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【摘要】数学概念是数学知识的基础,抓好数学概念的教学,是促进学生数学思维,提高数学教学质量的关键。本文从自己的教学经验中,就数学概念的引入教学、揭示概念生成过程与本质、设计练习巩固对概念的理解、拓展延伸活用概念等四方面进行了有益的探讨,最后以教学个例的突出表现,验证了重视概念教学的成效。
【关键词】初中数学;概念教学
我校是一所生源相对薄弱的学校,很多学生的家庭生活与学习环境很差,学生的行为习惯与学习习惯很不好。近十年,随着课程教学改革的推进,发现越来越多的孩子不会学数学,害怕学数学,数学成绩两极分化现象日趋严重,分化的时间提早,一般到八年级下学期才出现的分化现象,近几年提早到七年级下学期。学生这些能力的强弱与对数学概念的理解深度紧密相连。只有抓好数学概念的教学,才能使学生全面、正确、深刻地理解概念,提高学生数学思维能力。为此本人在多年的教学中,非常重视概念教学,并就如何在有限的课堂中进行有效的概念教学做了一些初浅的探究,下面与同行们交流。
一、激发兴趣,引入概念
(一)从概念蕴含的文化背景引入
数学家齐民友教授指出:“一种没有相当发达的数学的文化是注定要衰落的,一个不把数学作为一种文化的民族也是注定要衰落的。”数学作为文化的一部分,其最根本的特征是表达一种勇于探索的精神。对数学史的学习,不仅使同学们了解数学家们的成就,感受数学家们为科学事业献身的感人品格,更重要的是通过了解数学的发展历程,探索先人的数学思想,有助于学生理解数学发展的规律。因此,在概念引入时适时介绍数学家成长经历及伟大成就,或从数学发展的轨迹中寻找有用的材料辅助一些概念、定理、公式的学习,这样的课堂教学会生动得多,学生学习就不仅仅得到几个结论,而是获得数学文化的熏陶。比如在二元一次方程组的教学中,先让学生看教材后的“阅读与思考”,一方面使学生了解“一次方程组的古今表示及解法”,更好地领悟方程的本质,即利用未知数构建等式的思想。另一方面可让学生感受更多的数学发展阶段的文化背景与重要价值。又如教《勾股定理》时,先让学生上网或从相关书籍查找资料,了解毕达哥拉斯与《勾股定理》,可以更好地体会勾股定理的文化价值。透过这样的教学设计,课堂上同学们争先恐后地展露自己的发现,抢着说出自己的感想,听讲的同学也深受感染,同学们对数学家执着坚韧刻苦求索精神的敬佩也油然而生。多次这样的教学与交流,本人发现同学们在被潜移默化,原本学习上有畏难情绪的同学变得更坚强,更爱钻题。这样的教学,同学们不仅学到数学更本质的思想方法,而且培养了积极进取的精神。
(二)创设问题情境引入
初中生的思维正处于从具体形象思维到抽象逻辑思维的逐步过渡阶段,数学知识的抽象性与学生认识的具体形象之间存在矛盾,要解决这个矛盾,在初中数学教学活动中,应以问题为主线,充分利用模型、多媒体课件等各种直观教学手段。“直观”是看得见或摸得着的,有时能直接说明问题有时能帮助理解问题,给学生留下深刻的印象和无穷的乐趣。因此,通过创设直观地问题情境来调动学生思维的积极参与,激发其内驱力,使学生真正进入学习状态之中,达到掌握知识、训练思维和提高能力的目的。
如在教“平移”和“旋转”时,本人充分发挥自己的电脑特长和近年对新增电子白板的娴熟操作,利用多媒体课件展示电梯上下移动和公园里摩天轮旋转的视频引入新课,利用白板系统提供的几何图形素材进行直观的图形平移和图形旋转操作,给学生留下深刻印象;教“数轴”时,利用温度计导入新课;讲授梯形等几何图形,利用各种模型教具直观教学。创设形象化的问题情境,要紧密联系学生的生活实际,充分利用模型教具等数学素材,多角度、多方位、多形式地提供丰富表象,使学生更易接受与学会相关数学知识。
(三)从学生思维的最近发展区引入
