摘?要:方程是初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的“重中之重”,傳統(tǒng)課堂教學(xué)只是把方程作為一種知識(shí)或技能來開展教學(xué),以概念學(xué)習(xí)來掌握方程形式和特征,以方程求解來掌握運(yùn)算法則,以應(yīng)用題來掌握解決問題的步驟。實(shí)際上,方程是一種蘊(yùn)含著豐富思想的載體,其中最為重要的就是方程思想,此外,還有字母表示數(shù)、化歸、類比、模型等思想,有助于形成數(shù)學(xué)觀念,提升自身數(shù)學(xué)綜合能力。
關(guān)鍵詞:方程教學(xué);數(shù)學(xué)思想;一元一次方程
方程是初中數(shù)學(xué)的重要組成部分,教師在教學(xué)中往往只是把方程作為一種技能來教學(xué),要求學(xué)生掌握方程解法,以應(yīng)用題來解決實(shí)際問題。實(shí)際上,筆者認(rèn)為方程是一種載體,其中蘊(yùn)含著豐富的數(shù)學(xué)思想,比起求解方法更應(yīng)該重視的是方程思想。那么,方程教學(xué)中如何體現(xiàn)方程思想,在教學(xué)中如何實(shí)施方程思想教學(xué)?下面,筆者以“一元一次方程”為例來開展教學(xué)活動(dòng),對(duì)知識(shí)進(jìn)行深入剖析,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng),發(fā)展綜合能力。
一、 方程思想內(nèi)涵
方程思想是分析數(shù)學(xué)問題的等量關(guān)系,通過建立起方程或方程組模型來求解,運(yùn)用方程性質(zhì)去解決問題,得到答案的思想方法。一般來說,方程思想方法包含三個(gè)方面:(1)以字母表示未知數(shù),把“未知數(shù)”當(dāng)作“已知數(shù)”來參與數(shù)學(xué)運(yùn)算,構(gòu)建數(shù)學(xué)模型;(2)用等式來表示問題數(shù)量關(guān)系;(3)利用求解的思路來計(jì)算方程,進(jìn)而獲得未知數(shù)的數(shù)值。在一元一次方程課堂教學(xué)中,教師要在不同教學(xué)階段注重不同內(nèi)容,顯化出其中所蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想方法,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
二、 滲透方程思想的教學(xué)策略
(一)概念教學(xué),側(cè)重“以字母表示未知數(shù)”
進(jìn)入到初中階段,與小學(xué)數(shù)學(xué)很大區(qū)別就是初中數(shù)學(xué)開始以字母表示數(shù),由具體數(shù)字過渡到字母,這也是學(xué)生思維的重大轉(zhuǎn)變,是一個(gè)需要逐步深入的學(xué)習(xí)過程。在一元一次方程前,學(xué)生在“整式及其加減”一章中已經(jīng)初步了解了用字母表示數(shù),學(xué)會(huì)了字母表示數(shù)的運(yùn)算律。在教材中,一元一次方程概念引入時(shí)安排了很多例子,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)要用字母表示未知數(shù),列出方程。在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生要嘗試在問題情境中建立數(shù)學(xué)方程,認(rèn)識(shí)到方程在解決問題時(shí)的應(yīng)用優(yōu)勢。在筆者看來,初中數(shù)學(xué)一元一次方程的意義在于引導(dǎo)學(xué)生思維轉(zhuǎn)變(從小學(xué)算數(shù)思維向中學(xué)代數(shù)思維過渡),體會(huì)到解決問題的重要方式。受到傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的影響,學(xué)生在面對(duì)問題往往習(xí)慣于算數(shù)方式來解決,不愿意使用方程、不理解方程的重要性。面對(duì)著這種情況,教師要掌握實(shí)際學(xué)情,從學(xué)生角度了解其心理狀態(tài),在肯定算術(shù)方法合理性的同時(shí)來引導(dǎo)他們對(duì)比研究算式和方程思想,使其了解到方程思維的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)從算式向方程思想的過渡。
在教材中,編者設(shè)計(jì)了一些問題情境來開展概念教學(xué),如,猜年齡——把年齡乘以2減去5得數(shù)來告訴同桌,讓同桌猜出年齡。同桌要計(jì)算出年齡,以班級(jí)王同學(xué)為例,王同學(xué)年齡乘以2減去5得21,那么王同學(xué)年齡是多少?本道問題較為簡答,學(xué)生運(yùn)用算術(shù)方法能順利求解,但是要經(jīng)歷逆向思維來計(jì)算,即,先用21+5,再把得數(shù)除以2。這種運(yùn)算順序與給出的語言正好相反,即,表述語言是“先乘后減”,算式是“先加后除”,逆向思維方式加大了學(xué)生思考難度,在邏輯上也存在著理解困難。如果運(yùn)用方程思想,設(shè)小王年齡為x,方程為:2x-5=21,只要把條件轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)式即可,這種方程思想與語言表述一致,邏輯上也更加容易理解。對(duì)比上述兩種數(shù)學(xué)思維,算式能夠解決問題,但要進(jìn)行逆向思維,如果難度稍大,很難順利解決。運(yùn)用方程思想會(huì)直接列出公式,進(jìn)而順利求解問題答案。
