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数量关系和空间表现形式是数学研究的两类对象,两者分道扬镳,就会应用狭窄、发展缓慢,两者若形同伴侣,则水乳交融、如虎添翼。我国著名数学家华罗庚认为:“数无形时少直觉,形少数时难入微。数形结合百般好,隔离分家万事非。”“数”的精确与“形”的直观紧密相联、相得益彰,能化解难点,优化解题策略,易于让学生接受和理解。
一、数形结合思想在初中数学教学中的作用
1.有助于化抽象为具体,帮助学生形成数学概念。数学概念是知识点的浓缩,它省略了思维的加工过程,是数学知识的抽象概括,是感性认识过渡到理性认识的纽带,常给人以单调、枯燥的感觉。数形结合,揭示了数学概念的来龙去脉。如在教学“数轴”时,教师利用温度计上的刻度、弹簧测力器上的标尺、收音机调台上的标尺讲解,它们都具有“起点”“单位”和“方向”,给人以直观的、形象的“数轴”感受。
2.有助于化繁为简,帮助学生寻求解决的途径。数形结合能借助图形的直观性使冗长的代数推理简单明了,使数量关系更加形象直观,有效降低了思维的难度,简化了解题过程,为学生提供简明的解题途径。
3.有助于构造图形,发展学生的思维能力。函数与图象、乘法公式及其验证图形、勾股定理、解三角形体现了代数问题借助几何问题来求解的简洁,渗透着数形结合的思想,通过形象思维和逻辑思维的协同发展,突破思维定势的桎梏,构造出相应的几何图形,利用图形的性质进行推理和论证,提高思维的灵活性、独创性。
4.有助于唤发学生的审美追求。数学之美千姿百态、引人入胜,有对称美、和谐美、简洁美……利用数形结合能让学生亲历审美的体验,理解图形的内涵,提高学生的审美情趣,培养学生发现美、感受美、鉴赏美的能力。
二、数形结合教学存在的问题
1.缺乏挖掘数形之间的联系。部分教师仍未摆脱升学观念的束缚,满足于传统的教学方法,不思创新,照本宣科,不深入挖掘代数知识与几何知识之间的联系;部分教师没有重视对学生图形意识的培养,学生不能将代数语言与几何语言进行转换,不能借助几何的直观性解决问题。
2.忽视了绘制图形的准确性。多媒体课件能帮助学生借助几何图形分析和解决问题,然而部分教师忽视了多媒体的使用,不善于运用几何画板、FLASH、PPT等课件演示变化过程,提高教学效果;部分教师板书字迹不认真,作图潦草,图形不规范,致使数量关系不准确,依靠图形也说明不了问题。
3.重解法轻思想方法的解题教学。部分教师在教学中重视解题的结果,忽视了思维过程;重方法传授,忽视了分析与探索的过程,学生只会机械地模仿。当背景变化、条件改变时,学生往往束手无策,难以找到解决问题的突破口。
三、数形结合思想的教学策略
1.培养学生数形结合思想。教师要精选例题,向学生充分展示数形结合思想,让学生亲历数学实践活动,学会运用联系、运动的观点去处理问题。
例1 如图所示,周长为150的长方形ABCD是由大小完全一样的小长方形拼成的,试求长方形ABCD的长和宽各是多少?
解析:设小长方形的长为x,宽为y.根据AB=DC容易得出2x=x+3y的结论,由此列出方程组:2x=x+3y,2(2x+x+y)=150.
2.在解常规题中掌握数形结合的解题技巧。在初中数学教学中,数与形是研究最多的对象。在解题中若能合理转化,用数表形,用形说数,往往相得益彰。通过思维训练,让学生利用数形结合的思想去分析问题,掌握解题的方法和技巧。
例2 已知不等式3x+a<2x+3的正整数解有5个,求a的取值范围。
解析:解不等式3x+a<2x+3,得x<3-a.因为此不等式的正整数解有5个。所以不等式的解集在数轴上可表示为:
观察图形,可知点A在数轴上5和6之间移动(不包括5,包括6)时,不等式有5个正整数解(分别是1、2、3、4、5)。
所以3-a的取值范围是5<3-a≤6.
因此a的取值范围是-3≤a<-2.
3.灵活掌握数形结合的方法。抽象的数量关系与直观的几何图形各有优势,数量融于几何图形之中,形象具体,颇具活力,图形寓于数量关系之中,内容丰富,说服有力。在解题时,若能兼具两者之长,将形与数巧妙地联系在一起,能迸发创新思维的火花,提高学生分析和解决问题的能力。
例3 求y=|x-2|+|x+5|的最小值。
解析:如图所示,点A、点B表示的数分别是-5和2,数轴上有一点C(表示的数为x),则|AC|=|x+5|,|BC|=|x-2|,要使y最小,即|AC|+|BC|最短,则点C在A点、B点之间(含A、B两点)。则y=|AB|=7.