对于新概念的学习,学生往往有茫然、手足无措的感觉,如果在学习之前,教师能根据维果斯基的“最近发展区”理论,设计学生熟悉的小问题让学生自主复习,自主探究,可以帮助学生较快地从旧知过渡到新知的学习。如教“同类项”概念时,先展示四个式子:(1) (2) (3) (4)-3复习单项式、单项式的系数与次数,巩固了学生对单项式的认识,这是学生的“已有发展区”,复习完毕后分别在原四个式子中加入新的式子让学生辨析:(1) 与 (2) 与 (3) 与 (4)-3与0,让学生观察这四组式子有什么共同特点?这时学生可以通过观察归纳的方法,进行独自研究或小组探讨,寻找“最近发展区”以获得更多的发现从而激发对新知识学习的兴趣。
二、揭示过程,领悟概念本质
(一)重视引导学生归纳概念的特征与符号表达。教学过程中,一方面要尊重学生的认知发展水平,不能超越学生现有的知识经验,但同时又要积极创造条件,促进学生的认知向更高阶段水平发展。另一方面,由于学生进行抽象逻辑思维时,常需要借助直观形象思维或具体动作经验思维。在教学中,要重视直观形象和动作经验的作用,善于利用适当的实物、教具、图形、表格、板书、多媒体课件等,设计活动让学生亲自动手具体操作、做实验等,为学生提供丰富的具体直观背景,使学生在对具体问题的体验中感知概念,形成感性认识,通过对一定数量感性材料的观察、分析,提炼出感性材料的本质属性。如,教“梯形”概念时,先向同学们展示长方形、正方形、梯形、一般四边形的图形纸板,让他们从中找出梯形,并且分别从边、角说出几个图形的共同特征和区别点。凭借小学已有的对基本图形的直观认识,学生很容易就能辨认和叙述出来。接着,老师利用几何画板演示一个不规则的四边形,慢慢拉动它的各边,请同学们观察它的两组对边的变化,并问:两组对边是什么位置时,这个四边形是梯形?通过这样的动态构图过程,同学们很快就能指出梯形的两个本质特征,板书为:
,再用符号叙述:“在梯形ABCD中,AD∥BC,AB与CD不平行”。象这样学生经历对平移、梯形概念的生成过程体验,对概念本质的理解更深刻、记忆更牢固,心情也更愉悦。 (二)重视挖掘概念的内涵与外延,类比相近概念。数学概念是数学思维的基础,要使学生对数学概念有透彻清晰的理解,教学时,教师要引导学生深入剖析概念的实质,弄清概念的内涵与外延,即从质和量两方面去明析概念。如教“垂直”时要明确:①引进垂线的背景:两条相交直线构成的四个角中,有一个是直角,其余三个也是直角,这是概念的内涵。②两条直线互相垂直是两条直线相交的一种特殊情形,即相交包含垂直与不垂直(斜交)两种,这是概念的外延。又如教“函数”时,我是这样逐层剖析的:①“在一个变化过程中,如果有两个变量 和 ”——说明函数是一个动态变化的过程,其中存在两个变量间的依存关系;②“对于 的每一个确定的值”——说明变量 可以先在某个范围内取具体的值。③“ 都有唯一确定的值和它对应”——说明 的值是随 值的确定而确定,并且确定的 值是唯一的。④“那么就说 是自变量, 是因变量,故称 是 的函数”,揭示函数的本质就是两个变量间的变化对应关系。再举实例:汽车以60千米/小时的速度匀速行驶,行驶里程为 千米,行驶时间为 小时。这一运动过程中,速度一定,里程 随着行驶时间 的变化而变化,即 的值越大, 的值也越大。时间 是自变量,里程 是因变量, 是 函数。这样同学们很快就理解了。
三、设计练习,巩固概念
(一)概念的辨析。让学生运用概念的关键特征,在富有变化的情境练习中判断概念的正反例证。如“二元一次方程”是“含有两个未知数并且含未知数的项的次数都是1的方程”,本人展示几个方程: , , , , .问哪一个是二元一次方程?学生完成练习后,错误最多的是:(2)式,认为 的指数是1;(3)式,忽视了概念中“项”的次数为1,而不是字母的指数;(4)式,两处含未知数,误认为有2个未知数。在引导学生点评时,特别重视挖掘“错点”,及时反馈与纠正错误,并归纳为:只有(1)式是二元一次方程;(2)式的分母中含未知数,成了分式方程,而不是整式方程,此时抛出“ 中 的指数不是1,而是-1,是八年级将要学的 ”,这样学生就不再有疑虑了;(3)、(5)式中的项 、 的次数是2,而概念要求“含未知数的‘项’的次数都是1”;(4)式只含有一个未知数 ,是可以进行“移项合并”的。通过练习进一步明析了“二元一次方程是整式方程,分母中不能含有未知数,方程中也不能含有两个未知数相乘的项”。这样的辨析,能使学生更透彻理解概念的本质,克服做题中的易错点。
