【摘要】在初中數(shù)學教學中,轉化思想的應用不僅有助于提升學生的邏輯思維水平,還能培養(yǎng)學生的問題分析與解決能力。初中數(shù)學教師需要不斷改進教學方法,優(yōu)化教學環(huán)節(jié),從而提高教學質量。在正確的引領和指導下,學生將對轉化思想有更深入的理解,提高解題效率和能力。
【關鍵詞】初中數(shù)學;轉化思想;數(shù)學思維
作者簡介:馮志賢(1981—),男,江蘇省蘇州市常熟市白茆中學。
“轉化思想”亦被稱作“化歸思想”。其精髓在于將復雜煩瑣的問題進行簡化。轉化思想是十分常用的數(shù)學思維方法,也是初中學生要掌握的一種基本的解題方法。不論是代數(shù)問題還是幾何問題,都常常會涉及轉化思想。在教學過程中,教師應根據(jù)學生的具體情況,靈活運用轉化思想,引導學生認識其在解題中的實用性和高效性。采用這種方式,能加深他們對課程內容的理解,讓他們對數(shù)學學習產(chǎn)生濃厚的興趣,在數(shù)學學習的道路上不斷前行。
一、化陌生為熟悉,遷移類比
在初中數(shù)學學習過程中,學生對新知識的吸收需要經(jīng)歷一個知識轉化的過程,也就是將新學的知識與已有的知識相聯(lián)系,尋找兩者的相似之處或共通點,進行遷移類比,從而更有效地掌握新知識[1]。在解答數(shù)學問題時,學生需要運用遷移類比的思維,將自己不熟悉或覺得復雜的問題轉化為已經(jīng)熟悉或能夠
處理的問題。這樣能使他們在面對新挑戰(zhàn)時更加游刃有余。
以蘇科版數(shù)學九年級上冊“1.1 一元二次方程”這一節(jié)的教學為例,教師可以向學生解釋一元二次方程(一般形式是ax2+ bx + c =0)的概念—只含有一個未知數(shù),并且未知數(shù)的最高次數(shù)是2的方程。在學生明白這一概念后,教師可以引入轉化思想,讓學生通過降次的基本思路將一元二次方程轉化為曾經(jīng)學過的一元一次方程,從而進行求解。教師可以給出以下示例:求解方程 x2 + 4x + 5 =1。對于剛開始學習本節(jié)內容的學生來說,直接求解這個一元二次方程是不容易的。對此,學生可以通過移項,使方程變?yōu)椤埃▁ +2) 2=0”的形式,再對等式左右兩邊同時開平方就可以得到x +2=0,即x = -2。接下來,教師可以進行拓展,將一元二次方程與一元四次方程類比,讓學生嘗試求解方程 x4 -4 x2+5=1。這道題看似超出了學生的能力范圍,實際上學生也可以和方才求解的一元二次方程聯(lián)系起來。在解答時對轉化思想的運用就體現(xiàn)在將 x2 設為一個新的未知數(shù) t,那么方程可以寫成 t 2-4t +5=1,根據(jù)上述方法可以求出 t =2,即 x2 =2,x =±。解答這個拓展的問題還用到了換元法。換元法是將一些復雜的對象看作一個整體,簡化問題的形式,也體現(xiàn)了轉化思想。學生通過這種遷移類比的方式,能夠輕松地求解陌生的題目。
初中數(shù)學學科的題目是千變萬化的。要想靈活自如地應對這些題目,學生要熟練掌握轉化思想,將陌生的知識化為熟悉的知識,將未知的條件化為已知的條件,將不同形式的復雜問題與教師在課堂上講解過的知識點聯(lián)系起來,進行遷移類比,使用有效的方法解題。在教學過程中,教師需要正確引導學生化陌生為熟悉,從而快速解題,發(fā)展數(shù)學思維。
二、化整體為部分,逐步分解
對轉化思想的應用通常是將一個復雜的數(shù)學問題巧妙地分解為多個簡單的小問題,從而簡化解題過程,有效提升學生解題的準確性。在統(tǒng)計與概率的教學中,教師可指導學生應用轉化思想,化整體為部分,逐個解決被分解后的概率問題。這樣可以培養(yǎng)學生的邏輯思維和問題解決能力,幫助學生掌握解題技巧,深刻理解數(shù)學知識[2]。
