高中数学知识体系间的内在联系

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  摘要:事物联系性这一普遍规律在高中数学知识中显而易见,这一规律的运用能更好地把握内在知识体系。数学基础知识、思想方法一直以来都是常规数学考核中的关键,也是每年高考的关键,若能熟练够掌握基础知识、灵活运用思想方法并探索其中规律,就对高中数学理解更全面和深刻,有弹性和体系性。下文结合高中数学部分知识总结一些看法,以供相关从业人员参考。
  关键词:高中数学;事物联系性;知识体系;思想方法
  有意识地运用事物联系性观点,通过分析、类比、归纳等去领会诸多知识,并将各种思想迁移在不同的知识和解题中,高中数学就变得更容易掌握。
  一、无处不在的集合观点
  高中数学、大学数学的很多分支,都先得学习集合,集合的重要性可见一斑。
  集合表达的规范性、严谨性、简洁性就注定集合是数学知识的一种直接的、规范的描述方式,函数、三角、立体几何等诸多相关概念、定理的表达在集合语言的使用下才相对明确,有了明确的研究对象和范畴。准确把握集合语言于提高思维的严谨性,提升对概念、定理等的解读能力和判断能力。
  集合思想更是无处不在,认知对象的归纳、知识结构、层次、体系的形成。好比电脑需要分盘储存东西,而不是全部东西铺在桌面上,好比生活中买书,先买了几本,后来逐渐又买,书多了就想着去整理书房,对书进行归类和分类,都是集合思想的体现。数学教师在教学中可以运用集合思想建立数学概念系统,或者在复习教学中帮助与引导学生归纳、整理数学知识,帮助学生养成这样一种集合的意识与习惯,即善于把在某些方面有类似性质的对象(或满足某一条件的对象)放在一起视为一个集合,然后利用集合的有关概念或通过集合的有关计算来研究和解决问题,逐渐培养学生对事物的处理、分类、判断意识,形成一定的素养,这不仅对现在所学的高中数学有利,对其它科目也有利,甚至对将来的学习与工作问题的解决都是多了一种思考与处理方式。
  二、函数是主线
  高中数学的知识网络中函数是主线。函数源于研究事物运动变化规律的需要,刻画了一个变量随着另一个变量的变化状态,也可抽象概括地说函数给出一个数集到另一个数集的对应关系,广泛地讲,数可以看成特殊的函數,数的运算可以看成特殊的二元函数,有变量的地方可以涉及到函数,这样导致了高中的很多知识离不开函数这一条主线。函数的性质及几种初等函数,几乎贯穿了整个高中数学,乃至大学里也需要这些作为基础知识。
  在此仅仅说一下二次函数的“神通”,一元二次函数、方程、不等式,遍布于高中数学的每个角落,从高中数学知识体系的纵向来讲,二次函数模型在基本不等式、等差数列求和公式、向量的数量积、余弦定理、圆锥曲线、方差计算等内容中直接运用,还有很多情形下,即使不是二次函数模型,也可通过适当换元后转化为二次函数模型。然而,这三个“二次”内部更是关系密切,是一体的,可以更直观地将三者展现在二次函数的图象上,这样将问题活灵活现,有助于动态分析解决一些稍难的题目。数学好玩,有时候本来说的就是一个本质,比如函数的零点、方程的根、图象与横轴交点的横坐标,只是三种不同的形态,或者说三种不同的语言表达。
  函数与方程的思想更是应用广泛,不仅仅体现在知识的呈现上,在解题策略上也常常需要构造函数模型或者建立方程。
  三、描述周期现象的三角函数
  三角函数是描述周而复始运动变化现象的数学模型,三角函数最特殊的性质就是它的周期性,解决很多问题时要惦记着这一性质,才不会出错,对于初学者来讲难点就在于此。除此之外,其他性质或者说研究方式和其它的基本初等函数是一致的,比如直观的图象法,无论是结合三角函数图象还是特有的单位圆法都是同样有效的,都可以用于理解各种公式和直观解题。
  正弦函数、余弦函数是源于圆周运动的周期函数,余弦比正弦先走了个周期,即。它们的性质和相关公式都几乎相应出现,学习时要注意类比与整合。
  解三角形、复数、曲线的参数方程、不等式等问题,都涉及到三角函数,物理上一些具有周期性的问题,比如圆周运动、简谐运动、机械波、交流电等都用到三角函数的知识。解决有些问题时,问题中虽然没提到角,但引入角这一变量,用三角函数的代数式表示更多的量,进行三角函数的运算,使得问题通俗易懂,从这个角度角讲,三角函数具有工具性作用,显然不只是解决三角函数内部相关的问题。例如一些表面上与三角无关的代数式计算或者证明的数学问题,把其中的代数式进行恰当的三角代换,使得运算与证明简洁许多。
  四、向量的工具性、渗透力
  向量有数有形,它既有代数的运算性质,又有几何的图形特征,沟通了代数与几何,是两大佬的桥梁,导致向量的工具性就水到渠成。比如几何上用向量的分解法与坐标运算,对几何模型有了整体把握和多维度地量化,使得几何问题解析化,向量与复数也是相互照应的,好比孪生兄弟,它们的发展相得益彰,当然还有三角的计算、不等式的证明等。
  解决很多数学问题时,各块数学知识及各种思想方法的相互渗透意识要强,不要看到角才想到三角函数,看到向量的符号才想到运用向量,那样太被动,好比下象棋,非得等对方下完一步才知道自己该怎么动下一步,就不会是高手。
  五、函数观点看待数列
  数列可看作定义域为正整数集或其子集的一类函数,数列的“影子”在高中数学中频繁出现,比如涉及到逼近方法时,涉及到给数据找规律时……数列出现得很早,也常常会结合些史料出现。
  六、相反的两个概念间的联系
  在数学中,即使两个绝然相反的概念,只需经过简单的形式转换就有了联系.
  结束语:
  老师引导学生感悟联系的观点、运动的观点、系统的观点,甚至审美的观点。通过这些观点的折射,搞活高中数学,有益提高学生数学的综合能力和应用能力,感受数学更强大的生命力,真正感悟到数学的价值与魅力,尽量向数学教育的目的多靠近一些。
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