“數形結合”在數學教學中的有效應用

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中數學 來源: 高中學習網


    將“把握圖形”的能力作為指導思想,貫穿在整個數學課程的始終,是設計幾何課程的基本思想。數形結合是數學解題中常用的思想方法,它可以使某些抽象的數學問題直觀化、生動化,能夠變抽象思維為形象思維,有助于把握數學問題的本質。
  
  必修課程的幾何內容由三塊內容組成,立體幾何初步、解析幾何初步、平面向量。立體幾何初步放在必修部分,其重點是在于培養(yǎng)學生的空間想象能力,定性地把握圖形;以三視圖、直觀圖、長方體為載體,認識基本圖形的點、線、面的基本關系和基本性質;立體幾何初步的重點放在定性地理解圖形的性質、位置關系,幫助學生建立起空間想象能力、直觀判斷能力。比較嚴格地論證和定量的分析圖形放在選修2中。
  
  在教學中,三視圖、直觀圖是定性認識、把握圖形的一個很好的載體,要把握好“度”,無論是三視圖還是直觀圖都會有很難的題目。以長方體為載體認識點、線、面位置關系,可以通過具體的模型過渡到抽象定義,可以從自然語言過渡到數學語言,逐步習慣用圖形的語言進行表達和思考。多角度地認識圖形,從整體到局部,從局部到整體,從外到里,從里到外,特別是從整體到局部,長方體是非常好的載體。簡單地說,高中立體幾何都可以體現在長方體中。教師可以設計一些可操作的案例,如切蘿卜、切土豆等,這些操作可以幫助一些學生建立空間直觀。在條件允許的情況下,可以利用信息技術,幫助學生建立空間直觀概念。利用信息技術制作圖形,既可以建立空間直觀概念,也可以提高邏輯推理能力,制作一個圖形,就是設計一個算法,讓學生操作。教師要把這部分內容當作培養(yǎng)學生興趣的一個載體,創(chuàng)造一些辦法,讓立體幾何變得有趣一些。
  
  解析幾何初步的重點是幫助學生理解解析幾何的基本思想,“坐標系”是解析幾何思想的主要組成部分,“數軸”是學習“坐標系”思想的第一個概念,它可以幫助學生刻畫直線上點的位置,把直線上的點與數之間建立起聯(lián)系。當學生在直線上確定了原點和單位長度,直線上的點與實數之間就建立起一一對應的關系!爸苯亲鴺讼怠笔窃跀递S的基礎上形成的概念,它可以幫助學生用“數對”表示平面上的點,建立起“點”與“數對”之間的一一對應關系,形成一座代數與幾何之間的橋梁。解析幾何的另一個主要思想是建立方程與曲線之間的聯(lián)系,在解析幾何初步中,教材是以直線與圓為載體,幫助學生理解:在直角坐標系中,每一條直線可以用形如ax+by=c的方程表示,滿足方程ax+by=c的解組成的圖像是一條直線,對于圓也有同樣的性質。這些內容可以幫助學生初步形成如下的觀念:可以用“方程”表示“曲線”,反之,“曲線”是“方程”的圖像。在此基礎上,可以用代數的方法討論幾何的問題,可以用幾何圖形表示代數的性質。
  
  在解析幾何的教學中,有兩點值得注意,一個是不能忽視“可以用幾何圖形表示代數的性質”這一環(huán)節(jié)。能畫圖,一定要畫圖,頭腦中有圖形觀念,對于思考解析幾何問題是非常重要的。另一個是,在解析幾何教學中,可以適當地與“函數”作一個呼應。y=ax+b是一個函數,同時,它又是一個二元一次方程,它們都反映了變量x與變量y之間的關系,它們的圖像都是直線。實際上,每一個函數y=f(x),都可以看作一個二元方程y-f(x)=0,這就是解析幾何與“函數”呼應的表現。
  
  平面向量是幾何的一個基本內容。它既是代數的對象,也是幾何的對象。在代數的內容中,也會介紹向量。需要說明的是,很多內容究竟是屬于代數還是屬于幾何,主要是看教學強調的是哪一方面。在向量教學中,需要注意以下幾個方面:它是代數對象,代數的基本特征就是運算。向量作為一個新的運算對象,蘊含非常豐富的運算。不僅包括向量與向量的運算,還包括向量與數的運算,分配律是反映不同運算聯(lián)系的法則,這是需要特別注意的;向量也是幾何對象,這一點常常容易被忽視。點、直線、平面等都可以用向量表示,這是非常重要的。在選修2中的空間向量與立體幾何的學習中,這是思考問題的基點,在大學數學學習中也會發(fā)揮更大的作用。對于每一個代數運算規(guī)律,都需要仔細解讀它們的幾何意義,這是掌握向量和利用向量的基礎;向量是連接幾何和代數的一座天然“橋梁”,它進一步地體現了解析幾何的思想。向量是體會數形結合思想的重要載體,在將來的學習中,這座“橋”會發(fā)揮出更大的作用;向量與物理的聯(lián)系是必須重視的。矢量是向量的背景,力、位移、速度、轉動慣量等等都是認識向量的基礎。在目前的中學數學教學中,數學和物理越離越遠,更多的責任在數學教學。多提供一些有物理背景的數學問題,這應該成為數學教育工作者認真思考的問題。
  
  簡而言之,數形結合就是根據數學問題的條件和結論之間的內在聯(lián)系,既分析其代數含義又揭示其幾何意義,它可以使代數問題幾何化,幾何問題代數化。數形結合思想貫穿于高中數學的始終,高考試卷中利用數形結合思想解題的試題比比皆是,所以,應輔導學生加強這方面的學習和訓練,這對打好數學基礎、提高數學能力有著重要的作用。
  
  來源:高考學習網
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