让数形结合成为高中数学学习的助推剂

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  数形结合作为数学学习中的一种典型思想方法,在高中数学教学过程中报为常见,并且为广大教师与学生所接受和使用.然而,有些师生对于数形结合思想方法的认知大多停留在将其作为解题工具的层面之上.实际上,数形结合除了能够有效简化思维过程,降低数学问题解答难度之外,还能够在将数字与文字向具体图形转化的过程中深化甚至刷新对于相应知识内容的体悟,有效推动数学知识学习.
  一、数形结合,找到几何问题解决捷径
  提到数形结合,首先想到的便是几何问题.的确,在高中数学学习中,几何可以说是与图形结合最紧密的知识内容之一.几何是通过图形进行思考研究的知识内容.如果能够在几何问题的解答过程中对于相应的图形进行巧妙的解析、变换和应用,便能够巧妙地找到问题解决的捷径.
  例如,在解析几何的学习中,有这样一道题:已知直线y=k(x-2) 2与曲线y=2x-x2(0≤x≤2)之间存在两个交点,求k的取值范围.有的学生不假思索地展开了代数推导,想要通过不等式方法求出最后的取值范围,却发现实施起来异常困难.于是,我鼓励学生不要急于求解,而是通过图形寻找解题灵感.根据基本概念,两个函数的图形不难画出,如图1.学生从图中看到了直线的动态变化过程,图象之间仅有一个交点的两种斜率情形显而易见,求出了这两种情况下的直线斜率,k的取值范围也就自然得到了.
  二、数形结合,简化函数问题思维过程
  函数问题是高中数学学习中的一个重头戏.无论从内容密度还是知识难度来讲,都是不容忽视的.有的学生也表示,函数问题始终是让自己头疼的部分,常常不知从何处入手解决问题.确实,函数问题的解决方法通常不止一个,利用代数方法和几何方法都能够实现.虽然在很多情况下,通过代数推导可以解答函数问题答,但恰当地与几何方法相结合,能够有效简化思维过程.
  例如,在学习指数函数、对数函数、三角函数等多种函数形式之后,学生经常能够遇到将几种不同类型的函数结合起来进行考查的题目.这样的函数之间进行转化,存在着很大难度.因此,数形结合在这里应用得也是最广泛的.比较典型的是这样一道习题:方程sinx=lgx有多少个解?
  题目虽然简短,起初却让很多学生犯了难.这两个完全不同形式的函数,怎样才能找到它们之间的联系呢?我及时向学生引入了数形结合的思考方式,让学生在图形中寻找两者的交叉点.当我作出两个函数的图象后(如图2),学生马上判断这道题无需计算,只要数一数两个图象的交点个数就可以.
  三、数形结合,打开数列问题认知视角
  在高中数学的学习与复习中,有一个每次考查中必会出现的内容,那就是数列.很多看似简单的数列问题,仅靠常规的代数公式解答,十分烦琐,容易出错.这就要求教师为解答数列问题开辟一条新路.
  例如,在数列的教学过程中,学生对这样一道题目感到无从下手:已知{an}是一个等差数列,其中,ap=q,aq=p,求ap q的值.仅从等差数列的基本概念出发,很难找到快速解题的突破口.整个题目条件中,没有出现一个有效数字,代数方法应用起来难度很大.于是,我启发学生抓住等差数列的通项公式的特点向图形转化,寻找切入点.有的学生发现,如果以n为横轴,an为纵轴来表示等差数列的每一项,正好是一条直线.这样,学生通过斜率间的等量关系来代入已知条件,将其表示为p-qq-p=m-pp q-q,m=0,即ap q=0的结果就自然得出.运用数形结合的方法解答数列问题,对于学生来讲是一个全新的思维视角.想要设计出这种解答方式,就要求学生突破对于数列的固有认知,进行灵活解读.因此,对于典型题目展开数形结合,也为高中数学教学提供了一个新思路.
  综上所述,数形结合的思想方法作为一种基础性的思考工具,普遍覆盖于高中数学学习的各个知识内容中.可以说,每个领域的问题解答都可以借助数形结合,同时,也离不开数形结合.在教学实践中发现,数形转化的过程,常常可以引发学生对知识的全新理解.每一次透过全新视角对数形结合的构建,都是对相应部分数学知识学习的升华.数形结合对于整个高中数学学习来讲,起到了很好的助推作用,值得教师继续深入探究.
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