(二)变式训练。所谓变式,就是使提供给学生的各种感性材料不断变换其表现形式,使非本质属性时有时无,而本质属性保持恒在。恰当运用变式,能使思维不受消极定势的束缚,实现思维方向的灵活转换,使思维呈发散状态。这一步是概念教学中由知识向技能转化的关键,设计的练习要有变化。如在学习《二元一次方程组的解》后,本人设计如下变式题组:
(1)方程组 的解是 ;
(2)分别写出一个解为 的二元一次方程 ,二元一次方程组 ;
(3)已知方程组 ,求 ;
(4)如果 是方程 的解,那么 ;
(5)若关于 的方程组 和 有相同的解,那么 , 。
这组习题中,不变的的本质属性是二元一次方程(组)的解的求法与应用,而题型的展示在不断变化,而且由浅入深,层层深化。第(1)题直接求方程组的解,第(2)题逆向思维,将条件与结论互换,给出方程(组)的解,编写二元一次方程(组),这样答案就变为不确定,有无数个答案,本题就变成开放题了。解决这道题,学生可以先任意给出一个“二元一次”算式,如“ ”,再将 代入计算,求出 的值是2,则“ ”就是其中的1个二元一次方程了;类似的,再给出第2个二元一次方程,如: ,就可以组成方程组 ,教学至此,继续开展1~2分钟的编题游戏:让学生按老师给定的方程(组)的解如 ,接龙式地编写、抢答1个二元一次方程(组),学生会非常积极与高兴,这样既活跃了课堂,又学会做题的方法与算理,从而加深理解“方程(组)的解”的本质。第(3)题可以先求方程组的解,再求代数式的值,这是一般的思维方法,同时也可直接由方程“① - ②”即可得答案,让学生体验概念的应用与解题的思维技巧。第(4)、(5)题是加入字母参数后的对方程(组)的解进一步考究与应用。
四、拓展延伸,活用概念
在数学概念的巩固练习后,可适时地拓展延伸。具体可考虑:一是知识的综合性或解题策略的综合性方面;二是学生易忽略的概念限制条件方面;三是从概念涉及的数学思想或方法等方面。一节课中,在学生的思维难点或易混易错点上多花时间有助于学生的思维训练。
如在学习一元一次不等式的概念、解法后,设计拓展题为:对关于 的方程 的解为正数,那么 的取值范围是( )(A) (B) (C) (D)
初一学生在学不等式时,没有出现象 分母中有字母的情况,但依据:有理数的除法法则中“同号得正,异号得负”判断符号的方法和分数有意义的条件可知,分母 且 ,由此可得公共解集为 ,故答案为(C)。本题是带字母参数的方程、不等式(组)的解法和正数、分数定义及有理数除法法则等知识的综合运用,虽不是很难,但涉及知识点多,若有一个环节模糊不清,就解不出来或出错。
五、立足概念教学,促学生成绩提高
在多年的教学实践中,我坚持从概念教学抓起,针对学生的基础差、领会能力低、自卑心理重的特点,本人的概念教学一般进度比较慢,主要求稳求实,重视基础知识,根据课标的具体要求,大胆地活用教材,选取适合学生的生活背景,切合本班学生思维发展特点的素材优化概念教学设计,通过课堂活动帮助学生领悟数学概念的实质,使学生在参与的过程中产生内心的体验和创造。在课堂教学和课外辅导中,有针对性地对他们进行数学概念的强化理解、分析,对数学符号的应用与逻辑推理等的思维过程强化训练,让他们多说多写,及时面批面改。这样这些同学学习数学的主动性和积极性明显提高,畏难情绪逐步减少,数学的运算能力、口头表达和符号表达能力等方面都有显著提高,他们的数学成绩不断进步,从初一下学期起直冲年级前列,直至毕业。学生的进步,证实了对大面积基础薄弱的学生来说,抓好数学基本概念教学,对提高学生数学成绩与能力,是非常有效的。
