初中數(shù)學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)思想的滲透

朱靜軍

?河北省唐山市第四十九中學(xué)

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出把數(shù)學(xué)思想和方法作為基礎(chǔ)知識(shí)的重要組成部分,可見(jiàn)其重要性非同一般.數(shù)學(xué)思想和方法是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的重要工具[1],掌握數(shù)學(xué)思想和方法,既有助于教師的教學(xué),又能夠幫助學(xué)生形成良好的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu),促使其將書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決問(wèn)題的能力,因此,在初中數(shù)學(xué)的教學(xué)過(guò)程中,教師要注重?cái)?shù)學(xué)思想的滲透.

1 分類思想

分類思想主要體現(xiàn)在一些概念、定理、性質(zhì)的應(yīng)用中.在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)適當(dāng)?shù)恼f(shuō)明和滲透,使學(xué)生對(duì)分類思想有一個(gè)較清晰的認(rèn)識(shí)和掌握,更重要的是隨著分類思想在學(xué)生頭腦中的萌芽、生根、發(fā)展,使學(xué)生的思維能力逐步得到提高.

例1如圖1,ABCDE是正五邊形,問(wèn):以圖中標(biāo)明的字母為頂點(diǎn)、以已有線段為邊的不同三角形有多少個(gè)?

圖1

解法1：按三角形的頂點(diǎn)所在的位置來(lái)分類.

當(dāng)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)都在A,B,C,D,E中時(shí),與△ABC全等的有5個(gè),與△ACD全等的有5個(gè),共10個(gè);

當(dāng)有兩個(gè)頂點(diǎn)在A,B,C,D,E中,一個(gè)頂點(diǎn)在A′,B′,C′,D′,E′中時(shí),與△A′CD全等的有5個(gè),與△E′CD全等的有10個(gè),與△D′CE全等的有5個(gè),共20個(gè);

當(dāng)有一個(gè)頂點(diǎn)在A,B,C,D,E中,有兩個(gè)頂點(diǎn)在A′,B′,C′,D′,E′中時(shí)均與△AC′D′全等,共5個(gè).

所以,共有三角形10+20+5=35(個(gè)).

解法2：按三角形的邊的位置分類.

當(dāng)三角形有兩邊與正五邊形的邊重合時(shí),均與△ABC全等,共5個(gè);

當(dāng)三角形只有一邊與正五邊形的邊重合時(shí),與△A′CD全等的有5個(gè),與△E′CD全等的有10個(gè),與△ACD全等的有5個(gè),共20個(gè);

當(dāng)三角形沒(méi)有邊與正五邊形的邊重合時(shí),與△AC′D′全等的有5個(gè),與△A′BE全等的有5個(gè),共10個(gè).

所以,共有三角形5+20+10=35(個(gè)).

點(diǎn)評(píng)：這個(gè)圖形并不復(fù)雜,但包含的三角形的個(gè)數(shù)卻不少.如果硬數(shù),常常會(huì)出現(xiàn)重復(fù)和遺漏.為了避免以上弊端,宜采取分類的方法,并且充分利用圖形的對(duì)稱性.從本題的解題過(guò)程中我們也能看到,同一個(gè)問(wèn)題可以按不同的標(biāo)準(zhǔn)分類,當(dāng)然,不能同時(shí)按照兩種標(biāo)準(zhǔn)分類.

2 數(shù)形結(jié)合思想

數(shù)形結(jié)合思想貫穿于整個(gè)數(shù)學(xué)內(nèi)容之中,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合法,借助“數(shù)”的精確性來(lái)闡明“形”的某種屬性,能夠把抽象的“數(shù)”的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為直觀的“形”的問(wèn)題來(lái)解決;借助“形”的幾何直觀性來(lái)闡明“數(shù)”之間的某種關(guān)系,又能把復(fù)雜的“形”的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為具體的“數(shù)”的問(wèn)題來(lái)解決.

