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一、初中数学教学中应渗透哪些数学思想
在九年制义务教育《数学课程标准》中,初中阶段要求学生“了解”的数学思想有转化思想、分类思想、数形结合思想、类比思想等。
1.分类讨论思想。 分类讨论是根据教学对象的本质属性将其划分为不同种类,即根据教学对象的共同性与差异性,把具有相同属性的归入一类,把具有不同属性的归入另一类。分类是数学发现的重要手段。在教学中,如果对学过的知识恰当地进行分类,就可以使大量纷繁的知识具有条理性。
2.数形结合思想。一般地,人们把代数称为“数”而把几何称为“形”,数与形表面看是相互独立的,其实在一定条件下它们可以相互转化,数量问题可以转化为图形问题,图形问题也可以转化为数量问题。
3.化归和转化思想。化归思想是数学思想方法体系的主梁之一,是解决数学问题的一种重要思想方法。化归的手段是多种多样的,其最终目的是将未知的问题转化为已知问题来解,实现新问题向旧问题的转化、复杂问题向简单问题的转化、未知问题向已知问题的转化、抽象问题向具体问题的转化等。
4.比较或类比思想。所谓比较,就是指在思维中对两种或两种以上同类研究对象的异同进行辨别。比较是一切理解和思维的基础,随着学习的不断深入,学生要掌握越来越多的知识,这就要求学生要善于比较知识之间的区别和联系。类比,是一种试图建立未知的问题与已知的问题之间的联系,从而利用已知的解题方法去解决新的问题的思路。
二、怎样在初中数学教学中有效地渗透数学思想
1.分类讨论思想。例如,在初中数的两次扩展中教材给“有理数”和“实数”的定义分别是“整数和分数统称为有理数”、“有理数和无理数统称为实数”,这类定义本身就揭示了“有理数”和“实数”的内涵与外延,体现了分类思想。类似这样的概念在初中数学教材中很多,如实数的绝对值定义也是采用分类法给出的,在这个定义中选择a=0作为分类的标准,在每一类中,其结果都不包含绝对值符号,因此定义也给出了脱去绝对值符号的一种方法。
2.数形结合思想。初一教材引入了数轴,就为数形结合的思想奠定了基础,如有理数的大小比较、相反数的几何意义、绝对值的几何意义等,充分显示出数与形结合起来产生的威力。这种抽象与形象的结合,能使学生的思维得到锻炼。
特别在初二引入直角坐标系以后,数形结合的思想更加得到了完美体现,如函数的图象与函数的性质、利用图象求二元一次方程组的近似解等等。
另外,像点与圆的位置关系、直线与圆的位置关系、圆与圆的位置关系,都是用线段的长短(图形)与距离的大小(数量)来比较确定。又如,勾股定理结论的论证、用三角函数解直角三角形等等都是典型的数形结合的体现。再如,有理数的加法法则、乘法法则,不等式组的解集的确定,都是利用数轴或其它实图归纳总结出来的;实践与探索中行程问题的教学,经常是利用线段图解的方法来引导学生分析题中的数量关系。
在数学教学中,由数想形、以形助数的数形结合思想,具有可以使问题直观呈现的优点,有利于加深学生对知识的识记和理解;在解答数学题时,数形结合,有利于学生分析题中数量之间的关系,丰富表象,引发联想,启迪思维,拓宽思路,迅速找到解决问题的方法,从而提高分析问题和解决问题的能力。抓住数形结合思想教学,不仅能够提高学生数形转化的能力,还可以提高学生迁移思维的能力。
3.化归和转化思想。在实数的运算、解方程(组)、多边形的内角和、几何证明等等的教学中都有让学生对化归思想方法的认识,学生有意无意接受到了化歸思想。如:已知(x+y)2=11, xy=1,求x2+y2的值。显然直接代入无法求解,若先把所求的式子化归到有已知形式的式子(x+y)2-2xy,则易得: 原式=9。又如“多边形的内角和”问题通过分解多边形为三角形来解决,都是化归思想在实际问题中的具体体现。
如在加法的基础上,利用相反数的概念,化归出减法法则,使加、减法统一起来,得到了代数和的概念;在乘法的基础上,利用倒数的概念,化归出除法法则,使互逆的两种运算得到统一。又如,对等腰梯形有关性质的探索,除了教材中利用轴对称方法外,还经常通过作一腰的平行线、作底边上的高、延长两腰相交于一点等方法,把等腰梯形转化到平行四边形和三解形的知识上来。
除此之外,很多知识之间都存在着相互渗透和转化:多元转化为一元、高次转化为低次、分式转化为整式、一般三解形转化为特殊三角形、多边形转化为三角形、几何问题代数解法、恒等的问题用不等式的知识解答等等。
4.比较或类比思想。例如,在因式分解的教学中,通过复习整式乘法,让学生比较这两种运算的异同,明确因式分解与整式乘法是恒等变形,又是互逆运算。如(a+b)(a-b) =a2-b2是整式乘法,a2-b2=(a+b)(a-b)是因式分解。在不等式的解法教学时,可以对比一元一次方程解法:去分母、去括号、移项、合并同类项、化系数为1。这些步骤是一样的。当然,要特别比较化系数为1时两者的不同之处。又如,全等三角形是相似三角形在相似比为1时的特例,两个三角形相似和全等有它特定的内在联系,因此,全等三角形的识别方法可以类比相似三角形的识别方法。
总之,数学思想方法是数学的灵魂和精髓,在数学的学习、探索过程中处处蕴涵着深邃的数学思想方法。在教学过程中,作为引导者、组织者的教师要善于抓住有利时机,引导学生发现、探索、解决数学问题,积极构建符合学生素质发展需要的数学思想方法知识系统。