【关键词】初中数学;概念教学
我校是一所生源相对薄弱的学校,很多学生的家庭生活与学习环境很差,学生的行为习惯与学习习惯很不好。近十年,随着课程教学改革的推进,发现越来越多的孩子不会学数学,害怕学数学,数学成绩两极分化现象日趋严重,分化的时间提早,一般到八年级下学期才出现的分化现象,近几年提早到七年级下学期。学生这些能力的强弱与对数学概念的理解深度紧密相连。只有抓好数学概念的教学,才能使学生全面、正确、深刻地理解概念,提高学生数学思维能力。为此本人在多年的教学中,非常重视概念教学,并就如何在有限的课堂中进行有效的概念教学做了一些初浅的探究,下面与同行们交流。
一、激发兴趣,引入概念
(一)从概念蕴含的文化背景引入
数学家齐民友教授指出:“一种没有相当发达的数学的文化是注定要衰落的,一个不把数学作为一种文化的民族也是注定要衰落的。”数学作为文化的一部分,其最根本的特征是表达一种勇于探索的精神。对数学史的学习,不仅使同学们了解数学家们的成就,感受数学家们为科学事业献身的感人品格,更重要的是通过了解数学的发展历程,探索先人的数学思想,有助于学生理解数学发展的规律。因此,在概念引入时适时介绍数学家成长经历及伟大成就,或从数学发展的轨迹中寻找有用的材料辅助一些概念、定理、公式的学习,这样的课堂教学会生动得多,学生学习就不仅仅得到几个结论,而是获得数学文化的熏陶。比如在二元一次方程组的教学中,先让学生看教材后的“阅读与思考”,一方面使学生了解“一次方程组的古今表示及解法”,更好地领悟方程的本质,即利用未知数构建等式的思想。另一方面可让学生感受更多的数学发展阶段的文化背景与重要价值。又如教《勾股定理》时,先让学生上网或从相关书籍查找资料,了解毕达哥拉斯与《勾股定理》,可以更好地体会勾股定理的文化价值。透过这样的教学设计,课堂上同学们争先恐后地展露自己的发现,抢着说出自己的感想,听讲的同学也深受感染,同学们对数学家执着坚韧刻苦求索精神的敬佩也油然而生。多次这样的教学与交流,本人发现同学们在被潜移默化,原本学习上有畏难情绪的同学变得更坚强,更爱钻题。这样的教学,同学们不仅学到数学更本质的思想方法,而且培养了积极进取的精神。
(二)创设问题情境引入
初中生的思维正处于从具体形象思维到抽象逻辑思维的逐步过渡阶段,数学知识的抽象性与学生认识的具体形象之间存在矛盾,要解决这个矛盾,在初中数学教学活动中,应以问题为主线,充分利用模型、多媒体课件等各种直观教学手段。“直观”是看得见或摸得着的,有时能直接说明问题有时能帮助理解问题,给学生留下深刻的印象和无穷的乐趣。因此,通过创设直观地问题情境来调动学生思维的积极参与,激发其内驱力,使学生真正进入学习状态之中,达到掌握知识、训练思维和提高能力的目的。
如在教“平移”和“旋转”时,本人充分发挥自己的电脑特长和近年对新增电子白板的娴熟操作,利用多媒体课件展示电梯上下移动和公园里摩天轮旋转的视频引入新课,利用白板系统提供的几何图形素材进行直观的图形平移和图形旋转操作,给学生留下深刻印象;教“数轴”时,利用温度计导入新课;讲授梯形等几何图形,利用各种模型教具直观教学。创设形象化的问题情境,要紧密联系学生的生活实际,充分利用模型教具等数学素材,多角度、多方位、多形式地提供丰富表象,使学生更易接受与学会相关数学知识。
(三)从学生思维的最近发展区引入
