数形结合思想在初中数学教学中的应用
戴旭益
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戴旭益,. 数形结合思想在初中数学教学中的应用[J]. 数学应用,2023.3. DOI:10.12721/ccn.2023.157277.
摘要:
所谓的数形结合思想是指紧密结合直观的“形”和抽象的“数”,而对数学问题进行探究的思想方法。有效地将数形结合思想渗透到数学教学中,不仅可以使学生借助直观的“图”理解抽象的“数”,还可以使学生借助抽象的“数”阐明直观的“形”,由此加深对数学知识的理解,获取解决问题的方法,提高数学学习效果。基于此,本文章对初中数学教学中数形结合思想的应用进行探讨,以供相关从业人员参考。
关键词: 初中数学数形结合教学策略
DOI:10.12721/ccn.2023.157277
基金资助:

引言

初中数学是一门十分重要的基础学科,对学生影响比较大,但是同时他也是一门难度较高的学科,不仅需要学生具备较强的逻辑思维能力,同样也要求学生能够掌握一些比较抽象的理论。但是当下的传统数学教学模式单一,导致了整体的课堂显得比较枯燥,这也使得整体的教学效果并不理想。基于此,教师们可以尝试引入数形结合的思想,教导学生利用抽象思维与形象思维相结合的方式进行学习,进一步加强学生对于较为抽象的数学板块理解,进一步提升学生的整体学习效率。

数形结合思想在初中数学教学中的应用

运用数形结合思想,加强数学概念教学

数学定义、数学公理、数学定理、数学公式与运算法则等数学概念,是初中数学的基础框架,是学习、理解与掌握数学知识的基础,只有掌握这些数学基础概念才能更好地解答相关数学题目。但是,由于数学概念多是文字描述性质的内容,逻辑性较强,通常较难理解,学生在识记时通常只会记忆文字,无法做到灵活运用。数形结合思想能够帮助学生更好地理解、识记和运用数学概念,让学生对数学概念了熟于心,进而更好地灵活运用不同的数学概念解决多样的数学题目[1]

例如在七年级数学“有理数”的初步学习中,对于“正数和负数”的概念认识,教师可以先运用温度计实物、电梯楼层图片、吐鲁番海拔高度数据等内容,让学生借助这些具体事物理解负数的概念。接着,教师可以画出数轴图,展示一条向右的线段x,中间是点O,左边是-a,右边是a,通过这个数轴的直观展示,让学生更好地认识-a代表负数,a代表正数。对于“直线、射线、线段”的概念,教师同样可以借助数形结合思想,通过展示空间中无端点的、向两方向无限延伸的图形,帮助学生理解直线的概念;通过展示由一个端点向一个方向无限延伸的图形,帮助学生理解射线的概念;通过展示两个端点与不延伸的图形,帮助学生理解线段的概念。对于后面的“立体图形”的概念,为了让学生理解“不都在同一平面内”的内容,教师可以展示长方体、正方体、圆柱等的模型图与实物图,结合图形讲解这个概念,以此帮助学生更好地掌握立体图形的基本概念。在让学生理解数学基础概念之后,还可以出示一些基础问题要求学生进行分析与解答。

运用数形结合思想,以数解形展开教学

在初中数学教学中运用数形结合思想,教师应该指导学生“以数解形”,就是在解答图形问题时,将“数”与“形”结合起来,运用数量关系解答几何图形问题,需要明确其中的集合点。一般而言,教师可以指导学生从两个结合点进行思考:一是运用数轴与坐标系等工具,将常见的几何问题转为代数问题;二是运用角度、面积、距离等几何量,更好地解决几何问题,比如线段比例证明相似、勾股定理证明直角,运用三角函数研究角的大小等。在具体的课程教学中,教师可以先结合一些例题讲解类似解题方法,帮助学生理解基本的运用方法,然后再出示相关的训练题型,让学生运用数形结合思想中的“以数解形”进行解答。

例如有这样一道题目:三角形ABC的三边是m2-n2,2mn,m2+n2(m,n是正整数,m>n),运用含m,n代数式表示,试求出三角形ABC的面积。对于这道题,教师可以先进行讲解,分析运用勾股定理证明其中的垂直关系,根据题意可得:(m2-n2)2+(2mn)2=m4-2m2n2+n4+4m2n2=m4+2m2n2+n4=(m2+n2)2,得出△ABC是直角三角形,所以SRt△ABC=1/2(m2-n2)×2mn=mn(m2-n2)=m3n-mn3。在这样的解答之后,教师还可以出示一些关于“以数解形”的题目,让学生根据数形结合思想的基本方法试着求解。比如点P是矩形ABCD内的一点,PA=3,PB=4,PC=5,求出PD的长度;如果要将五个边长是1的正方形组成的十字形图案裁剪与拼接成一个正方形,用虚线表示出裁剪的痕迹,应该怎样做?以此让学生分析与解答。

运用数形结合思想,以形解数进行教学

在数形结合思想中,更加偏重的是运用“以形解数”的方法,主要是因为几何图形具有直观、形象和具体的优势,能够更好地将数量关系展现出来,帮助学生更好地分析、思考与解答问题,求解很多不容易解答的代数问题。关于“以形解数”的简单运用,一是可以运用几何图形实际代数公式,如完全平方与平方差的公式;二是运用数轴、平面直角坐标系等可以几何化代数式,根据代数式的具体内容构造出几何图形,从而简化求解的问题。对于这部分内容的教学,教师同样可以先引入基础的例题进行讲解,在让学生掌握基础的运用之后,再出示相关的练习题,让学生运用数形结合思想中的“以形解数”试着解答。

例如有这样一个题目:tanɑ=1/2,tanβ=1/3,且ɑ、β为锐角,求证ɑ+β=45°。对于这个题目,教师可以先结合图形进行分析:结合正切函数意义构造满足题目条件的∠ɑ与∠β,构造两角和为解题的关键点,可以通过翻转,将下面图形翻转到上面图形的下面,构成第二个图形,所以能够构造出∠ɑ与∠β的和,即ɑ+β,根据图形可以证明△ABD≌△CBE,得出△ABC为等腰直角三角形,所以ɑ+β=45°。在这样讲解与让学生理解之后,教师可以出示相关的题目让学生试着解答,比如:①等腰△ABC,AB=AC=5,BC=6,P为底边上任一点,那么P到两腰距离之和是多少?②关于x的不等式组{x-a>0,2-x>0}整数解有两个,那么a的取值范围是多少?通过出示相关题目,让学生根据例题的解题方法进行解答,最后再根据学生的解答情况进行讲解,以此更好地提升课堂教学实效。

结束语

总而言之,初中数学是一门重要学科,“数”和“形”是数学的基本概念,在教学的过程中渗透数形结合思想既是新课改的要求,也是教育发展的必然趋势。教师要明确数形结合思想的应用条件,将其全面地渗透到教学活动中,提高学生对数学的学习兴趣,促进新的数学教学局面的形成。

参考文献

[1] 李志杰. 初中数学数形结合渗透契机遴选[J]. 教育实践与研究, 2022(17):2.

[2] 陈小红. 初中数学数形结合思想教学研究与案例研究[J]. 读与写(上,下旬), 2021, 018(004):157.

[3] 韩平. 核心素养视域下初中数学渗透数形结合思想的对策[J]. 试题与研究:高考版, 2021, 000(018):P.99-100.

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