“數(shù)形結合”就是根據(jù)數(shù)量與圖形之間的對應關系,把抽象的數(shù)學語言與直觀的圖形相結合,使抽象思維和形象思維相結合,通過數(shù)與形的相互轉化來解決數(shù)學問題的一種重要的數(shù)學思想,也是一種常用的數(shù)學方法。數(shù)形結合包括“以形助數(shù)”和“以數(shù)輔形”兩個方面。巧妙地應用數(shù)形結合思想解題,往往會使抽象問題直觀化,復雜問題簡單化,達到優(yōu)化解題途徑的目的。從“數(shù)”的嚴謹性和“形”的直觀性兩方面思考問題,拓展了解題思路,可起到事半功倍的效果。
1、從教與學的現(xiàn)狀來看數(shù)形結合思想
數(shù)形結合思想方法的教學價值及其解題功能,已被廣大數(shù)學教育工作者所認識,其理論研究與實踐探索也漸趨深入。然而筆者感到,在實際數(shù)學教學中,數(shù)形結合思想方法的教學還未真正落實到位,主要表現(xiàn)在數(shù)形結合思想方法的教學目標不夠明確,在數(shù)學知識的教學過程中不能合理布點、由淺入深,盲性大,而計劃性、系統(tǒng)性、有序性、層次性、過程性則顯得不足。有的教師甚至只是把它看成是解題的一種手段,只在使用時一帶而過,有名無實。主要表現(xiàn)在:
1.1 講授概念、定理的幾何意義,只是照本宣科,課本上有的講,課本上沒有的不講。
1.2 在教法上,從數(shù)到形的翻譯過程過于簡單,起不到以形助數(shù)的作用,有不少學生認為講幾何意意義增加了學習負擔。
1.3 教師的基本功不過關,給圖潦草,圖形不準確,靠圖形說明不了應說明的問題。
1.4 用幾何語言表達圖形性質訓練不充分,不少學生不會用幾何語言表達幾何意義。
1.5 學生缺乏圖形意識,數(shù)譯形的能力較差,即學生根據(jù)數(shù)式條件構造圖形的能力較差,因此遇到問題想不到用幾何直觀幫助解決,分析問題的能力較差。
從上述的分析我們可以看出,數(shù)形結合在高中數(shù)學教學中有著非常重要的作用。因此我們教師在數(shù)學教學中一定要充分發(fā)揮數(shù)形結合思想的作用,重視數(shù)形結合方法的運用,提升我們的教學水平。
2、從新課程標準對“雙基”的要求來看數(shù)形結合思想
首先引用一下《數(shù)學新課程標準》對數(shù)學中的“雙基”的理解:教師應幫助學生理解和掌握數(shù)學基礎知識、基本技能,具體來說是:
2.1 強調(diào)對基本概念和基本思想的理解和掌握。對一些核心概念和基本思想(如函數(shù),空間觀念、運算、數(shù)形結合、向量、導數(shù)、統(tǒng)計、隨機觀念、算法等)都要貫穿高中教學的始終,由于數(shù)學的高度抽象性,要注重體現(xiàn)概念的來龍去脈,在教學中要引導學生經(jīng)歷從具體實例中抽象出數(shù)學概念的過程。
2.2 重視基本技能訓練。要重視運算、作圖、推理、處理數(shù)據(jù)以及科學計算器的使用等基本技能訓練。
2.3 與時俱進地審視雙基。隨著時代和數(shù)學的發(fā)展,高中數(shù)學中的雙基也在發(fā)生變化,例如統(tǒng)計、概率、導數(shù)、向量、算法等內(nèi)容已成為高中數(shù)學的基礎知識。對原有的一些基礎知識也要用新的理念來組織教學。如立體幾何的教學可從不同視角展開。從整體到局部,從具體到抽象,從一般到特殊,而且應注意用向量方法(代數(shù)方法)處理有關問題;不等式教學要關注它的幾何背景及應用;三角恒等變形的教學應加強與向量的聯(lián)系,簡化相應的運算和證明……由此可見,新課程把數(shù)形結合思想作為中學數(shù)學中的重要思想,要求教師能充分挖掘它的教學功能和解題功能。
3、從新課程標準對思維能力的要求及新課程數(shù)學內(nèi)容的特點來看數(shù)形結合思想
數(shù)形結合思想能幫助學生樹立現(xiàn)代思維意識:第一通過數(shù)與形的有機結合,把形象思維與抽象思維有機地結合,盡可能地先形象后抽象,不但能促進這兩種思維能力同步發(fā)展,還為學生初步形成辯證思維能力創(chuàng)造了條件。第二通過數(shù)形結合,能夠有的放矢地幫助學生 從多角度、多層次出發(fā)地思考問題,養(yǎng)成多向性思維的好習慣。第三通過數(shù)形結合引導學生變靜態(tài)思維方式為動態(tài)思維方式,也就是以運動、變化、聯(lián)系的觀點考慮問題,更好地把握事情的本質。