对于新概念的学习,学生往往有茫然、手足无措的感觉,如果在学习之前,教师能根据维果斯基的“最近发展区”理论,设计学生熟悉的小问题让学生自主复习,自主探究,可以帮助学生较快地从旧知过渡到新知的学习。如教“同类项”概念时,先展示四个式子:(1) (2) (3) (4)-3复习单项式、单项式的系数与次数,巩固了学生对单项式的认识,这是学生的“已有发展区”,复习完毕后分别在原四个式子中加入新的式子让学生辨析:(1) 与 (2) 与 (3) 与 (4)-3与0,让学生观察这四组式子有什么共同特点?这时学生可以通过观察归纳的方法,进行独自研究或小组探讨,寻找“最近发展区”以获得更多的发现从而激发对新知识学习的兴趣。
二、揭示过程,领悟概念本质
(一)重视引导学生归纳概念的特征与符号表达。教学过程中,一方面要尊重学生的认知发展水平,不能超越学生现有的知识经验,但同时又要积极创造条件,促进学生的认知向更高阶段水平发展。另一方面,由于学生进行抽象逻辑思维时,常需要借助直观形象思维或具体动作经验思维。在教学中,要重视直观形象和动作经验的作用,善于利用适当的实物、教具、图形、表格、板书、多媒体课件等,设计活动让学生亲自动手具体操作、做实验等,为学生提供丰富的具体直观背景,使学生在对具体问题的体验中感知概念,形成感性认识,通过对一定数量感性材料的观察、分析,提炼出感性材料的本质属性。如,教“梯形”概念时,先向同学们展示长方形、正方形、梯形、一般四边形的图形纸板,让他们从中找出梯形,并且分别从边、角说出几个图形的共同特征和区别点。凭借小学已有的对基本图形的直观认识,学生很容易就能辨认和叙述出来。接着,老师利用几何画板演示一个不规则的四边形,慢慢拉动它的各边,请同学们观察它的两组对边的变化,并问:两组对边是什么位置时,这个四边形是梯形?通过这样的动态构图过程,同学们很快就能指出梯形的两个本质特征,板书为:
,再用符号叙述:“在梯形ABCD中,AD∥BC,AB与CD不平行”。象这样学生经历对平移、梯形概念的生成过程体验,对概念本质的理解更深刻、记忆更牢固,心情也更愉悦。 (二)重视挖掘概念的内涵与外延,类比相近概念。数学概念是数学思维的基础,要使学生对数学概念有透彻清晰的理解,教学时,教师要引导学生深入剖析概念的实质,弄清概念的内涵与外延,即从质和量两方面去明析概念。如教“垂直”时要明确:①引进垂线的背景:两条相交直线构成的四个角中,有一个是直角,其余三个也是直角,这是概念的内涵。②两条直线互相垂直是两条直线相交的一种特殊情形,即相交包含垂直与不垂直(斜交)两种,这是概念的外延。又如教“函数”时,我是这样逐层剖析的:①“在一个变化过程中,如果有两个变量 和 ”——说明函数是一个动态变化的过程,其中存在两个变量间的依存关系;②“对于 的每一个确定的值”——说明变量 可以先在某个范围内取具体的值。③“ 都有唯一确定的值和它对应”——说明 的值是随 值的确定而确定,并且确定的 值是唯一的。④“那么就说 是自变量, 是因变量,故称 是 的函数”,揭示函数的本质就是两个变量间的变化对应关系。再举实例:汽车以60千米/小时的速度匀速行驶,行驶里程为 千米,行驶时间为 小时。这一运动过程中,速度一定,里程 随着行驶时间 的变化而变化,即 的值越大, 的值也越大。时间 是自变量,里程 是因变量, 是 函数。这样同学们很快就理解了。
三、设计练习,巩固概念
(一)概念的辨析。让学生运用概念的关键特征,在富有变化的情境练习中判断概念的正反例证。如“二元一次方程”是“含有两个未知数并且含未知数的项的次数都是1的方程”,本人展示几个方程: , , , , .问哪一个是二元一次方程?学生完成练习后,错误最多的是:(2)式,认为 的指数是1;(3)式,忽视了概念中“项”的次数为1,而不是字母的指数;(4)式,两处含未知数,误认为有2个未知数。在引导学生点评时,特别重视挖掘“错点”,及时反馈与纠正错误,并归纳为:只有(1)式是二元一次方程;(2)式的分母中含未知数,成了分式方程,而不是整式方程,此时抛出“ 中 的指数不是1,而是-1,是八年级将要学的 ”,这样学生就不再有疑虑了;(3)、(5)式中的项 、 的次数是2,而概念要求“含未知数的‘项’的次数都是1”;(4)式只含有一个未知数 ,是可以进行“移项合并”的。通过练习进一步明析了“二元一次方程是整式方程,分母中不能含有未知数,方程中也不能含有两个未知数相乘的项”。这样的辨析,能使学生更透彻理解概念的本质,克服做题中的易错点。
