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类比法是人们探索问题、发现问题、解决问题的一个非常有效的方法。学生在运用类比法解决相关问题时候,似乎驾轻就熟,但实质上存在许多盲区和错误。
类比法在学生中存在的主要问题
1.形式上的类比构成错误。如:在解分式不等式时,学生会把分式不等式类比为分式方程来解。
例1: 解不等式[2x 1x-2]>1
分析:分式問题整式化,不少同学会将不等式的两边同时乘以[x-2],这样就导致结果错误,因为我们没有办法明确[x-2]的正负。若[x-2]是正的,不等号不发生改变;如果[x-2]是负的,不等号要发生改变。
解:∵[2x 1x-2]>1
∴[2x 1x-2]-1>0
∴[x 3x-2]>0
∴([x 3])([x-2])>0
解得:[x]>2或[x]<-3
故原不等式的解集为:{[x]|[x]>2或[x]<-3}
如果学生类比方程的解法来解分式不等式,那么就会得到错误的结果。
2.学生没有良好的认知结构,导致结论目标发生偏差。如:在平面中,我们有熟悉的结论——同一个平面内,一条直线与两条平行直线中的一条相交,则必与另一条直线相交。如果类比到空间中,则显然不成立。再如:在平面内,若两条直线同时与第三条直线垂直,则这两条直线平行。类比到空间中,则此结论亦错误。
3.类比法是一种猜想,仅简单地用类比的过程代替证明的过程,容易得到一个错误的结论。
例2:判断下列椭圆和圆的交点个数:
2[x]2 [y]2=8,([x 2])2 [y]2=15
错解:联立方程
[2x2 y2=8(x 2)2 y2=15]
两式相减消去y,得[x]2-4[x] 3=0
由△>0,得方程有两个不同的解,则椭圆与圆有两个交点。之所以会产生上述的错误,是因为学生在解题时“生搬硬套”,没有认真考虑本道题的特点,盲目类比直线与圆锥曲线的位置关系造成的。
4.消极的定势思维影响,引起负迁移效果,导致表面的类比错误。如许多学生会把求函数的“零点”与求函数与[x]轴“交点”坐标类比,从而导致结果错误。
类比法教学对策
数学家波利亚曾经说过,选出一个类似的、较容易的问题,去解决它,改造它的解法,以便它可以作为一个模型,之后,利用刚建立起来的模型,以达到原来问题的解决。如何有效解决数学中的类比问题,需要做到以下几点:
1.要有正确的类比思维过程
(1)平面中的性质正确地类比到空间中
在运用类比法解决问题中,平面几何与立体几何作类比是常见题型。如何正确地进行类比呢?
例3:(2009年江苏,8)在平面上,若两个正三角形的边长的比是1:2,则它们的面积比为1:4,类似地,在空间,若两个正四面体的棱长的比为1:2,则它们的体积比为 。
解:在空间,若两个正四面体的棱长比为1:2,则它们的底面积之比为1:4,又它们的高之比为1:2,所以它们的体积之比为1:8。
教学中理清平面与空间基本元素、基本量之间,基本图形之间的关系才能认识事物的性质与规律,注意善于运用类比的思想可以帮助学生复习旧知,巩固新知,从而建立良好的认知结构。
(2)在代数中要有缜密的类比推理
例4:定义“等和数列”:在一个数列中,如果每一项与它的后一项的和都为同一个常数,那么这个数列叫作等和数列,这个常数叫作数列的公和。已知数列[an]是等和数列,且[a]1=2,公和为5,那么[a]15的值为 ,这个数列的前n项和Sn的计算公式为 。
分析:本题以“等和数列”为载体,解决的关键是类比所学的等差数列的相关知识及其解题经验,突出创新能力的考察,根据事物之间共同的属性来解决问题。
2.数学思想、方法的类比要合理有效
(1)公式、概念、定理的教学
数学中,有许多公式,概念、定理性质的教学,它们中许多可以相互之间找到影子或者痕迹,所以在授课的时候,教师设计问题必须层层深入,环环相扣,引导学生由表及里深入思考,让学生类比猜出所学新知识的内容,使学生由被动学习变主动学习。如在学习等比数列相关知识的时候,可以类比等差数列学习过程,通过公式的结构相似来记忆等比数列中的公式。再如学习柱体体积公式,可以类比推导锥体体积公式,再如椭圆与双曲线的教学等。