以蘇科版數(shù)學八年級下冊“8.1 確定事件與隨機事件”這一節(jié)的教學為例,教師為學生分別介紹什么是不可能事件,什么是必然事件,什么是隨機事件,讓學生知道在某些條件下,不可能事件是一定不會發(fā)生的事件,必然事件是一定會發(fā)生的事件,隨機事件則是可能發(fā)生也可能不發(fā)生的事件。接下來,教師講解學生后續(xù)需要深入學習的概率的定義等知識,告訴學生一個隨機事件發(fā)生的概率有大有小,但是最大不會超過1,最小不會小于0。之后,教師引入以下問題來講解如何求出一個事件發(fā)生的概率:一個不透明的布袋中裝有兩個小球。這兩個小球上分別標有數(shù)字“1”和“2”(這是它們的不同之處)。小明從布袋中隨機摸出一個小球,記下其數(shù)字后將其放回布袋,接著再隨機摸出一個小球并記下其數(shù)字。請問“兩次記錄的數(shù)字之和為3”這一事件發(fā)生的概率是多少?為了讓學生運用轉化思想,有序解決此問題,教師提問:“同學們,此問題中的隨機事件有哪些呢?”學生A回答:“此問題涉及‘兩次記錄的數(shù)字之和為2’‘兩次記錄的數(shù)字之和為3’‘兩次記錄的數(shù)字之和為4’這三個隨機事件?!苯處熢俅翁釂枺骸懊恳粋€隨機事件分別對應幾種結果呢?”學生B回答:“‘兩次記錄的數(shù)字之和為2’對應一種結果,‘兩次記錄的數(shù)字之和為3’對應兩種結果,‘兩次記錄的數(shù)字之和為4’對應一種結果?!贝藭r,學生可以得出事件“兩次記錄的數(shù)字之和為3”的概率是。從上述教學過程中可以看出,學生根據(jù)題干,逐步分解這個問題并進行解答,才能得出問題的答案。對于隨機事件的概率求解的問題,一般都可以按照這樣的方式來處理。不過值得注意的是,教師在提問時要循序漸進,并在滲透轉化思想時提供正確引導。
可見,化整體為部分是將數(shù)學問題視作一個整體,再將這個整體拆分為多個部分。對于概率問題、方程的根與系數(shù)問題、圓的問題、函數(shù)問題的解決離不開轉化思想。深刻理解并掌握這一思想,對于提升學生的解題效率有很大的幫助。
三、化抽象為直觀,數(shù)形結合
數(shù)與形是數(shù)學學科中的兩個基本的研究對象,它們在特定條件下能夠相互轉化[3]。在學生解題的過程中,教師可以引導學生化抽象為直觀,同時運用“以數(shù)解形”和“以形助數(shù)”兩種策略,從而提升學生的解題能力,加深學生對數(shù)學知識的理解。這兩種策略旨在使復雜的數(shù)學問題變得易懂,使題干信息更加明確,降低解題的難度。
例如,在教學完蘇科版數(shù)學八年級上冊“勾股定理”這一章后,教師可以帶領學生回顧勾股定理的基本內容—直角三角形兩條直角邊的平方和等于斜邊的平方。如果設直角三角形的兩條直角邊的長分別為a、b,斜邊長為c,那么勾股定理可以用數(shù)學語言表述為a2+b2 =c2。接下來,教師可以以勾股定理為數(shù)形結合的紐帶,告訴學生如果已知 A點坐標為(a,b),B點坐標為(x,y),那么 A、B兩點間距離d = 。
兩點之間的距離本質上就是將抽象的代數(shù)式轉化為直觀的幾何圖形,將兩點所連成的線段看作對應的直角三角形的斜邊?;诖?,教師可以展示以下這道題目供學生思考:已知x是一個正實數(shù),請求解 y = +的最小值。這道題目考查的是二次函數(shù)的知識,而二次函數(shù)的知識在九年級下冊教材中才會系統(tǒng)介紹。為了幫助學生運用方才學習的兩點之間的距離公式解答這道題目,教師可以讓學生將“x2 ”轉化為“(x -0) 2”,將“4”轉化為“(0-2) 2”,將“(2-x) 2”轉化為“(x -2) 2”,將“1”轉化為“(0-1) 2”,進而得到 y = +。此時,問題就變成“求點P (x,0)到點A (0,2)的距離與到點B (2,1)的距離之和的最小值”(所對應的圖像如圖1所示)。之后,學生可以利用曾經(jīng)學過的“將軍飲馬”的模型,作出點B關于 x 軸的對稱點B',求出邊AB' 的長,即。解決這類問題要求學生扎實掌握代數(shù)的基本知識,同時具備較強的抽象思維能力,學會運用數(shù)形結合的策略和轉化思想。
