谈初中数学教学中的数学思想

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  摘 要:初中数学中主要的数学思想有数形结合的思想、分类讨论的思想、整体思想、化归的思想、转化的思想、归纳的思想、类比的思想、函数的思想、方程与函数的思想等方法。文章就各种思想方法的运用阐述自己的认识。
  关键词:初中;数学教学;数学思想
  【中图分类号】 G623.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1671-8437(2015)01-0022-02
  数学学习离不开思维,在初中数学教学中逐步渗透数学思想方法,培养思维能力,形成良好的数学思维习惯,既符合新的课程标准,也是进行数学素质教育的一个切入点。数学思想和方法是数学知识的精髓,又是知识转化为能力的桥梁。目前初中阶段的主要数学思想方法有:数形结合的思想、分类讨论的思想、整体思想、化归的思想、转化的思想、归纳的思想、类比的思想、函数的思想、方程与函数的思想方法等。
  提高学生的数学素质,指导学生学习数学方法,必须指导学生紧紧抓住掌握数学思想方法,这也是数学教学中的最重要的一环。在初中数学教材中集中了大量的优秀例题和习题,它们所体现的数学知识和数学方法固然重要,但其蕴涵的数学思想却更显重要,作为一线教师,要善于挖掘例题、习题的潜在功能。
  1 数形结合的思想
  数形结合是初中数学新课程所渗透的重要思想方法之一,数形结合既是一个重要的数学思想,也是一种常用的解题策略。一方面,许多数量关系的抽象概念和解析式,若赋予几何意义,往往变得非常直观形象;另一方面,一些图形的属性又可通过数量关系的研究,使得图形的性质更丰富、更精准、更深刻。这种“数”与“形”的相互转换、相互渗透,不仅可以使一些题目的解决简捷明快,同时还可大大开拓我们的解题思路。可以这样说,数形结合不仅是探求思路的“慧眼”,而且是深化思维的有力“杠杆”。
  由“形”到“数”的转化,往往比较明显,而由“数”到“形”的转化却需要转化的意识。因此,数形结合的思想的使用往往偏重于由“数”到“形”的转化。数学是研究现实世界空间形式和数量关系的科学,因而数学研究总是围绕着数与形进行的。“数”就是方程、函数、不等式及表达式,代数中的一切内容;“形”就是图形、图象、曲线等。数形结合的本质是数量关系决定了几何图形的性质,几何图形的性质反映了数量关系。数形结合就是抓住数与形之间的内在联系,以“形”直观地表达数,以“数”精确地研究形。
  “数”是数量关系的体现,而“形”则是空间形式的体现,它们两者既有对立的一面,又有统一的一面。我们在研究数量关系时,有时要借助于图形直观地去研究,而在研究图形时,又常常借助于线段或角的数量关系去探求。数形结合思想是指将数与图形结合起来解决问题的一种思维方式。数和式是问题的抽象和概括,图形和图像是问题的具体和直观的反映。因此,数和形是研究数学的两个侧面,利用数形结合,常常可以使所要研究的问题化难为易,使复杂问题简单化、抽象问题具体化。华罗庚曾说:“数缺形时少直觉,形缺数时难入微。”通过深入的观察、联想,由形思数,由数想形,利用图形的直观诱发直觉。
  2 分类讨论的思想
  分类讨论思想是自然科学乃至社会科学研究中的基本逻辑方法,当被研究的问题包含多种可能的情况不能一概而论时,就要按照可能出现的各种情况进行分类讨论,从而得出各种情况下的结论,这种处理问题的思维方法就是分类讨论思想。
  分类讨论的思想已渗透到中学数学的各个方面,如概念的定义、定理的证明、法则的推导等,也渗透到问题的具体解决之中,如含有绝对值符号的代数式的处理、根式的化简、图形的讨论等,这些问题若不分类讨论,就会无从着手或顾此失彼,导致错误的发生。
  在渗透分类讨论思想的过程中,首要的是分类。教师要培养学生分类的意识,然后才能引导学生在分类的基础上进行讨论。我们仔细分析教材时应该不难发现,教材对于分类讨论思想的渗透是一直坚持而又明显的。比如在研究相反数、绝对值、有理数的乘法运算的符号法则等都是按有理数分成正数、负数、零三类分别研究的;在研究加、减、乘、除四种运算法则时也是按照同号、异号、与零运算这三类分别研究的;而在初中几何教学中,用分类讨论思想进行了角的分类,点和直线的位置关系的分类,两条直线位置关系的分类;在二次函数教学中将函数图象分为开口方向向上、向下,单调递增、递减来进行研究;在圆的教学中按圆心距与两圆半径之间的大小关系将两圆的位置关系进行了分类。从功能上看,这种分类讨论思想可以避免漏解、错解情况的出现,从学生的思维品质上看,分类讨论思想有利于培养学生的思维严谨性与逻辑性。渗透分类讨论的思想方法,对培养学生全面观察事物,灵活处理问题的能力有积极促进作用。
