解释图中表示的两种方案是怎么付推销费的?

(3)假如你是一名该公司的推销员,应该如何选择付费方案?

解析:(1)教师指引学生自学观察图形,根据两个一次函数图像及坐标轴上的点展开分析,得出两个解析式分别为y1=20x,y2=10x+300;

(2)依据一次函数相关知识自主组织语言,指导学生运用数学术语来描述这两种付推销费的方案,y1是不推销产品没有推销费,每推销10件产品将会得推销费200元,y2则是保底工资300元,每推销10件产品能够得到提成100元;

(3)根据业务能力高低来选择付费方案,如果业务能力强,平均每月保证推销不少于30件时,就选择y1的付费方案;否则选择y2的付费方案。

在上述案例中,学生解题的关键在于以形助数,知道图像在上方的说明它的函数值较大,反之较小,两图像相交时,说明在交点处的函数值相等,改善其解题能力。

数形结合就是把抽象的数学语言、数量关系与直观的几何图形、位置关系结合起来,以数解形則是部分图形太过于简单,直接观察却看不出什么规律,需要给图形赋予一定的值,如边长和角度等,把抽象问题变得具体化,优化学生的解题思路,顺利解题。教师在解题教学环节,指导学生巧妙采用以数解形的方法分析与处理题目,将数学问题变得更加充实与丰满,使其找到清晰的解题思路,最终得出准确的答案。

教师要充分认识到数形结合思想的教育价值与积极意义,把握好概念、公式、定理、公理等讲授同解题实践之间的关系,从多个方面渗透数形结合思想,帮助学生深刻理解与牢固掌握理论知识,提升解题水平。

■ 编辑/王    波

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