王運寶
百年大計,教育為本。為提高學生的數(shù)學素養(yǎng)和教學質(zhì)量,在初中數(shù)學教學中,學習和掌握數(shù)學思想方法顯得尤其重要,主要在于:一、能培養(yǎng)學生的數(shù)學學習興趣,激發(fā)學生自主學習的能動性,勇于探究事物變化發(fā)展的激情;二、能培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、分析問題、解決問題的能力;三、能培養(yǎng)學生思維的靈活性、敏捷性、深刻性、獨創(chuàng)性、逆向性和發(fā)散性;四、能培養(yǎng)學生的空間想象力、觀察力、思維能力和創(chuàng)新能力。在初中教學中,常用的主要有以下幾種數(shù)學思想方法。
一、化歸(或轉(zhuǎn)化)
化歸就是把一個事物轉(zhuǎn)化為另一個事物或與之接近的、相關(guān)的事物,即變"正面強攻"為"側(cè)翼進擊"的思維形式,體現(xiàn)在數(shù)學解題中,就是將原問題進行變形,使之轉(zhuǎn)化為我們所熟悉的、已解決的或易于解決的問題。在初中數(shù)學教學中,代數(shù)、幾何都是從研究簡單數(shù)式、簡單圖形開始的,而復雜數(shù)式、復雜圖形都是通過轉(zhuǎn)化、歸結(jié)為簡單數(shù)式、簡單圖形來獲得解決的。例如,折扣問題可轉(zhuǎn)化為百分率問題;“雞兔同籠”問題可轉(zhuǎn)化為方程問題;在解一元二次方程時,一元二次方程通過“降次”轉(zhuǎn)化為一元一次方程,并化成ax=b(a≠0)這種類型來求解。教學時,應加強化歸思想的總結(jié)和提煉,注重化歸思想的滲透和點撥,有利于提高學生的能力,發(fā)展學生的思維,簡化解題的過程。
二、數(shù)形結(jié)合
數(shù)學家華羅庚先生說:“數(shù)缺形時少直觀,形缺數(shù)時難入微”。數(shù)形結(jié)合是把數(shù)與形之間的對應關(guān)系,通過數(shù)與形的相互轉(zhuǎn)化來解決數(shù)學問題的思想,實現(xiàn)數(shù)與形的結(jié)合。它將“靜態(tài)”為“動態(tài)”,變“無形”為“有形”。例如,在學習不等式和不等式組的解集的概念時利用數(shù)軸;在直角坐標平面內(nèi)由幾何圖形求點的坐標,由一些點的坐標來描繪幾何圖形求面積或線段長度;已知三角形三邊的代數(shù)關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系判斷三角形的幾何形狀等。從幾何起始階段,就注意數(shù)形結(jié)合,使學生逐步學會運用數(shù)形結(jié)合的思想去分析問題、解決問題,養(yǎng)成良好的思維習慣,就能逐步培養(yǎng)學生的數(shù)學運用能力,拓寬思維的領域。
三、分類討論
分類討論的思想方法就是對問題進行分類,逐一討論滿足條件的各類情況,達到問題的全面解決。例如,在解一元一次方程時,a(x+2)=2a,得到ax=◆。這時就要分類討論:當a≠0時,x=0;當a=0時,x為一切實數(shù)。又如,在學習等腰三角形時,在平面內(nèi)有一條直線a,在直線的外部有一條線段AB(注:線段AB與直線a無交點、不垂直),請在該直線上找一個點C,使三角形ABC為等腰三角形。這時,也要分類討論:分兩種情況即當線段AB為腰時構(gòu)成的等腰三角形,還有當線段AB為底邊時構(gòu)成的等腰三角形。
這種思想方法能使學生學會多角度、多方面去分析、解決問題,培養(yǎng)學生全面觀察事物、靈活處理問題的能力。
四、方程函數(shù)
方程函數(shù)思想就是把方程和函數(shù)有機地結(jié)合起來,綜合解題的思想方法。例如,二元一次方程2x-y=5與一次函數(shù)y=2x-5的表達式形式相同,它們的圖象都是直線,當函數(shù)的變量x=3時可代入表達式解一元一次方程求得變量y=1。又如,二元二次方程x2-x-2-y=0與二次函數(shù)y=x2-x-2,當求二次函數(shù)與x軸的交點坐標時,可化為求二元二次方程x2-x-2-y=0當y=0時二元二次方程的解。在解決圖形運動的問題中,也常用到方程函數(shù)思想,這種思想貫穿于整個數(shù)學體系。它能培養(yǎng)學生的抽象與形象思維能力,分析問題、解決問題的能力,以及綜合運用能力。
