“数形结合”思想在高中数学教学的应用研究
高达溟
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高达溟,. “数形结合”思想在高中数学教学的应用研究[J]. 数学应用,2021.4. DOI:10.12721/ccn.2021.157035.
摘要:
高中数学课程作为主要的基础学科,对于高中生核心素养的培育起着重要的作用,然而,受传统教学理念的方式的影响,很多高中在学习过程中无法对抽象的数学知识进行充分理解,久而久之影响了学习积极性,而数形结合思想的融入能够将抽象的知识以图形的方式进行直观转变,从而增强学生的理解能力和学习热情。
关键词: 数形结合;高中数学;应用;策略
DOI:10.12721/ccn.2021.157035
基金资助:


  高中数学研究的对象主要分为数和形两大部分,即为代数与几何,数与形之间存在着紧密联系,该联系称之为数形结合。教师在平常教学中需有效应用数形结合思想,把数与形有机整合起来,为学生提供新颖的学习思路,帮助学生巩固数学基础,提高解题能力。

一、数形结合思想及其对高中数学教学的重要意义

数与形是高中数学中不可或缺的基础元素,二者均是学生应当深度熟悉和充分掌握的基础内容。不过,对很多高中学生而言,他们在数学学习中很容易出现对数学计算认知不足,在复杂的计算中出错的情况;也容易面对几何图形难以准确理解其内涵,不能正确解出几何问题。而数形结合思想则将图像与抽象思维相结合,让学生能够直接通过图像读懂其中复杂的数学语言和知识,也能借助抽象的数字准确把握图像内涵,从而更加简单地解决数形相关问题。在高中数学教学中运用数形结合思想,能够以更加综合化、简单化、趣味化的方式引导学生进行学习、思考和解决问题,促使学生以更加多元、创新的思维进行思考,提高学生解题能力。不管是在只涉及数或形,还是在同时涉及数与形的题目中,运用数形结合思想往往能够起到事半功倍之效,快速、方便、准确地解决问题。

二、高中数学教学对数形结合思想的融入

1.数转形

数转形是数形结合思想的一大基础,其核心在于将抽象、复杂的代数关系转化为对应的图形关系,从而更加直观、形象地展示数学语言,帮助学生快速、准确地以几何方式理解代数问题。高中生逻辑思维较弱,同时解题经验较为欠缺,他们在面对抽象、复杂的代数问题时往往难以快速找出代数的内在联系,不能准确理解题目要求,从而无法找准解题方向,严重影响解题速度和准确率。与此同时,代数问题往往涉及大量复杂运算,学生在计算过程中难免出错,经常出现解题思路正确但是费时费力最终却没有解出正确答案的情况。因此在高中数学教学中,教师应当积极渗透数转形思想,引导学生将抽象、复杂的数学语言转化为直观、形象的图形,借助图形快速理解题目内涵,找准解题方向,同时以更加简便的思路和方式进行计算,避免大量不必要的复杂计算,快速、准确地解出答案。

数转形思想能够广泛应用于高中数学教学的方方面面,如集合、函数、数列、平面向量、不等式、导数等,这些内容往往是抽象而复杂的代数问题,但是从图形角度进行思考和解决往往能够更加简单和方便。不过大部分学生都缺乏数转形意识,他们在面对代数类问题时往往会直接进行思考和计算,不会通过数转形的方式进行简便解答。这是因为学生在长期学习和练习习题的过程中形成了思维定式,习惯了直接进行计算和解答,同时对数形结合思想理解不足。对此,教师应当在日常教学中加强对学生数转形意识的培养,在进行代数类相关知识教学时渗透更多数转形解题方法,引导学生明白数转形的解题优势,同时让学生在长期练习中逐渐掌握正确的数转形方法。教师应当做好相应的教学规划,不仅要在新知识教学中注重对数转形思想的渗透,还要针对性地布置相应习题,要求学生以数转形方式和常规方法进行解题,让学生在实践中养成良好的数转形思维并有效掌握相应的应用方法。另外,教师还需要在知识归纳和复习阶段有意识地引导学生进行数转形练习,进一步深化学生数形结合思想。

2.形转数

形转数同样是数形结合思想的重要组成部分,其核心在于将相对模糊的几何图形用详细易懂的数学语言进行描述,尤其是利用代数关系精准表述。不可否认,图形的优势在于直观形象,但是却缺少了严密的逻辑推理性与精确的计算,学生在学习和理解相关内容时难免会感觉到很“模糊”。就是说学生虽然能够直观地观看图形,但却不能准确把握图形所表达的含义,从而无法找准解题方法。针对这一问题,教师应当在几何图形相关内容教学中加强对形转数思想的渗透,引导学生从代数的角度对图形内涵进行深度思考,从而以更加缜密的逻辑和更为精准的计算进行解题,保障解题的准确性。

需要注意的是,形转数思想同样是一种简便的解题方法。代数虽然看起来更为抽象,但是一旦找准解题方向,便能顺理成章地通过计算准确解出答案;而图形看起来更为直观与形象,但是在缺乏逻辑支撑与计算支持的情况下很容易令学生产生“模糊感”,具有巨大的局限性。教师在图形相关内容的教学中应当引导学生实现对图形的公式化转化,从而拓宽学生解题思路,让学生基于科学逻辑和精准计算保障解题质量。

3.数形互变

数转形与形转数均是数形结合思想的重要部分,二者有着极为密切的关系,只有将二者进行有机融合,才能真正实现数形结合,同时也能深度贯彻双向性原则,充分发挥数形结合思想的功效。教师应当在教学中强调代数解题和图形解题的优势与缺陷,引导学生深入理解二者的相辅相成关系,从而培养学生良好的数形互变意识。

数形互变必须建立在学生深度掌握数转形与形转数两种思想的基础上,同时结合大量练习而逐渐掌握和熟练应用。教师可以对能够运用数形结合思想的相关内容进行归纳,包括集合、平面向量、不等式、函数、导数、三角函数、空间位置关系、空间向量、立体几何、直线与圆的方程、圆锥曲线、坐标系与参数方程等,引导学生在解决相关问题时从数形结合角度进行思考和分析,从而培养学生正确应用数形结合思想的意识。另外在学生日常习题练习中,教师也可以针对性地强化数形结合解题方法教学。

结语

教师要充分认识到数形结合思想的教育价值与积极意义,把握好概念、公式、定理、公理等讲授同解题实践之间的关系,从多个方面渗透数形结合思想,帮助学生深刻理解与牢固掌握理论知识,提升解题水平。

参考文献

[1]蔡志远.高中数学教学中数形结合思想的渗透研究[J].才智,2019(33):191.

[2]王海中.数形结合思想在高中数学教学中的实践运用研究[J].课程教育研究,2019(44):43-44.

[3]李文玲.“数形结合”思想在高中数学教学中的应用分析[J].西部素质教育,2016,2(01):173.

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