可見,化抽象為直觀有利于將數(shù)與形相互融合,以圖形的形式直觀展現(xiàn)抽象的數(shù)學知識,使學生更容易解決相關問題。教師應充分考慮學生的學習特點,在學生學習數(shù)學概念與定理的過程中有效滲透數(shù)形結合思想與轉化思想,以增強學生的理解能力與數(shù)學思維能力,為學生構建更加完整的數(shù)學知識體系。
四、化含糊為明朗,撥云見日
數(shù)學與實際生活有著密切的聯(lián)系。初中數(shù)學課程中有很多應用題都與生活中的場景有關。學生需要深入理解題目中隱晦的信息,由此聯(lián)想到具體的數(shù)學知識,借助數(shù)學語言進行解題[4]。通過這種將數(shù)學問題與現(xiàn)實相結合的訓練,學生會感受到數(shù)學學習的魅力,從而激發(fā)對數(shù)學的學習興趣。
例如,在教學完蘇科版數(shù)學七年級下冊“二元一次方程組”這一章后,教師向學生講述一個情境:“A市的潤有城市建設有限公司委派甲、乙兩個工程隊一同完成‘修建鮮花小鎮(zhèn)’的項目。若由甲工程隊先單獨施工2個月,再由甲、乙兩個工程隊合作施工,10個月后可以完工;若由乙工程隊先單獨施工3個月,再由甲、乙兩個工程隊合作施工,9個月后可以完工。已知甲工程隊每月工費為5萬元,乙工程隊每月工費為8萬元?!苯酉聛?,教師邀請C、D、E三名學生上臺進行角色扮演(學生C扮演甲工程隊隊長,學生D扮演乙工程隊隊長,學生E扮演潤有城市建設有限公司負責人)。通過這種互動式的教學,教師能夠讓學生更加快速地梳理題目中的信息,更加深刻地體會解答題目時所運用的轉化思想。根據(jù)以上情境,學生C和學生D要求出各自所在的工程隊若單獨完成任務需多少個月,學生E要從教師提到的兩個方案中選擇成本更低的方案。因為對于這種情境復雜的問題,學生C和學生D直接求解比較困難,所以可以利用轉化思想,設甲、乙工程隊單獨完成任務分別要 x、y 個月,接著根據(jù)已知條件列出兩個方程“”“”,解二元一次方程組便可算出 x =27,y =18,得到“甲工程隊單獨完成任務要27個月,乙工程隊單獨完成任務要18個月”的結論。在此基礎上,學生E就可以算出第一個方案共花費140 (=5×12+8×10) 萬元,第二個方案共花費141 (=5×9+8×12)萬元,得到“應選擇第一個方案”的結論。這類計算量比較大的問題,有利于鍛煉學生的閱讀理解能力和計算能力,幫助學生學會聯(lián)系實際生活解決問題。
可見,學生在初中數(shù)學學習中遇到的不少應用題的難點在于題目條件比較隱晦。對此,學生需要將含糊的題目內容轉化為明朗的數(shù)學語言,從而厘清題目所考查的知識點。在教學過程中,教師需要結合各種不同的生活場景,提供豐富有趣的問題情境,通過生動形象的教學方式讓學生找到題干真正想表達的信息,從而更加熟練地解決問題,確保解題的速度和正確率。
結語
綜上所述,轉化思想是在解題時常常用到的思維方法。通過運用轉化思想,學生可以學會靈活地處理問題,提高解題能力和效率。在滲透轉化思想的過程中,教師需要深入地剖析教材知識點,選擇合適的教學方法,對學生進行正確引導,從而全面提高學生的數(shù)學能力。這樣的教學符合課程標準的要求,也為學生的深度學習提供了有力支持。
【參考文獻】
[1]周娟.轉化思維探索奧秘:轉化思想在初中數(shù)學解題中的運用實踐[J].數(shù)學之友,2023,37(24):69-72.
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[3]楊富嬌.立足轉化思想,突破初中數(shù)學解題困境[J].數(shù)理天地(初中版),2024(11):38-39.
[4]黃安寧.巧妙轉化,化繁為簡:探析轉化思想在初中數(shù)學解題教學中的應用[J].智力,2023(23):56-59.