  3 整体思想
  整体思想在初中教材中体现突出,如在实数运算中,常把数字与前面的“+,-”符号看成一个整体进行处理;又如用字母表示数就充分体现了整体思想,即一个字母不仅代表一个数,而且能代表一系列的数或由许多字母构成的式子等;再如整式运算中往往可以把某一个式子看作一个整体来处理,如:(a+b+c)2=[(a+b)+c]2视(a+b)为一个整体展开等等,这些对培养学生良好的思维品质,提高解题效率是一个极好的机会。
  4 化归思想
  化归思想是数学思想方法体系主梁之一。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归思想。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,这都是化归思想在实际问题中的具体体现;再如解方程(组)通过“消元”、“降次”最后求出方程(组)的解等也体现了化归思想,化归思想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转化、复杂问题向简单问题转化、未知问题向已知问题转化、抽象问题向具体问题转化等。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。   5 转化的思想
  除此之外,很多知识之间都存在着相互渗透和转化,如: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。
  6 方程的思想
  方程思想是初等代数思想方法的主体,应用十分广泛,可谓数学大厦基石之一,在众多的数学思想中显得十分重要。所谓方程思想,主要是指通过已知和未知的联系,建立起方程或方程组,通过解方程或方程组,求出未知量的值,从而使问题得以解决的思想方法。
  运用方程思想求解的题目在中考试题中随处可见,方程思想是指借助解方程来求出未知量的一种解题策略,同时,方程思想也是我们求解有关图形中的线段、角的大小的重要方法。如已知线段AC:AB:BC=3:5:7,且AC+AB=16cm,求线段BC的长。对于这个题,我们可以设AC=3x,则AB=5x,BC=7x,因为AC+AB=16cm,所以3x+5x=16cm,解得x=2,因此BC=7x=14cm。在初中数学教学中,我们发现教材中大量出现方程思想,如列方程解应用题,求函数解析式,利用根的判别式关系求字母系数的值等。教学时,可有意识地引导学生发现等量关系从而建立方程。如讲“利用待定系数法确定二次函数解析式”时,可启发学生去发现确定解析式的关键是求出各项系数,可把他们看成三个“未知量”,告诉学生利用方程思想来解决,那学生就会自觉地去找三个等量关系建立方程组。在这里如果单讲解题步骤,就会显得呆板、僵硬,学生只知其然,不知其所以然。与此同时,还要注意渗透其他与方程思想有密切关系的数学思想,诸如换元、消元、降次、函数、转化、整体、分类等思想,这样可起到拨亮一盏灯,照亮一大片的作用。
  在初中数学“列方程解决实际问题”的教学中,已经提出不再以题型进行分类,而着重强调对实际问题的数量关系的分析,突出解决问题的策略。我想这样的设计与安排正好就应和了我们对方程思想方法的渗透。我们在授课中可以引导学生借助图表、示意图、线段图来分析题意,寻找已知量和未知量的关系。而它们之间的那个相等关系实际上就是方程模型,只要能把各个量带入方程模型,问题就能得到解决了。另外我认为,方程的思想方法作为一种建模能力,应该体现在学生能自觉地去运用这种方法、手段(模型),这就要求我们能引导学生从身边的实际问题出发自行创设、研究、运用方程。
  总之,在数学教学中,只要切切实实把握好上述几个典型的数学思想,同时注意渗透的过程,依据课本内容和学生的认知水平,从初一开始就有计划的渗透,就一定能提高学生的学习效率和数学能力。
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