摘 要: 作者就自己多年從事初中數(shù)學(xué)教學(xué)工作的所思所感,從兩個方面結(jié)合具體的實例,談?wù)剶?shù)形結(jié)合思想在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用方法。
關(guān)鍵詞: 初中數(shù)學(xué)教學(xué) 數(shù)形結(jié)合思想 應(yīng)用方法
數(shù)學(xué)是人們勞動、生活、學(xué)習(xí)必不可少的工具,是人類的一種文化。數(shù)學(xué)文化有自身獨特的語言、思想和方法。喬治·波利亞說過:完善的思想方法猶如北極星,許多人通過它而找到正確的道路。隨著課程改革的不斷深入,傳統(tǒng)的“應(yīng)試教育”向適應(yīng)時代發(fā)展的“素質(zhì)教育”過度,不僅考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本技能的掌握,更重視考查學(xué)生的能力,如基本知識概念、法則、性質(zhì)、公式、公理、定理的學(xué)習(xí)和探索過程中所反映出來的數(shù)學(xué)思想和方法;要求學(xué)生會觀察、比較、分析、綜合、抽象和概括,會闡述自己的思想和觀點,從而提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng),對學(xué)生進(jìn)行思想觀念層面上的數(shù)學(xué)教育。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)離不開思維,數(shù)學(xué)探索需要通過思維來實現(xiàn),在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中逐步滲透數(shù)學(xué)思想方法,培養(yǎng)思維能力,形成良好的數(shù)學(xué)思維習(xí)慣,既符合新的課程標(biāo)準(zhǔn),又是進(jìn)行數(shù)學(xué)素質(zhì)教育的一個切入點。
下面我就數(shù)形結(jié)合思想在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用方法,結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗談?wù)勛约旱恼J(rèn)識。
數(shù)形結(jié)合思想是指將數(shù)(量)與(圖)形結(jié)合起來進(jìn)行分析、研究、解決問題的一種思維策略。即把數(shù)與形融為一體考慮問題,是一種極富數(shù)學(xué)特點的信息轉(zhuǎn)換。著名數(shù)學(xué)家華羅庚先生說:“數(shù)與形本是相倚依,怎能分作兩邊飛;數(shù)無形時少直覺,形少數(shù)時難入微;數(shù)形結(jié)合百般好,隔離分家萬事休?!边@句話充分說明了數(shù)形結(jié)合思想在數(shù)學(xué)研究和數(shù)學(xué)應(yīng)用中的重要性。
一、由“數(shù)”思“形”,“數(shù)”“形”結(jié)合,用“形”解決“數(shù)”的問題
由于“數(shù)”和“形”是一種對應(yīng),有些數(shù)量關(guān)系比較抽象,我們難以把握,而“形”具有形象、直觀的優(yōu)點,能表達(dá)較多具體的思維,起著解決問題的定性作用,因此我們可以把“數(shù)”的對應(yīng)——“形”找出來,利用圖形來解決問題。許多數(shù)量關(guān)系方面的抽象概念和公式,若結(jié)合圖形,往往就會變得非常直觀、形象,并使一些關(guān)系明朗化、簡單化。如教材《有理數(shù)及其運算》一章中,數(shù)形結(jié)合主要是通過數(shù)軸來實現(xiàn)的。數(shù)軸的引入為學(xué)習(xí)有理數(shù)、相反數(shù)、絕對值、有理數(shù)大小的比較、有理數(shù)的運算法則等提供了直觀的工具。具體地說,由數(shù)軸容易看出,有理數(shù)可以分為三類:正數(shù)、0和負(fù)數(shù),正數(shù)分布在正半軸,負(fù)數(shù)分布在負(fù)半軸,0是正數(shù)和負(fù)數(shù)的分界。對于相反數(shù),在數(shù)軸上互為相反數(shù)的兩個數(shù)所表示的點,在原點的兩側(cè),到原點的距離相等。對于絕對值,根據(jù)“一個數(shù)的絕對值就是數(shù)軸上表示這個數(shù)的點到原點的距離”的直觀意義,求一個數(shù)的絕對值的問題就容易理解。