(2)运用生活中的事物或现象进行类比教学
在讲分式不等式的性质“若[a]>[b]>0,[b ca c]>[ba]”时,我们用学生比较熟知的生活常识“糖水加糖甜又甜”来做类比,非常形象生动,学生也易理解,且记得住。但运用类比这种方法时,要正确掌握概念和性质的本质,有区别地认识他们的某种相似,如果上述题目中,把条件“[a]>[b]>0”去掉,就是一个错误的结论。
(3)“数”与“形”相互推测,做到合理类比
例5:已知[ab c]=[bc a]=[ca b]=[K],求[K]的值。
解:由已知,可设直线[l1]:[ax] [by] [c]=0和直线[l2]:([b] [c])[x] ([c] [a])[y] [a] [b] 0重合,从而([a] [b] [c])([x] [y] [1])=0
故当([a] [b] [c])=0时,[K]=-1;[a] [b] [c]≠0时,[K]=[12]。上述例题中,数与形相互类比,相得益彰,可以使问题迅速得到解决。
类比是数学发现和创造的一种思维方法,特别是在把已知事物的性质推广到类似事物方面有重大作用。在教学中,类比法是一把双刃剑,合理地运用类比法,对提高学生的学习兴趣,思维的发展及能力的提高有着非常大的作用。
(本文系江苏省教育科学“十三五”规划课题2016年度课题(课题立项号D/2016/02/07)“普通高中自主课堂的个性品质与文化境界”的研究成果。)
(作者单位:江苏省南通市通州区金沙中学)
类比法在学生中存在的主要问题
1.形式上的类比构成错误。如:在解分式不等式时,学生会把分式不等式类比为分式方程来解。
例1: 解不等式[2x 1x-2]>1
分析:分式問题整式化,不少同学会将不等式的两边同时乘以[x-2],这样就导致结果错误,因为我们没有办法明确[x-2]的正负。若[x-2]是正的,不等号不发生改变;如果[x-2]是负的,不等号要发生改变。
解:∵[2x 1x-2]>1
∴[2x 1x-2]-1>0
∴[x 3x-2]>0
∴([x 3])([x-2])>0
解得:[x]>2或[x]<-3
故原不等式的解集为:{[x]|[x]>2或[x]<-3}
如果学生类比方程的解法来解分式不等式,那么就会得到错误的结果。
2.学生没有良好的认知结构,导致结论目标发生偏差。如:在平面中,我们有熟悉的结论——同一个平面内,一条直线与两条平行直线中的一条相交,则必与另一条直线相交。如果类比到空间中,则显然不成立。再如:在平面内,若两条直线同时与第三条直线垂直,则这两条直线平行。类比到空间中,则此结论亦错误。
3.类比法是一种猜想,仅简单地用类比的过程代替证明的过程,容易得到一个错误的结论。
例2:判断下列椭圆和圆的交点个数:
2[x]2 [y]2=8,([x 2])2 [y]2=15
错解:联立方程
[2x2 y2=8(x 2)2 y2=15]
两式相减消去y,得[x]2-4[x] 3=0
由△>0,得方程有两个不同的解,则椭圆与圆有两个交点。之所以会产生上述的错误,是因为学生在解题时“生搬硬套”,没有认真考虑本道题的特点,盲目类比直线与圆锥曲线的位置关系造成的。
4.消极的定势思维影响,引起负迁移效果,导致表面的类比错误。如许多学生会把求函数的“零点”与求函数与[x]轴“交点”坐标类比,从而导致结果错误。
类比法教学对策
数学家波利亚曾经说过,选出一个类似的、较容易的问题,去解决它,改造它的解法,以便它可以作为一个模型,之后,利用刚建立起来的模型,以达到原来问题的解决。如何有效解决数学中的类比问题,需要做到以下几点:
1.要有正确的类比思维过程
(1)平面中的性质正确地类比到空间中
在运用类比法解决问题中,平面几何与立体几何作类比是常见题型。如何正确地进行类比呢?