(二)变式训练。所谓变式,就是使提供给学生的各种感性材料不断变换其表现形式,使非本质属性时有时无,而本质属性保持恒在。恰当运用变式,能使思维不受消极定势的束缚,实现思维方向的灵活转换,使思维呈发散状态。这一步是概念教学中由知识向技能转化的关键,设计的练习要有变化。如在学习《二元一次方程组的解》后,本人设计如下变式题组:
(1)方程组 的解是 ;
(2)分别写出一个解为 的二元一次方程 ,二元一次方程组 ;
(3)已知方程组 ,求 ;
(4)如果 是方程 的解,那么 ;
(5)若关于 的方程组 和 有相同的解,那么 , 。
这组习题中,不变的的本质属性是二元一次方程(组)的解的求法与应用,而题型的展示在不断变化,而且由浅入深,层层深化。第(1)题直接求方程组的解,第(2)题逆向思维,将条件与结论互换,给出方程(组)的解,编写二元一次方程(组),这样答案就变为不确定,有无数个答案,本题就变成开放题了。解决这道题,学生可以先任意给出一个“二元一次”算式,如“ ”,再将 代入计算,求出 的值是2,则“ ”就是其中的1个二元一次方程了;类似的,再给出第2个二元一次方程,如: ,就可以组成方程组 ,教学至此,继续开展1~2分钟的编题游戏:让学生按老师给定的方程(组)的解如 ,接龙式地编写、抢答1个二元一次方程(组),学生会非常积极与高兴,这样既活跃了课堂,又学会做题的方法与算理,从而加深理解“方程(组)的解”的本质。第(3)题可以先求方程组的解,再求代数式的值,这是一般的思维方法,同时也可直接由方程“① - ②”即可得答案,让学生体验概念的应用与解题的思维技巧。第(4)、(5)题是加入字母参数后的对方程(组)的解进一步考究与应用。
四、拓展延伸,活用概念
在数学概念的巩固练习后,可适时地拓展延伸。具体可考虑:一是知识的综合性或解题策略的综合性方面;二是学生易忽略的概念限制条件方面;三是从概念涉及的数学思想或方法等方面。一节课中,在学生的思维难点或易混易错点上多花时间有助于学生的思维训练。
如在学习一元一次不等式的概念、解法后,设计拓展题为:对关于 的方程 的解为正数,那么 的取值范围是( )(A) (B) (C) (D)
初一学生在学不等式时,没有出现象 分母中有字母的情况,但依据:有理数的除法法则中“同号得正,异号得负”判断符号的方法和分数有意义的条件可知,分母 且 ,由此可得公共解集为 ,故答案为(C)。本题是带字母参数的方程、不等式(组)的解法和正数、分数定义及有理数除法法则等知识的综合运用,虽不是很难,但涉及知识点多,若有一个环节模糊不清,就解不出来或出错。
五、立足概念教学,促学生成绩提高
在多年的教学实践中,我坚持从概念教学抓起,针对学生的基础差、领会能力低、自卑心理重的特点,本人的概念教学一般进度比较慢,主要求稳求实,重视基础知识,根据课标的具体要求,大胆地活用教材,选取适合学生的生活背景,切合本班学生思维发展特点的素材优化概念教学设计,通过课堂活动帮助学生领悟数学概念的实质,使学生在参与的过程中产生内心的体验和创造。在课堂教学和课外辅导中,有针对性地对他们进行数学概念的强化理解、分析,对数学符号的应用与逻辑推理等的思维过程强化训练,让他们多说多写,及时面批面改。这样这些同学学习数学的主动性和积极性明显提高,畏难情绪逐步减少,数学的运算能力、口头表达和符号表达能力等方面都有显著提高,他们的数学成绩不断进步,从初一下学期起直冲年级前列,直至毕业。学生的进步,证实了对大面积基础薄弱的学生来说,抓好数学基本概念教学,对提高学生数学成绩与能力,是非常有效的。