总之,将数的抽象与形的直观完美地结合系在一起,将抽象思维转化为形象思维,能引导学生从繁琐的题海中解脱出来,避免了盲目的机械训练,让学生领悟到数学的真谛,感受到学习数学的无穷奥妙。
一、数形结合思想在初中数学教学中的作用
1.有助于化抽象为具体,帮助学生形成数学概念。数学概念是知识点的浓缩,它省略了思维的加工过程,是数学知识的抽象概括,是感性认识过渡到理性认识的纽带,常给人以单调、枯燥的感觉。数形结合,揭示了数学概念的来龙去脉。如在教学“数轴”时,教师利用温度计上的刻度、弹簧测力器上的标尺、收音机调台上的标尺讲解,它们都具有“起点”“单位”和“方向”,给人以直观的、形象的“数轴”感受。
2.有助于化繁为简,帮助学生寻求解决的途径。数形结合能借助图形的直观性使冗长的代数推理简单明了,使数量关系更加形象直观,有效降低了思维的难度,简化了解题过程,为学生提供简明的解题途径。
3.有助于构造图形,发展学生的思维能力。函数与图象、乘法公式及其验证图形、勾股定理、解三角形体现了代数问题借助几何问题来求解的简洁,渗透着数形结合的思想,通过形象思维和逻辑思维的协同发展,突破思维定势的桎梏,构造出相应的几何图形,利用图形的性质进行推理和论证,提高思维的灵活性、独创性。
4.有助于唤发学生的审美追求。数学之美千姿百态、引人入胜,有对称美、和谐美、简洁美……利用数形结合能让学生亲历审美的体验,理解图形的内涵,提高学生的审美情趣,培养学生发现美、感受美、鉴赏美的能力。
二、数形结合教学存在的问题
1.缺乏挖掘数形之间的联系。部分教师仍未摆脱升学观念的束缚,满足于传统的教学方法,不思创新,照本宣科,不深入挖掘代数知识与几何知识之间的联系;部分教师没有重视对学生图形意识的培养,学生不能将代数语言与几何语言进行转换,不能借助几何的直观性解决问题。
2.忽视了绘制图形的准确性。多媒体课件能帮助学生借助几何图形分析和解决问题,然而部分教师忽视了多媒体的使用,不善于运用几何画板、FLASH、PPT等课件演示变化过程,提高教学效果;部分教师板书字迹不认真,作图潦草,图形不规范,致使数量关系不准确,依靠图形也说明不了问题。
3.重解法轻思想方法的解题教学。部分教师在教学中重视解题的结果,忽视了思维过程;重方法传授,忽视了分析与探索的过程,学生只会机械地模仿。当背景变化、条件改变时,学生往往束手无策,难以找到解决问题的突破口。
三、数形结合思想的教学策略
1.培养学生数形结合思想。教师要精选例题,向学生充分展示数形结合思想,让学生亲历数学实践活动,学会运用联系、运动的观点去处理问题。
例1 如图所示,周长为150的长方形ABCD是由大小完全一样的小长方形拼成的,试求长方形ABCD的长和宽各是多少?
解析:设小长方形的长为x,宽为y.根据AB=DC容易得出2x=x+3y的结论,由此列出方程组:2x=x+3y,2(2x+x+y)=150.
2.在解常规题中掌握数形结合的解题技巧。在初中数学教学中,数与形是研究最多的对象。在解题中若能合理转化,用数表形,用形说数,往往相得益彰。通过思维训练,让学生利用数形结合的思想去分析问题,掌握解题的方法和技巧。
例2 已知不等式3x+a<2x+3的正整数解有5个,求a的取值范围。
解析:解不等式3x+a<2x+3,得x<3-a.因为此不等式的正整数解有5个。所以不等式的解集在数轴上可表示为:
观察图形,可知点A在数轴上5和6之间移动(不包括5,包括6)时,不等式有5个正整数解(分别是1、2、3、4、5)。
所以3-a的取值范围是5<3-a≤6.
因此a的取值范围是-3≤a<-2.
3.灵活掌握数形结合的方法。抽象的数量关系与直观的几何图形各有优势,数量融于几何图形之中,形象具体,颇具活力,图形寓于数量关系之中,内容丰富,说服有力。在解题时,若能兼具两者之长,将形与数巧妙地联系在一起,能迸发创新思维的火花,提高学生分析和解决问题的能力。
例3 求y=|x-2|+|x+5|的最小值。
解析:如图所示,点A、点B表示的数分别是-5和2,数轴上有一点C(表示的数为x),则|AC|=|x+5|,|BC|=|x-2|,要使y最小,即|AC|+|BC|最短,则点C在A点、B点之间(含A、B两点)。则y=|AB|=7.
总之,将数的抽象与形的直观完美地结合系在一起,将抽象思维转化为形象思维,能引导学生从繁琐的题海中解脱出来,避免了盲目的机械训练,让学生领悟到数学的真谛,感受到学习数学的无穷奥妙。