“数形结合”在数学教学中的有效应用

编辑: 逍遥路 关键词: 高中数学 来源: 高中学习网


    将“把握图形”的能力作为指导思想,贯穿在整个数学课程的始终,是设计几何课程的基本思想。数形结合是数学解题中常用的思想方法,它可以使某些抽象的数学问题直观化、生动化,能够变抽象思维为形象思维,有助于把握数学问题的本质。
  
  必修课程的几何内容由三块内容组成,立体几何初步、解析几何初步、平面向量。立体几何初步放在必修部分,其重点是在于培养学生的空间想象能力,定性地把握图形;以三视图、直观图、长方体为载体,认识基本图形的点、线、面的基本关系和基本性质;立体几何初步的重点放在定性地理解图形的性质、位置关系,帮助学生建立起空间想象能力、直观判断能力。比较严格地论证和定量的分析图形放在选修2中。
  
  在教学中,三视图、直观图是定性认识、把握图形的一个很好的载体,要把握好“度”,无论是三视图还是直观图都会有很难的题目。以长方体为载体认识点、线、面位置关系,可以通过具体的模型过渡到抽象定义,可以从自然语言过渡到数学语言,逐步习惯用图形的语言进行表达和思考。多角度地认识图形,从整体到局部,从局部到整体,从外到里,从里到外,特别是从整体到局部,长方体是非常好的载体。简单地说,高中立体几何都可以体现在长方体中。教师可以设计一些可操作的案例,如切萝卜、切土豆等,这些操作可以帮助一些学生建立空间直观。在条件允许的情况下,可以利用信息技术,帮助学生建立空间直观概念。利用信息技术制作图形,既可以建立空间直观概念,也可以提高逻辑推理能力,制作一个图形,就是设计一个算法,让学生操作。教师要把这部分内容当作培养学生兴趣的一个载体,创造一些办法,让立体几何变得有趣一些。
  
  解析几何初步的重点是帮助学生理解解析几何的基本思想,“坐标系”是解析几何思想的主要组成部分,“数轴”是学习“坐标系”思想的第一个概念,它可以帮助学生刻画直线上点的位置,把直线上的点与数之间建立起联系。当学生在直线上确定了原点和单位长度,直线上的点与实数之间就建立起一一对应的关系。“直角坐标系”是在数轴的基础上形成的概念,它可以帮助学生用“数对”表示平面上的点,建立起“点”与“数对”之间的一一对应关系,形成一座代数与几何之间的桥梁。解析几何的另一个主要思想是建立方程与曲线之间的联系,在解析几何初步中,教材是以直线与圆为载体,帮助学生理解:在直角坐标系中,每一条直线可以用形如ax+by=c的方程表示,满足方程ax+by=c的解组成的图像是一条直线,对于圆也有同样的性质。这些内容可以帮助学生初步形成如下的观念:可以用“方程”表示“曲线”,反之,“曲线”是“方程”的图像。在此基础上,可以用代数的方法讨论几何的问题,可以用几何图形表示代数的性质。
  
  在解析几何的教学中,有两点值得注意,一个是不能忽视“可以用几何图形表示代数的性质”这一环节。能画图,一定要画图,头脑中有图形观念,对于思考解析几何问题是非常重要的。另一个是,在解析几何教学中,可以适当地与“函数”作一个呼应。y=ax+b是一个函数,同时,它又是一个二元一次方程,它们都反映了变量x与变量y之间的关系,它们的图像都是直线。实际上,每一个函数y=f(x),都可以看作一个二元方程y-f(x)=0,这就是解析几何与“函数”呼应的表现。
  
  平面向量是几何的一个基本内容。它既是代数的对象,也是几何的对象。在代数的内容中,也会介绍向量。需要说明的是,很多内容究竟是属于代数还是属于几何,主要是看教学强调的是哪一方面。在向量教学中,需要注意以下几个方面:它是代数对象,代数的基本特征就是运算。向量作为一个新的运算对象,蕴含非常丰富的运算。不仅包括向量与向量的运算,还包括向量与数的运算,分配律是反映不同运算联系的法则,这是需要特别注意的;向量也是几何对象,这一点常常容易被忽视。点、直线、平面等都可以用向量表示,这是非常重要的。在选修2中的空间向量与立体几何的学习中,这是思考问题的基点,在大学数学学习中也会发挥更大的作用。对于每一个代数运算规律,都需要仔细解读它们的几何意义,这是掌握向量和利用向量的基础;向量是连接几何和代数的一座天然“桥梁”,它进一步地体现了解析几何的思想。向量是体会数形结合思想的重要载体,在将来的学习中,这座“桥”会发挥出更大的作用;向量与物理的联系是必须重视的。矢量是向量的背景,力、位移、速度、转动惯量等等都是认识向量的基础。在目前的中学数学教学中,数学和物理越离越远,更多的责任在数学教学。多提供一些有物理背景的数学问题,这应该成为数学教育工作者认真思考的问题。
  
  简而言之,数形结合就是根据数学问题的条件和结论之间的内在联系,既分析其代数含义又揭示其几何意义,它可以使代数问题几何化,几何问题代数化。数形结合思想贯穿于高中数学的始终,高考试卷中利用数形结合思想解题的试题比比皆是,所以,应辅导学生加强这方面的学习和训练,这对打好数学基础、提高数学能力有着重要的作用。
  
  来源:高考学习网
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