關(guān)于有理數(shù)大小的比較,當(dāng)數(shù)字較多時,容易遺漏或排錯位置,可以先把這些數(shù)在數(shù)軸上用點一一表示出來,根據(jù)“數(shù)軸上表示的數(shù),右邊的總比左邊的大”,然后寫出結(jié)果。實際上,對學(xué)生來說,也只有通過數(shù)形結(jié)合,才能較好地完成本章的學(xué)習(xí)任務(wù)。另外,《一元一次方程》中,列方程解應(yīng)用題時畫示意圖,常常會給解決問題帶來思路?!渡钪械臄?shù)據(jù)》中的“統(tǒng)計圖的選擇”,利用圖形來展示數(shù)據(jù),很直觀明了。用幾何圖形或函數(shù)圖像解決有關(guān)方程或函數(shù)的問題,更是初中數(shù)學(xué)的一個亮點。
二、以“數(shù)”助“形”,“數(shù)”“形”結(jié)合,用“數(shù)”解決“形”的問題
對于一些圖形的性質(zhì),可以賦予數(shù)量意義,尋找恰當(dāng)表達(dá)問題的數(shù)量關(guān)系式,以數(shù)助形,使問題得到解決。如教材《平行線與相交線》一章中,兩條直線平行的條件是:如果特殊位置關(guān)系的角(同位角、內(nèi)錯角、同旁內(nèi)角)滿足特殊的數(shù)量關(guān)系(同位角相等或內(nèi)錯角相等或同旁內(nèi)角互補),那么就可以得出兩條直線平行,即形—數(shù)—形的過程;反過來,如果兩條直線平行,那么任意一條直線截它們得到的同位角相等、內(nèi)錯角相等、同旁內(nèi)角互補,即形—形—數(shù)的過程。這種數(shù)形轉(zhuǎn)換的方法是研究圖形的基本方法。又如《平面圖形及其位置關(guān)系》中,用數(shù)量表示線段的長度,用數(shù)量表示角的度數(shù),利用數(shù)量的比較來進(jìn)行線段的比較、角的比較等。對于以圖像形式呈現(xiàn)信息的應(yīng)用性問題,雖然說形有形象、直觀的優(yōu)點,但在定量方面還必須借助代數(shù)的計算,特別是對于較復(fù)雜的“形”,不但要正確地把圖形數(shù)字化,而且要留心觀察圖形的特點,發(fā)掘題目中的隱含條件,充分利用圖形的性質(zhì)或幾何意義,把“形”正確表示成“數(shù)”的形式,進(jìn)行分析計算。如在同一坐標(biāo)系中給出一次函數(shù)y=5x+3與二次函數(shù)y=x2+x-3的圖像,試寫出它們的交點坐標(biāo)。學(xué)生可以利用由點的位置確定點的坐標(biāo)的方法,再通過畫圖觀察得出交點坐標(biāo)。由于受作圖工具等客觀條件和人的主觀因素的限制,學(xué)生只能得出交點坐標(biāo)的近似值,而此處要求寫出的是準(zhǔn)確值。正確做法是把“形”轉(zhuǎn)化成“數(shù)”,即兩個函數(shù)圖像在同一坐標(biāo)系中的交點坐標(biāo),是把這兩個函數(shù)的解析式聯(lián)立所得方程組的解,有幾組解就有幾個交點,x的值是交點的橫坐標(biāo),對應(yīng)的y值是交點的縱坐標(biāo)。至此,只要把兩個函數(shù)的解析式聯(lián)立解方程組,問題便可迎刃而解。
總之,數(shù)形結(jié)合思想的實質(zhì)是將抽象的數(shù)學(xué)語言與直觀圖形結(jié)合起來,使抽象思維與形象思維結(jié)合起來,發(fā)揮“數(shù)”與“形”兩種信息的轉(zhuǎn)換及其優(yōu)勢互補與整合。數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用往往能使一些錯綜復(fù)雜的問題變得直觀,解題思路清晰,步驟明了。在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中,還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。要想提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)形結(jié)合思想的能力,教師需要耐心細(xì)致地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會聯(lián)系數(shù)形結(jié)合思想、理解數(shù)形結(jié)合思想、運用數(shù)形結(jié)合思想、掌握數(shù)形結(jié)合思想。
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