劉祖金
數學思想方法是一種數學意識,體現了數學的思維能力、知識轉化能力、分析解決問題的能力,能夠全面反映學生的綜合素質.高中生在解題時常常會出現束手無策、目的不明確,思維混亂,思路不清晰的情況,在學習中不懂得掌握知識點、知識網絡,不會融會貫通、舉一反三等.其主要原因還是在學習中沒有形成必要的數學思想方法.
高中階段常見的有數形結合、分類討論、化歸與轉化、函數和方程、建模等思想方法.正確運用這些思想方法,對提高學生的解題能力起非常關鍵的作用.因此,在教學中應重視培養學生的數學思想方法.我現結合數學教學實踐探討其中所蘊含的數學思想方法.
一、數形結合的思想方法
數形結合就是把抽象的數學語言與直觀的圖形相結合、抽象思維和形象思維相結合,通過“以形助數”“以數輔形”兩個方面,可使復雜問題簡單化,抽象問題具體化,有助于把握數學問題的本質,它是數學的規律性與靈活性的有機結合.巧妙運用數形結合的思想方法解決一些抽象數學問題,可收到化繁為簡、化難為易、事半功倍的效果.數形結合的重點是“以形助數”,但以數解形在近年高考試題中也得到了加強,其發展趨勢不容忽視.
數形結合常用于函數與函數的圖像、解不等式、曲線與方程,參數本身的幾何意義,代數式的結構特點,求函數的值域、向量問題等常常可以用數形結合思想尋找解題思路.
(一)由數化形、以形為手段,以數為目的,通過建立坐標系由條件繪制相應圖形,使圖形充分反映出它們相應的數量關系,從而解決問題.
(二)由形化數,借助于圖形,通過觀察揭示出圖形中蘊含的數量關系,反映出事物本質特征.
(三)數形轉換,“數”和“形”可以互相轉換,化抽象為直觀,化直觀為精確,化難為易,從而使問題得到解決.
評注:數形結合思想是一種重要的數學思想方法,在解選擇題、填空題中應用廣泛,在解答題中一般可用數形結合法尋找解題思路,解答過程如用數形結合,敘述要嚴謹,防止只畫個圖形而解題過程不規范現象的發生.著名數學家華羅庚對“數形結合”的重要性,精辟地概括為“數無形,少直觀;形無數,難入微”,形象地道出了數形結合的特征和重要性.
二、分類討論的思想方法
在解某些數學題時,它的結果可能不唯一,對可能的情況要一一加以分類討論.它是一種重要的數學思想方法,在高考中占有十分重要的地位,分類討論試題具有明顯的邏輯性、探索性的特點,試題難度屬中高檔.
(一)引起分類討論的原因大致可分為如下幾種:
1.涉及的數學概念是分類定義的,如絕對值、直線斜率、指數函數、對數函數等.
2.運用的定理、公式或運算性質、法則是分類給出的,如等比數列的求和.
3.由圖形的不確定性引起的分類討論:有的圖形的類型、位置需要分類:如角的終邊所在的象限,點、線、面的位置關系等.
4.數學問題中含有參數變量,如參數的方程、不等式,由于參數的取值不同會導致所得結果不同,或對于不同的參數值要運用不同的求解或證明方法.
5.對較復雜或非常規的數學問題,需要采取分類討論的解題策略來解決.
(二)分類的原則:分類的標準要統一;層次要分明,分類要做到不重不漏;能不分類的要盡量回避,或盡量推遲,決不無原則地討論.
(三)分類方法:①明確討論對象;②確定分類標準;③逐步詳細討論;④歸納小結.
四、轉化與化歸思想
轉化與化歸思想是研究問題最基本、最重要的思想方法,它無處不在.比如:處理幾何問題時,將空間問題轉化到一個平面上解決;在解析幾何中,通過建立坐標系將幾何問題化歸為代數問題;復數問題化歸為實數問題等.
(一)轉化與化歸的原則:(1)目標簡單化原則;(2)具體化原則;(3)低層次原則;(4)正難則反原則.
(二)轉化與化歸常用的方法:(1)直接轉化法;(2)換元法;(3)數形結合法;(4)構造法型;(5)坐標法為工具;(6)類比法;(7)特殊化方法;(8)等價問題總之,數學思想方法較之數學基礎知識具有更高的層次,是對數學規律的理性認識,是數學知識的精髓,是知識轉化為能力的橋梁,是打開數學宮殿的鑰匙,是數學的靈魂.重視數學思想方法的教學和運用,突出數學思想方法,是提高解題能力的重要措施.讓學生靈活應用所學的數學思想方法,以培養其分析問題和解決問題的能力;課堂教學中不斷總結、提煉、潛移默化才能使學生養成良好的思維習慣,對數學思想的運用才能做到得心應手.