在九年制义务教育《数学课程标准》中,初中阶段要求学生“了解”的数学思想有转化思想、分类思想、数形结合思想、类比思想等。
1.分类讨论思想。 分类讨论是根据教学对象的本质属性将其划分为不同种类,即根据教学对象的共同性与差异性,把具有相同属性的归入一类,把具有不同属性的归入另一类。分类是数学发现的重要手段。在教学中,如果对学过的知识恰当地进行分类,就可以使大量纷繁的知识具有条理性。
2.数形结合思想。一般地,人们把代数称为“数”而把几何称为“形”,数与形表面看是相互独立的,其实在一定条件下它们可以相互转化,数量问题可以转化为图形问题,图形问题也可以转化为数量问题。
3.化归和转化思想。化归思想是数学思想方法体系的主梁之一,是解决数学问题的一种重要思想方法。化归的手段是多种多样的,其最终目的是将未知的问题转化为已知问题来解,实现新问题向旧问题的转化、复杂问题向简单问题的转化、未知问题向已知问题的转化、抽象问题向具体问题的转化等。
4.比较或类比思想。所谓比较,就是指在思维中对两种或两种以上同类研究对象的异同进行辨别。比较是一切理解和思维的基础,随着学习的不断深入,学生要掌握越来越多的知识,这就要求学生要善于比较知识之间的区别和联系。类比,是一种试图建立未知的问题与已知的问题之间的联系,从而利用已知的解题方法去解决新的问题的思路。
二、怎样在初中数学教学中有效地渗透数学思想
1.分类讨论思想。例如,在初中数的两次扩展中教材给“有理数”和“实数”的定义分别是“整数和分数统称为有理数”、“有理数和无理数统称为实数”,这类定义本身就揭示了“有理数”和“实数”的内涵与外延,体现了分类思想。类似这样的概念在初中数学教材中很多,如实数的绝对值定义也是采用分类法给出的,在这个定义中选择a=0作为分类的标准,在每一类中,其结果都不包含绝对值符号,因此定义也给出了脱去绝对值符号的一种方法。
2.数形结合思想。初一教材引入了数轴,就为数形结合的思想奠定了基础,如有理数的大小比较、相反数的几何意义、绝对值的几何意义等,充分显示出数与形结合起来产生的威力。这种抽象与形象的结合,能使学生的思维得到锻炼。
特别在初二引入直角坐标系以后,数形结合的思想更加得到了完美体现,如函数的图象与函数的性质、利用图象求二元一次方程组的近似解等等。
另外,像点与圆的位置关系、直线与圆的位置关系、圆与圆的位置关系,都是用线段的长短(图形)与距离的大小(数量)来比较确定。又如,勾股定理结论的论证、用三角函数解直角三角形等等都是典型的数形结合的体现。再如,有理数的加法法则、乘法法则,不等式组的解集的确定,都是利用数轴或其它实图归纳总结出来的;实践与探索中行程问题的教学,经常是利用线段图解的方法来引导学生分析题中的数量关系。
在数学教学中,由数想形、以形助数的数形结合思想,具有可以使问题直观呈现的优点,有利于加深学生对知识的识记和理解;在解答数学题时,数形结合,有利于学生分析题中数量之间的关系,丰富表象,引发联想,启迪思维,拓宽思路,迅速找到解决问题的方法,从而提高分析问题和解决问题的能力。抓住数形结合思想教学,不仅能够提高学生数形转化的能力,还可以提高学生迁移思维的能力。
3.化归和转化思想。在实数的运算、解方程(组)、多边形的内角和、几何证明等等的教学中都有让学生对化归思想方法的认识,学生有意无意接受到了化歸思想。如:已知(x+y)2=11, xy=1,求x2+y2的值。显然直接代入无法求解,若先把所求的式子化归到有已知形式的式子(x+y)2-2xy,则易得: 原式=9。又如“多边形的内角和”问题通过分解多边形为三角形来解决,都是化归思想在实际问题中的具体体现。
如在加法的基础上,利用相反数的概念,化归出减法法则,使加、减法统一起来,得到了代数和的概念;在乘法的基础上,利用倒数的概念,化归出除法法则,使互逆的两种运算得到统一。又如,对等腰梯形有关性质的探索,除了教材中利用轴对称方法外,还经常通过作一腰的平行线、作底边上的高、延长两腰相交于一点等方法,把等腰梯形转化到平行四边形和三解形的知识上来。
除此之外,很多知识之间都存在着相互渗透和转化:多元转化为一元、高次转化为低次、分式转化为整式、一般三解形转化为特殊三角形、多边形转化为三角形、几何问题代数解法、恒等的问题用不等式的知识解答等等。
4.比较或类比思想。例如,在因式分解的教学中,通过复习整式乘法,让学生比较这两种运算的异同,明确因式分解与整式乘法是恒等变形,又是互逆运算。如(a+b)(a-b) =a2-b2是整式乘法,a2-b2=(a+b)(a-b)是因式分解。在不等式的解法教学时,可以对比一元一次方程解法:去分母、去括号、移项、合并同类项、化系数为1。这些步骤是一样的。当然,要特别比较化系数为1时两者的不同之处。又如,全等三角形是相似三角形在相似比为1时的特例,两个三角形相似和全等有它特定的内在联系,因此,全等三角形的识别方法可以类比相似三角形的识别方法。
总之,数学思想方法是数学的灵魂和精髓,在数学的学习、探索过程中处处蕴涵着深邃的数学思想方法。在教学过程中,作为引导者、组织者的教师要善于抓住有利时机,引导学生发现、探索、解决数学问题,积极构建符合学生素质发展需要的数学思想方法知识系统。