运用数形结合提升学生思维能力

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  伍丽霞
  重庆市谢家湾小学教师,重庆市数学特级教师、数学骨干教师、九龙坡区数学学科带头人。多次在市区级数学赛课中获奖;撰写的多篇论文分别获得国家、市、区级奖励,并在各级杂志发表;参与编写《小梅花系列丛书—五年级数学乐园》教材(教育科学出版社出版),《小学升初中数学压轴题全解题库》(吉林教育出版社出版)等各类教学辅导书籍。
  一、数形结合可使复杂问题简单化
  华罗庚先生曾说,“数缺形时少直观,形少数时难入微”。形象说明了数形结合的重要性,指出数学问题应从数形相联系入手。数形结合就是把抽象的数学语言与直观的图形结合起来思考,使抽象思维与形象思维结合,通过“以形助教”或“以数解形”,可使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从而起到优化解题途径的目的。《义务教育数学课程标准》将培养学生用数学解决问题的能力作为重要目标。这给教师在小学数学教学中解决如何从具体事物中抽象出数学问题,如何从感性思维上升到理性思维提出了具体要求。而数形结合思想正是实现该类问题教学的有效例证之一。
  长期以来,在教学中,数学知识是一条明线,受到数学教师的重视,数学思想方法是一条暗线,容易被教师忽视。在小学数学教学中,如果教师能有意识地运用数形结合思想设计教学,将非常有利于学生从不同侧面加深对问题的认识和理解,提供解决问题的方法,也有利于培养学生将实际问题转化为数学问题的能力。在教学三年级下册第8单元《连乘法解决问题》时发现,部分学生特别是年龄较小的学生理解数量关系还存在一定困难。为此,笔者经过思考研究,结合数学课堂趣味性与思辨性,运用数形结合思想,在生活图片和抽象数学问题中间设置了过渡数学几何图形(抽象图形),既减小了学生思维跨度,便于数学问题的进一步理解,又使学生感受到学习数学的乐趣。
  二、数形结合思想的实践应用
  片段一:
  用连乘法解决问题是人教版义务教育实验课程三年级下册8单元内容,教材采用学生排队做操的图案作为引导新知识的开始。
  首先,将教材中不完整的主题图修改,呈现了三个完整的方阵(见图2),并将文字信息(三个方阵,每个方阵的行列人数等信息)渗透于图中。这时孩子们发现,信息和收集信息的速度和准确率非常高,很快切入教师预设的主题。
  其次,教学中教师把主题图换成了点子图(图3、图4)发给每个学生,学生可以根据自己的要求摆放每张点子图。通过点子图的摆放,学生化静为动,通过摆放点子图的位置,理解不同方法的含义。再通过对比寻找到三种方法的相同与不同,让学生们更深刻理解每种方法,提升了学生的思维。在学生的脸上,教师看到了喜悦的笑容。
  三、数形结合对学生思维提升的表现
  课堂结束,笔者的脑海里不断交互出现上课的情景。为什么即使是生活图片,学生理解数量关系还会出现困难?返回到班上问学生,方阵图片和点子图片谁更能让你理解这三种方法。学生纷纷表示点子图好理解一些,缘由是点子图通过不同的摆放更能让人感受到数量之间的关系。诚然,根据三年级学生的年龄特点和思维特点,生活图片到抽象数学问题的跨度太大,学生兴趣和思辨能力跨越该跨度存在不同程度困难。借助几何图形,以形助教,使抽象问题直观化,有利于学生的思维提升。
  1.引入图形辅助教学,将数学学习融入生活
  在数学教学中,无论是数与代数、图形与几何,还是统计与概率等知识,处处蕴含着数形结合思想。教材借助几何图形的直观来帮助学生理解抽象概念。生动形象的图形使得抽象的知识变得趣味化、直观化,学生在学习时,不再感到枯燥乏味,反而能从中获得有趣的情感体验,从而实现了主动探索,把握了概念本质。
  2.抽象图形辅助教学,使数学学习高于生活
  本课中,学生借助点子图,数形结合,化解了数学信息之间的不易理解的困难,通过点子图的拼摆,让抽象的思维形象地呈现,隐藏的数量关系通过“形”的表象显露出来。学生理解了三种方法之间的区别与联系,加深了对每种方法思路的理解,体会到了数形结合思想在解决问题中的作用。用数形结合策略表示题中量与量之间的关系,可以达到化繁为简、化难为易的目的。“数形结合”可以借助简单的图形(如统计图)、符号和文字所做的示意图,促进学生形象思维和抽象思维的协调发展,沟通数学知识之间的联系,从复杂的数量关系中凸显最本质的特征。
  3.凝练图形辅助教学,形成问题解决教学模式
  恩格斯曾说过:“数学是研究现实世界量的关系与空间形式的科学。”在教学中,可以根据不同教学内容充分利用数形结合思想,寻找解题思路,使问题化难为易、化繁为简,从而得到解决。
  (1)“以形助数”在直观中理解数
  在“数与代数”教学中,借助图形的直观性将抽象的数学概念、运算等形象化、简单化,给学生以直观感,让学生以多种感官充分感知,在形成表象的基础上理解数学本质,解决数学问题。
  (2)“以数想形”帮助理解各种公式
  在教学有关的数学公式时,如果只让学生死记公式,只会将知识学死。借助图形充分理解公式的含义,可以使学生知其然,更知其所以然。
  (3)“数形结合”借助表象发展空间观念
  儿童的认知规律一般来说是从直接感知到表象,再到形成概念的过程。表象介于感知和形成概念之间,抓住中间环节,促使学生多角度灵活思考,大胆想象,对知识的理解逐步深化,发展学生的空间观念,具有十分重要的意义。
  总之,通过引入生活实例,利用数形结合,合理设置数形跨度,既可提高学生学习数学的兴趣,也让学生在不断的训练中感悟数学思想,丰富思维活动,以提高学生的数学学习能力,又可以完成数学教学中趣味性与思辨性的实践探索。
  责任编辑:赵彩侠
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