3.1 數(shù)學,特別是現(xiàn)代形態(tài)下的數(shù)學,因其過于抽象,過于形式化、符號化而“不得人心”,它與人們的直覺經(jīng)驗相距十萬八千里,給人一種“無感情”的面貌,加上它曲折而奧妙的邏輯推理,造成學生認知上的特殊難度,這也許是學生怕它,避開它的一個原因。然而在課堂教學中教師沒有能夠幫助學生擺脫這種由于數(shù)學自身的特點帶來的困境,還是過于呆板地強調(diào)著邏輯思維能力,在教學中忽視對直觀圖形的利用,不能很好地利用具體形象來化解對書本中一些抽象的結論的理解。忽視學生形象思維的培養(yǎng)。學生對于現(xiàn)在這種過于陳舊的課堂教學模式不能產(chǎn)生“親和感”,感到枯燥,厭惡,不少學生是為了高考而強迫自己去記憶一些內(nèi)容,不能真正產(chǎn)生學習數(shù)學的動力。事實上教材中體現(xiàn)數(shù)形結合思想方法的內(nèi)容很多,可以通過數(shù)形結合給代數(shù)提供幾何模型,形象直觀地揭示問題的本質,減輕學生學習的負擔,從而引發(fā)學生學習數(shù)學的興趣。
3.2 新高中數(shù)學課將精選出代數(shù)、幾何等基礎知識綜合為一門學科,這樣做一是有利于精簡數(shù)學內(nèi)容;二是有利于數(shù)學各部分內(nèi)容相互聯(lián)系;三是有利于數(shù)學思想方法的相互滲透。新教材充實了平面向量和空間向量 ,這些改革都有利于“形”與“數(shù)”的結合。
3.3 利用數(shù)形結合有利于進行初、高中數(shù)學的過渡銜接。初中數(shù)學的教學內(nèi)容較具體,模仿性的練習較多,而高中數(shù)學的內(nèi)容抽象性較強,強調(diào)對數(shù)學概念的理解基礎上的運用,對思維能力、運算能力、空間想象能力,數(shù)學語言的運用要求較高。在此學生對于高中數(shù)學的學習要有一個適應過程。教師更要幫助學生渡過這個關口。從高一數(shù)學內(nèi)容來看,通過數(shù)形結合,從具體到抽象恰好符合學生的認知規(guī)律。
4、從高考題設計背景來看數(shù)形結合思想
縱觀近幾年的重慶高考試題,很明顯,數(shù)形結合的思想在考試中占有著重舉足輕重的地位。無論是從總分上看,數(shù)學高考題150分,而運用數(shù)形結合思想解決題型的分數(shù)就占了一半甚至上可能更多;還是從題量上看,數(shù)形結合題型貫穿了整張試卷中的“選擇題”、“填空題”、“簡答題”。從2012年至2016年全國各地高考題的知識點分析,可以發(fā)現(xiàn)它們都存在著一定的共性,例如:函數(shù)與圖像之間的相互對應關系,曲線的方程和圖像之間的對應關系問題,直線與圓之間的問題等都是必考點。數(shù)形結合的題型在這四年的高考題中的考查基本保持不變,那么對于今后幾年的高考題中的數(shù)形結合題型也可能是基本保持不變的,因此重視對有關數(shù)形結合題型的分析,將有助于提高解決此類問題的能力。
隨著數(shù)學教育改革不斷深入,高考命題朝著多樣性和多變性發(fā)展,增加了應用題,開放題,情景題,強調(diào)檢測學生的創(chuàng)造能力。重在考查對知識理解的準確性、深刻性,重在考查知識的綜合應用,著眼于對數(shù)學思想方法、數(shù)學能力的考查。高考試題這種以能力立意的積極導向,決定了我們在教學中必須以數(shù)學思想指導知識、方法的運用,整體把握各部分知識的內(nèi)在聯(lián)系。而數(shù)形結合是中學數(shù)學中最重要、最基本的數(shù)學思想方法之一。利用數(shù)形結合設題,一方面考查學生對數(shù)學的符號語言,數(shù)學的圖形語言的理解能力,語言的互補、互譯、互化能力,即在數(shù)學本質上的有欲轉化能力,另一方面考查學生的構圖能力,以及對圖形的想象能力,綜合應用知識的能力;考查數(shù)形結合的應用能力最能展示學生能否進行“數(shù)學地思維”。因此數(shù)形結合在每年的高考中都是一道亮麗的風景線,如果能從圖形特征中發(fā)現(xiàn)數(shù)量關系,又能從數(shù)量關系中發(fā)現(xiàn)圖形特征,并準確構圖那么很快就能得出正確答案。