(二)方程教學(xué),滲透化歸思想
方程求解過程是對(duì)原方程進(jìn)行變化,直到計(jì)算出x=a的形式,教材給出了求解方法:移項(xiàng)、合并同類項(xiàng)、去括號(hào)、化系數(shù)為1等等。方程的求解過程是方程思想的核心內(nèi)容,只要建立起方程就能運(yùn)用上述求解方法來求出未知數(shù)。一般來說,一元一次方程的形式為ax+b=0(a≠0),根據(jù)運(yùn)算法則來求解化為x=a的形式,而x=a形式是化歸的目的,因此,數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中要注重滲透方程求解過程中蘊(yùn)含的化歸思想。
如,一次教學(xué)中,筆者列出了兩道試題:4x-4=12、2x=5x-21,學(xué)生要運(yùn)用求解方法來計(jì)算答案。4x-4=12(兩邊都加4)→4x=16(兩邊都除4)→x=4。2x=5x-21(兩邊都減去5x)→2x-5x=5x-5x-21(合并同類項(xiàng))→-3x=-21(兩邊都除以-3)得x=7。在求解過程中,體會(huì)到方程求解過程,意識(shí)到求解思想,實(shí)際上,初中階段方程求解(如二元一次方程、分式方程和一元二次方程)都可以轉(zhuǎn)化為一元一次方程求解,因此,化歸思想的重要性不言而喻。一元一次方程求解中,學(xué)生在上述例子中提煉出解方程的整體策略:(1)明確出要求解題目與一元一次方程區(qū)別;(2)選擇合適方法來求解一元一次方程;(3)運(yùn)用一元一次方法的求解程序進(jìn)行求解。
(三)應(yīng)用教學(xué),實(shí)施數(shù)學(xué)模型教學(xué)
在上面論述中,我們了解到方程是含有未知數(shù)的等式,列方程的關(guān)鍵在于運(yùn)用數(shù)學(xué)符號(hào)來等價(jià)表示出兩側(cè)的內(nèi)容,依據(jù)是兩個(gè)不同事物有著相同數(shù)量關(guān)系,因此,方程思想的核心在于“直觀”表示問題中的等式關(guān)系。根據(jù)新課改要求,教師要培養(yǎng)初中生核心素養(yǎng),其中模型建立是核心素養(yǎng)的重要組成部分。學(xué)習(xí)一元一次方程時(shí),學(xué)生要初步嘗試尋找問題中的等量關(guān)系、建立起數(shù)學(xué)方程,教師要鼓勵(lì)他們從多個(gè)角度來列出方程,用數(shù)學(xué)語言來表達(dá)問題,采用規(guī)范化方式來建立起方程,進(jìn)而解決數(shù)學(xué)問題。在應(yīng)用過程中,數(shù)學(xué)模型是學(xué)習(xí)的重要部分,教師要有意識(shí)地灌輸“數(shù)學(xué)建?!彼枷?,了解建模的每一步驟進(jìn)而求解出問題答案,培養(yǎng)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
方程思想的最大價(jià)值在于描述事物等量關(guān)系,一元一次方程是學(xué)生在初中階段最早接觸用于求解問題的數(shù)學(xué)模型。一般而言,在運(yùn)用一元一次方程解決實(shí)際問題時(shí),學(xué)生要經(jīng)歷以下求解步驟:(1)從題干材料中找到關(guān)鍵詞、列出等量關(guān)系;(2)根據(jù)條件來列出等式關(guān)系;(3)運(yùn)用方程求解順序來解答等式關(guān)系。如,某面粉倉庫面粉運(yùn)出15%后,還剩余425000千克,倉庫原有多少面粉?(教師帶領(lǐng)學(xué)生共同分析,(1)本題中有哪些給出的已知量和未知量?(2)已知量和未知量間有何關(guān)系?(3)如何來假設(shè)未知量?)在分析完成后,了解到,要設(shè)原來面粉有x千克,等式關(guān)系為原來重量-運(yùn)出重量=剩余重量。解析過程如下:設(shè)原來有x千克面粉,運(yùn)出了15%x千克,由題意得:x-15%x=425000,解得x=500000,因此,原來有500000千克面粉。在求解后,學(xué)生再討論除了上述相等關(guān)系外,是否還有其他表達(dá)形式?(學(xué)生思考后,得到:原來重量=運(yùn)出重量+剩余重量、原來重量-剩余重量=運(yùn)出重量),再指出括號(hào)內(nèi)兩種相等表達(dá)形式與“原來重量-運(yùn)出重量=剩余重量”雖然有所不同,但實(shí)質(zhì)卻相同,可以選擇其中一個(gè)相等關(guān)系來列方程。在解答過程中,學(xué)生先理解試題材料,再根據(jù)等量關(guān)系來建立數(shù)學(xué)模型、列出數(shù)學(xué)公式,解答出問題答案。在解答試題中,應(yīng)用題的求解步驟為:(1)認(rèn)真審題、理解題意,弄清楚已知量、未知量及相互關(guān)系;(2)用字母假設(shè)未知量,建立數(shù)學(xué)模型,列出相等關(guān)系;(3)根據(jù)關(guān)系來列出方程,利用題干條件來求解問題,解答出正確答案;(4)檢驗(yàn)答案是否符合方程。
(四)復(fù)習(xí)教學(xué),優(yōu)化方程教學(xué)結(jié)構(gòu)