試求xy+2yz+3xz的值.

解析：將原方程組改寫為

① ② ③

圖2

點(diǎn)評(píng)：本題已知條件是由三個(gè)二元二次方程組成的方程組,如果想嘗試用解方程組再求值的方法來(lái)解題,在初中階段顯然很困難.因此可聯(lián)想到利用勾股定理,通過(guò)對(duì)原方程組中的三個(gè)式子進(jìn)行變形,構(gòu)建以3,4,5為邊長(zhǎng)的直角三角形,即可化“數(shù)”為“形”,得到一種簡(jiǎn)捷解法.

3 方程思想

方程思想就是把研究的數(shù)學(xué)問(wèn)題中已知量和未知量之間的數(shù)量關(guān)系,轉(zhuǎn)化為方程等數(shù)學(xué)模型,讓未知數(shù)參與運(yùn)算,從而使問(wèn)題得到解決的思維方法.方程思想貫穿于整個(gè)初中代數(shù)部分,通過(guò)方程的教學(xué),使學(xué)生逐步形成方程意識(shí),不僅能夠簡(jiǎn)化和加速思維的進(jìn)程,還能夠解決一些較復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題和實(shí)際問(wèn)題.

例3如圖3,已知AC切⊙O于點(diǎn)C,CP為⊙O的直徑,AB切⊙O于點(diǎn)D與CP的延長(zhǎng)線交于點(diǎn)B,若AC=PC.

圖3

求證:(1)BD=2BP;

(2)PC=3BP.

證明：(1)如圖4,連接DO,設(shè)PO=OC=DO=x.

圖4

∵AC,AB切⊙O于點(diǎn)C,D,AC=PC,

∴AC=PC=AD=2x,∠ACO=∠ADO=90°.

∴△BOD∽△BAC.

∴BO∶AB=OD∶AC.

即(BP+x)∶(2x+BD)=x∶2x,化簡(jiǎn)得BD=2BP.

(2)在Rt△BOD中,由勾股定理,得

OB2=OD2+BD2.

即(BP+x)2=x2+(2BP)2,化簡(jiǎn)得2x=3BP.

點(diǎn)評(píng)：本題的證明中充分利用了方程思想,通過(guò)尋找相等關(guān)系,以運(yùn)算代替論證.例如,題中的PO=OC=DO=x,AC=PC=AD=2x,BP,BD這些未知數(shù)都參與了運(yùn)算.

4 轉(zhuǎn)化思想

數(shù)學(xué)問(wèn)題的解決過(guò)程就是一系列的轉(zhuǎn)化過(guò)程,轉(zhuǎn)化是化繁為簡(jiǎn)、化難為易、化未知為已知、化陌生為熟悉的有力手段,是解決問(wèn)題的一種最基本的思想.前蘇聯(lián)著名數(shù)學(xué)家C·A婭諾夫斯卡婭曾一語(yǔ)道破解題的本質(zhì):“解題,就是意味著把所要解的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解過(guò)的問(wèn)題.”問(wèn)題轉(zhuǎn)化得好,就能得心應(yīng)手,游刃有余.而具體轉(zhuǎn)化的方法也有很多,例如添加輔助線、構(gòu)造方程或不等式、圖形的分割拼合、畫圖象、代數(shù)式的變形等.

2x+2|x-2|=(x-1)2.

④

若x-2≥0,則④式可化為4x-4=(x-1)2,解得x=5,或x=1(與x≥2矛盾,舍去).

若x-2<0,則④式可化為(x-1)2=4,解得x=3,或x=-1.由于x=3與x-2<0矛盾,x=-1與x-1>0矛盾,故都舍去.

綜上所述,方程的解為x=5.