五、對應
對應關(guān)系是指兩者或兩者以上的事物之間的屬性關(guān)系。例如,在學習實數(shù)時,把實數(shù)在數(shù)軸上表示出來,每一個實數(shù)與數(shù)軸上的點是一一對應的關(guān)系。又如,在學習二次函數(shù)時,二次函數(shù)y=x2,當函數(shù)值y=4時,就有x=2和x=-2兩個數(shù)和它對應。還有,在學習全等三角形和相似三角形時,也存在對應頂點、對應角、對應邊的對應關(guān)系。因此在教學過程設計中,滲透對應的思想,有助于培養(yǎng)學生用變化的觀點看問題,有助于今后培養(yǎng)學生的函數(shù)觀念。
六、運動
運動是指物體在空間中的位置發(fā)生了變化。數(shù)學運動的方法有很多,例如,圖形的平移、翻折、旋轉(zhuǎn)、剪接等。這些思想在軸對稱和中心對稱、動態(tài)幾何中求解、證明等知識的教學中都得到應用。例如,在等邊三角形的有關(guān)證明中常用到通過旋轉(zhuǎn)解決問題。在動態(tài)幾何題的探究中,三角形的某個頂點運動,探究什么條件下構(gòu)成等腰三角形或等邊三角形或直角三角形。教學中滲透運動的數(shù)學思想方法,能激發(fā)學生的學習熱情,培養(yǎng)學生的觀察能力和操作能力。
七、整體與換元
整體與換元的思想是指處理某一類數(shù)學問題時,把問題中的某些元素或某一部分作為一個整體,通過換元來處理,使問題得到簡化,解題的途徑變得清晰。在教學中,合并某些“特殊”的同類項,分解因式,解方程,求代數(shù)式的值等,就常用到這種思想方法。如(1)解方程:(x2+5x-3)(x2+5x+1)-21=0,如果把前一項展開就成為一元四次方程,非常復雜。但如果把x2+5x-3(或x2+5x+1或x2+5x)作為一個整體用一個字母t代換,化為一元二次方程,再用因式分解法,立即得到方程的四個解。(2)已知x+1/x=3,求x4+1/x4的值,只要在解題過程中把x+1/x,x2+1/x2作為整體,解題的途徑變得明朗。這樣簡便、易懂、快捷。
八、不完全歸納
不完全歸納是指從一個或幾個(但不是全部)特殊情況作為一般性的結(jié)論歸納推理。盡管它有不完備的一面,有時得出的結(jié)論也不一定正確,但在初中階段還是有一定的實際意義。例如,用火柴棒拼正方形拼1個正方形用4根火柴,拼2個正方形用7根火柴,拼3個正方形用10根火柴,……,那么拼n個正方形用4+3×(n-1)根火柴。
這些都是利用了不完全歸納的思想方法,初步學到了由特殊到一般,再由一般到特殊的辨證唯物主義思想。
九、逐次逼近
在教學中經(jīng)常采用試算的方法,即在解決某一問題時,經(jīng)過一連串的試驗,使后者不斷地中止或修正前者實驗中所產(chǎn)生的誤差,不斷縮小含有正確答案的范圍,最后得出正確的結(jié)論,使問題得到解決,這就是數(shù)學中逐次逼近的思想。例如,求6的算術(shù)平方根的值。
22<6<32
2.12<6<2.52
2.42<6<2.52
2.442<6<2.452
2.4492<6<2.452
2.44942<6<2.44952
所以,6的算術(shù)平方根的近似值約為2.4494。
除上述介紹的幾種數(shù)學思想方法外,還有聯(lián)想和猜想、對比、逆向思維、方程、變元置換、完全歸納等數(shù)學思想方法,只要我們結(jié)合平時的教學內(nèi)容,通過挖掘、整理、分析、滲透所涉及的數(shù)學思想方法,讓學生真正理解所學的知識,真正掌握方法,而不是生搬硬套,就會受到事半功倍的良好效果,為學習更深的知識,為數(shù)學的發(fā)展、探索、創(chuàng)新、研究奠定堅實的基礎。