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從宏觀層面來認(rèn)識初中數(shù)學(xué),可以將其分為“數(shù)與代數(shù)、圖形與幾何、統(tǒng)計與概率、綜合與實踐”四大板塊。其中“綜合與實踐”屬于數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用,不涉及新知識,所以,嚴(yán)格來說,初中數(shù)學(xué)就是“代數(shù)板塊、幾何板塊、統(tǒng)計板塊、概率板塊”四大部分。其中的代數(shù)板塊又分成“數(shù)、式、方程、不等式、函數(shù)”五部分內(nèi)容,顯然,方程和不等式處在初中代數(shù)的中間部分,其重要性可想而知。兩者可以看成是前面“數(shù)、式”知識的應(yīng)用,也可以看成是后面“函數(shù)”知識的基礎(chǔ),所以,方程與不等式在初中代數(shù)中起著承前啟后的橋梁作用。
從中觀層面來認(rèn)識方程,初中方程涉及七(上)“一元一次方程”、七(下)“二元一次方程組”、八(下)“分式方程”、九(上)“一元二次方程”共四章內(nèi)容。其中,一元一次方程是最基礎(chǔ)的,二元一次方程(組)是它在“元”(未知數(shù)個數(shù))上的推廣,一元二次方程是它在“次”(未知數(shù)次數(shù))上的推廣。按照特殊到一般的規(guī)律,我們還了解了“三元一次方程(組)”,當(dāng)然還可以繼續(xù)推廣了解“一元三次方程”等知識。上述四章方程內(nèi)容,我們可以把它看成是同類單元,這樣我們可以把方程部分作為一個整體來加以認(rèn)識。從中觀層面來認(rèn)識不等式,初中不等式涉及七(下)“一元一次不等式”,包括一元一次不等式與一元一次不等式組兩部分,如果與方程知識加以比較,還可以進(jìn)一步研究“一元二次不等式”等知識。
從微觀層面來認(rèn)識方程(不等式),他們都是從生活問題中兩個量之間的“相等關(guān)系”(不相等關(guān)系)開始進(jìn)行抽象,根據(jù)“元”“次”不同各自得出方程(不等式)的定義,再根據(jù)等式(不等式)的性質(zhì)對方程(不等式)進(jìn)行變形,然后解方程(不等式)得出解(解集),最后利用方程(不等式)的知識解決生活中的實際問題,完成數(shù)學(xué)到生活的回歸。上述微觀認(rèn)識體現(xiàn)了生活與數(shù)學(xué)兩個過程,一個是“生活問題——抽象——數(shù)學(xué)方程(不等式)——建?!顔栴}”的生活數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)過程,另一個是“定義——方程(不等式)解(解集)——等式(不等式)性質(zhì)——解方程(不等式)”的數(shù)學(xué)自身發(fā)展過程。
從上面的知識產(chǎn)生過程可以看出,“數(shù)學(xué)抽象”是方程與不等式中非常重要的思想方法。數(shù)學(xué)抽象是指通過生活問題或數(shù)學(xué)問題對數(shù)量關(guān)系與空間形式的抽象,得到數(shù)學(xué)研究對象的素養(yǎng)。顯然,問題中如果得到兩個量之間是“相等關(guān)系”,并且含有未知數(shù),那么就可以得到數(shù)學(xué)中的“方程”;問題中如果得到兩個量之間是“不相等關(guān)系”,那么就可以得到數(shù)學(xué)中的“不等式”。因為這一思想方法主要是用于新知的產(chǎn)生過程,所以,此處不再展開。
從方程與不等式自身發(fā)展過程可以看出,“數(shù)學(xué)推理”是方程與不等式中又一個非常重要的思想方法。數(shù)學(xué)推理包括很多種思想方法,“轉(zhuǎn)換與化歸”就是其中之一。解一元一次方程(不等式)的基本步驟是“去分母——去括號——移項——合并同類項——系數(shù)化為1”,這其實就是利用等式性質(zhì)(不等式性質(zhì))一步一步轉(zhuǎn)換化歸的過程,最后求出解(解集)。把二元一次方程組與一元一次方程放在一起進(jìn)行比較,你會發(fā)現(xiàn),它多了一個元,所以,“消元”是我們的目標(biāo),我們正是通過“代入消元法(加減消元法)”把“二元一次方程組”變成“一元一次方程”,完成了轉(zhuǎn)化的目的;把一元二次方程與一元一次方程放在一起進(jìn)行比較,你會發(fā)現(xiàn),它高了一次,所以,“降次”是我們的目標(biāo),我們正是通過“直接開平方法”“因式分解法”“配方法”“公式法”等“降次”手段,把“一元二次方程”變成“一元一次方程”,完成了轉(zhuǎn)化的目的。由此可以看出,在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)上,我們都是盡量把所學(xué)的新知識轉(zhuǎn)化為已經(jīng)學(xué)過的同類舊知識來解決問題。所以,不管方程在元和次上如何不斷推廣,其解決的根本方法都是“消元”和“降次”,把復(fù)雜的方程(組)最后轉(zhuǎn)化成一元一次方程。
從學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)知識后有什么用的數(shù)學(xué)應(yīng)用過程可以看出,“數(shù)學(xué)建?!笔欠匠膛c不等式中另一個非常重要的思想方法。利用方程與不等式的知識解決生活中的實際問題是學(xué)習(xí)的根本目的。它需要經(jīng)過這樣一個規(guī)范的建模過程,即“生活中的實際問題——數(shù)學(xué)抽象出相等關(guān)系或不等關(guān)系——變成數(shù)學(xué)中的方程或不等式——解方程或不等式——得到方程或不等式的解(解集)——把解(解集)放到生活問題中去檢驗——得到實際問題的解”。很顯然,教材中“用一元一次方程解決實際問題”“用二元一次方程組解決實際問題”“用一元一次不等式(組)解決實際問題”“用分式方程解決實際問題”“用一元二次方程解決實際問題”都可以借助上面的“方程建模(不等式建模)”的過程達(dá)成解決問題的目標(biāo)。