试谈高等数学教学中的类比综合法

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  摘 要:在如今的大学高等数学的教学中,教学方法主要还是侧重于概念、定义的介绍、定理的证明、计算推导等。高等数学作为抽象性强,推理严密的科学,许多内容存在着丰富的类比性,如果再加以综合,便会得出更一般的结论。类比综合法即是类比得出某些结论后进行综合,归纳出更一般性的结论的方法。
  关键词:教学方法;推理方法;类比综合法
  数学教学中的类比是一种推理方法。当两个系统中某些元素存在着一致性或同构关系时,我们便可对两个系统进行类比,从已知系统的结论去推导另一个系统的某些相应的结论。综合也是一种推理方法,是把事物的各个部分加以分析并有机结合起来,得出新的结论。类比综合法即是类比得出某些结论后进行综合,归纳出更一般性的结论的方法。
  高等数学作为抽象性强,推理严密的科学,许多内容存在着丰富的类比性,如果再加以综合,便会得出更一般的结论。因此,教师在讲授时加以引用学生的注意,補提其关键,培养学生运用这种方法解决问题的能力。下面从三个方面来探索该教学方法的应用:
  一、用类比综合法引入新概念,引导学掌握新概念。
  数学概念是数学对象本质的抽象,也是构成数学理论体系的基础;因此准确地理解概念的内涵,是揭示数学对象本质的前提。那如何引入新概念使学生更容易接受呢? 类比综合法是有效的方法之一。
  例如:线性代数中,为了引入向量组的极大线性组,首先回顾n为单位e(0,0,…,1,0)有如下的性质:
  1.e1,e2,…,en线性相关;
  2.对任意n维的向量都是由e,线性表出。
  然后提出如下问题:给定向量组a1,a2,…,an中,是否有这样的类似的结构,
  即是否存在一個部分组 a11,al2,…,an,满足如下的两个条件:
  1.a11,a12,…,a1线性无关;
  2.对任意an(i=1,2,…,s)都可以由 a1,a2,…,ar线性表出。
  学生经过复习、类比和思考后,即可说明是肯定的,并称部分组al,a2,…al为已知组 a1,a2,…,an的极大无关组。
  对上述过程进行综合后也可得出基础解系的定义:设u1,u2,…,us为 AX=0的解向量。
  1.ul,u2,…,un,线性无关;
  2.对于AX=0的任意解 u可由 u1,u2,…,un线性表出。则u1,u2,…,un,为AX=0的基础解系。
  实践证明,这种类比综合法事半功倍,且容易接受。
  二、运用类比结合法讲解定文和结论
  高等数学中某些定义命题数据推广很多都是类比综合解出来的。这种方法可以更有效地使学生掌握认识规律。而这是高等数学素质教学目的之一。
  例如:命题l:已知 λ1,λ2,…,λn为行列式 A的特征值,试问λ21,…,λ2n是否为 A2的特征值。
  通过对上述结论的综合,推广命题l得命题2。
  命题2:已知λ1,λ2,…,λn为矩阵 A特征值,求证:Ak的矩阵特征值为λk1,λk2,…,λkn.
  证见文(1)。
  由命题l到命题2,通过类比综合得出结论,水到渠成。
  三、应用类比综合法寻投问题的解决方法
  在高等数学的教学中,除了运用类比教学外,也应重视类比综合法的教学。
  例如:求
  分析:关于这种形式只有在定积分的定义中有相似的形式, ,
  所以 ,
  若设 ,则有下面:
  这个例子我们先用类比,然后又进行了加工综合,这样不仅简化了计算,而且培养了学生的思考能力。
  当然,关于数学教学的类比综合法的研究还不是很完善,但只要我们教师认真体会就能发现它的用处,勤于思考,在教学工作中不断总结、创新,就能开拓一个新的领域。
  参考文献:
  [1]王勇刚,高等数学课程教学的改革与实践,教育前沿.
  [2]李光辉,高等数学教学改革探讨,政法成人教育学院学报.
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