數(shù)學(xué)教學(xué)中,教材對(duì)內(nèi)容的編排往往從概念引入、方程建立和求解、應(yīng)用題解答三個(gè)部分來展開。教材用了很多實(shí)際情境問題來引入一元一次方程概念,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用字母x來表示問題中的未知量,進(jìn)而表示出數(shù)量關(guān)系,尋找到等量關(guān)系來表示數(shù)量關(guān)系建立方程,進(jìn)而引出一元一次方程概念。在方程求解過程中,學(xué)生要運(yùn)用移項(xiàng)、合并同類項(xiàng)、去括號(hào)、化系數(shù)為1等方法來求解方程,把一元一次方程轉(zhuǎn)化為x=a的形式。最后,方程應(yīng)用階段,設(shè)計(jì)一系列應(yīng)用題來練習(xí)如何建立方程組,解決遇到的實(shí)際問題,明確提出應(yīng)用一元一次方程來解決問題,運(yùn)用一元一次方程來解決應(yīng)用題。提煉出教材思路,結(jié)構(gòu)為“認(rèn)知方程→求解方程→應(yīng)用方程”,每一步都蘊(yùn)含著豐富的方程思想。
在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中,數(shù)學(xué)教師要重視揭示教材思路,從而為后續(xù)其他方程學(xué)習(xí)做好鋪墊,展示方程歸納的步驟、方法、其中蘊(yùn)含的思想等等,便于班級(jí)學(xué)生在后續(xù)其他方程學(xué)習(xí)中類比一元一次方程的學(xué)習(xí)過程,借鑒成功學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。這樣,學(xué)生在整個(gè)初中階段學(xué)習(xí)就不再獨(dú)立地學(xué)習(xí)某一方程類型,而是對(duì)方程主題進(jìn)行整體性學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)中,教師要優(yōu)化教材內(nèi)容和結(jié)構(gòu),一方面要指出方程引入、求解和應(yīng)用過程和注意事項(xiàng),另一方面還應(yīng)當(dāng)指出蘊(yùn)含在其中的數(shù)學(xué)方程思想。在復(fù)習(xí)階段,教師要重點(diǎn)關(guān)注數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)困難群體,幫助他們解決學(xué)習(xí)中存在的疑惑和困難,梳理本部分知識(shí),內(nèi)化為自身數(shù)學(xué)知識(shí)體系,掌握數(shù)學(xué)教材重要內(nèi)容,為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),提升自身數(shù)學(xué)成績。
方程作為初中階段的重要知識(shí),一元一次方程作為方程入門的知識(shí),對(duì)初中生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有著重要意義,數(shù)學(xué)教師不能僅僅以為方程是一種解題方法和技能,更要認(rèn)識(shí)到方程背后隱藏的數(shù)學(xué)思想。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師要及時(shí)理解和掌握學(xué)生在學(xué)習(xí)中的實(shí)際學(xué)情和心理變化,注重方程思想滲透過程,結(jié)合字母表示數(shù)、化歸、數(shù)學(xué)模型、類比等多種方法來展開初中數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng),發(fā)展個(gè)體數(shù)學(xué)觀念,促使其形成數(shù)學(xué)綜合能力,發(fā)展自身數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。在一元一次方程教學(xué)中,教師要結(jié)合不同部分知識(shí)來有所側(cè)重地開展方程教學(xué),使每個(gè)人都能從中有所收獲,夯實(shí)數(shù)學(xué)方程基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1]陳太隆,朱良燕.在探討問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí):以“一元一次方程的應(yīng)用”教學(xué)片段為例[J].中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考,2019(9).
[2]程為德.初中數(shù)學(xué)一元一次方程教學(xué)透析[J].數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究,2019(10).
[3]張可鋒.基于制屏互動(dòng)游戲的初中數(shù)學(xué)教學(xué)策略探討:以《解一元一次方程:去分母》為例[J].數(shù)學(xué)之友,2019(12).
[4]董磊.初中數(shù)學(xué)主要思想方法的內(nèi)涵及層次結(jié)構(gòu)[J].中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考,2018(9).
作者簡介:
袁建華,福建省寧德市,福建省柘榮縣第三中學(xué)。