例3:(2009年江苏,8)在平面上,若两个正三角形的边长的比是1:2,则它们的面积比为1:4,类似地,在空间,若两个正四面体的棱长的比为1:2,则它们的体积比为 。
解:在空间,若两个正四面体的棱长比为1:2,则它们的底面积之比为1:4,又它们的高之比为1:2,所以它们的体积之比为1:8。
教学中理清平面与空间基本元素、基本量之间,基本图形之间的关系才能认识事物的性质与规律,注意善于运用类比的思想可以帮助学生复习旧知,巩固新知,从而建立良好的认知结构。
(2)在代数中要有缜密的类比推理
例4:定义“等和数列”:在一个数列中,如果每一项与它的后一项的和都为同一个常数,那么这个数列叫作等和数列,这个常数叫作数列的公和。已知数列[an]是等和数列,且[a]1=2,公和为5,那么[a]15的值为 ,这个数列的前n项和Sn的计算公式为 。
分析:本题以“等和数列”为载体,解决的关键是类比所学的等差数列的相关知识及其解题经验,突出创新能力的考察,根据事物之间共同的属性来解决问题。
2.数学思想、方法的类比要合理有效
(1)公式、概念、定理的教学
数学中,有许多公式,概念、定理性质的教学,它们中许多可以相互之间找到影子或者痕迹,所以在授课的时候,教师设计问题必须层层深入,环环相扣,引导学生由表及里深入思考,让学生类比猜出所学新知识的内容,使学生由被动学习变主动学习。如在学习等比数列相关知识的时候,可以类比等差数列学习过程,通过公式的结构相似来记忆等比数列中的公式。再如学习柱体体积公式,可以类比推导锥体体积公式,再如椭圆与双曲线的教学等。
(2)运用生活中的事物或现象进行类比教学
在讲分式不等式的性质“若[a]>[b]>0,[b ca c]>[ba]”时,我们用学生比较熟知的生活常识“糖水加糖甜又甜”来做类比,非常形象生动,学生也易理解,且记得住。但运用类比这种方法时,要正确掌握概念和性质的本质,有区别地认识他们的某种相似,如果上述题目中,把条件“[a]>[b]>0”去掉,就是一个错误的结论。
(3)“数”与“形”相互推测,做到合理类比
例5:已知[ab c]=[bc a]=[ca b]=[K],求[K]的值。
解:由已知,可设直线[l1]:[ax] [by] [c]=0和直线[l2]:([b] [c])[x] ([c] [a])[y] [a] [b] 0重合,从而([a] [b] [c])([x] [y] [1])=0
故当([a] [b] [c])=0时,[K]=-1;[a] [b] [c]≠0时,[K]=[12]。上述例题中,数与形相互类比,相得益彰,可以使问题迅速得到解决。
类比是数学发现和创造的一种思维方法,特别是在把已知事物的性质推广到类似事物方面有重大作用。在教学中,类比法是一把双刃剑,合理地运用类比法,对提高学生的学习兴趣,思维的发展及能力的提高有着非常大的作用。
(本文系江苏省教育科学“十三五”规划课题2016年度课题(课题立项号D/2016/02/07)“普通高中自主课堂的个性品质与文化境界”的研究成果。)
(作者单位:江苏省南通市通州区金沙中学)