《暫行辦法》規(guī)定，在一個(gè)納稅年度內(nèi)，與基本醫(yī)保相關(guān)的醫(yī)藥費(fèi)用，扣除醫(yī)保報(bào)銷后個(gè)人負(fù)擔(dān)累計(jì)超過(guò)15000元的部分，由納稅人在辦理年度匯算清繳時(shí)，在80000元限額內(nèi)據(jù)實(shí)扣除。此前的征求意見(jiàn)稿中，限額為60000元。

化簡(jiǎn)得

⑤

綜上所述,方程的解為x=5.

點(diǎn)評(píng)：本題的兩種解法,都是通過(guò)以下轉(zhuǎn)化途徑,即由二重根式的無(wú)理方程—一重根式的無(wú)理方程—絕對(duì)值方程—整式方程,將復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的問(wèn)題,將不熟悉的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為熟悉的問(wèn)題.

5 整體思想

初中數(shù)學(xué)教材中應(yīng)用整體思想的知識(shí)也很多,在解決某一問(wèn)題時(shí),不能獨(dú)立、孤立地看待,而是要通過(guò)觀察,把著眼點(diǎn)和注意力放在問(wèn)題的整體結(jié)構(gòu)上,才能觸及到問(wèn)題的本質(zhì),從而達(dá)到求解的目的,這就是整體思想.整體思想是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的一個(gè)重要策略,也是提高解題速度的有效途徑[2].

5.1 整體代換,化難為易

故所求六位數(shù)是285 713.

點(diǎn)評(píng)：本題中的a,b,c,d,e是五個(gè)未知數(shù),按照通常的思路需要列五個(gè)方程才能獲解,但是這樣做很困難,關(guān)鍵是根本就找不到五個(gè)方程.如果換個(gè)思路看,觀察出這五個(gè)字母結(jié)合的順序沒(méi)有變動(dòng),不妨把這五個(gè)字母看成是一個(gè)數(shù),也就是把它當(dāng)作一個(gè)整體,這樣就化難為易了.

5.2 整體代入,化繁為簡(jiǎn)

例6已知x2+3x+5=7,求3x2+9x-2的值.

解析：3x2+9x-2=3(x2+3x+5)-17
=3×7-17
=40.

點(diǎn)評(píng)：本題如果按照我們平時(shí)的解題習(xí)慣,通常是先解方程x2+3x+5=7,得出x的值,再代入代數(shù)式3x2+9x-2中求值,這樣顯然很繁瑣.稍加觀察我們發(fā)現(xiàn),兩個(gè)代數(shù)式中的二次項(xiàng)和一次項(xiàng)的系數(shù)成比例,因此可以考慮用整體代入法.當(dāng)然,本題還可將x2+3x作為整體(=2)代入求解.

5.3 整體思考,打破常規(guī)

例7試證明:兩個(gè)一元二次方程x2+ax+a=0,x2-x-2a-1=0中至少有一個(gè)方程有實(shí)數(shù)根.

證明：由題意得,Δ1=a2-4a,Δ2=1-4(-2a-1),則Δ1+Δ2=(a2-4a)+[1-4(-2a-1)]
=a2+4a+5
=(a+2)2+1.

因?yàn)?a+2)2≥0,所以(a+2)2+1>0.

故Δ1,Δ2中至少有一個(gè)大于0,即兩個(gè)方程中至少有一個(gè)方程有實(shí)數(shù)根.

點(diǎn)評(píng)：本題如果按照常規(guī)思路,逐一考慮兩個(gè)方程,由于a值的不確定性很難證明.但如果換個(gè)思路,將兩個(gè)方程的判別式的和作為一個(gè)整體考慮就容易多了.

除了上述數(shù)學(xué)思想,還有其他如類比、歸納、辯證、函數(shù)、構(gòu)造、換元等數(shù)學(xué)思想可以運(yùn)用.在數(shù)學(xué)教學(xué)中,應(yīng)結(jié)合實(shí)際,重視這些數(shù)學(xué)思想的滲透,這樣有助于發(fā)展學(xué)生的思維,培養(yǎng)數(shù)學(xué)能力,提高綜合素質(zhì).