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巧用数形结合,突破教学难点

2016-09-20  |  点击:  |  栏目:论文中心

摘 要:教师应在日常教学中渗透数形结合的数学思想,培养学生在解题过程中“以形助数、以数解形、数形结合”的运用能力,根据问题的具体条件,将数与形巧妙地结合起来,有效地相互转化,提高解题水平。 
  关键词:以形助数;以数解形;数形结合;转化;运用 
  一、挖掘教材,从生活入手,将数形结合思想渗透到概念课教学中 
  “冰冻三尺,非一日之寒”,意识和思维的形成也是一样的,是一个长期的、潜移默化的过程。作为教师,我们应该在日常教学中,适时地向学生渗透这种思想。 
  例如,日常生活中的绳子和绳子上的结、刻度尺与它上面的刻度,我们走过的路线可以看作是一条线,教室里每个学生的座位等,我们利用学生的这一认识基础,把生活中的形与数相结合迁移到数学中来,挖掘教材,在教学中进行数学数形结合思想的渗透。例如,数与数轴、相反数、绝对值的几何意义、一对有序实数与平面直角坐标系、一元一次不等式的解集与一次函数的图象、二元一次方程组的解与一次函数图象之间的关系等,都是渗透数形结合思想的很好机会。 
  二、以形助数,数中思形,正确构造图形,通过几何模型反映相应代数信息 
  由于数和形是一种对应,有些数量比较抽象,我们难以把握,而图形具有形象、直观的优点,能表达较多的思维,起着解决问题的定性作用,因此,我们可以把数对应的形找出来,利用图形来解决问题。 
  例1.a2-b2与(a-b)2相等吗? 
  这是一个非常简单的问题,但现实中是我们的一个教学难点。由我们熟悉的平方差公式和完全平方差公式可知,它们是不相等的。但很多的学生初中学了三年都分不清这两个公式,这是为什么呢?原因就是学生没有真正地理解,有些学生虽说理解,但也是从乘方公式(a+b)(a-b)=a2-b2与(a-b)(a-b)=(a-b)2的逆用来理解的,如果我们把这个公式换个形式呈现给学生,从几何图形出发来理解,就更直观、更易理解了。 
  解析:如图,(1)(2)(3)(4)各块的面积可计算, 
  从面积值的角度来说: 
  a2-b2=S3+S1+S4 
  (a-b)2=S3 
  显然a2-b2≠(a-b)2 
  在教材中关于完全平方公式、平方差公式、勾股定理等的推证中都有类似的运用。 
  三、以数解形,形中觅数,善于观察图形,找出图形中蕴含的数量关系 
  虽然图形有直观、形象的优点,但在定量方面还必须借助数的计算,特别是对于较复杂的“形”,不但要正确地把图象数字化,而且还要注意观察图形的特点,发掘题中的隐含条件,充分利用图形的性质,进行分析计算。 
  例2.将一些半径相同的小圆按如图所示的规律摆放,请仔细观察,第100个图形有______个小圆。 
  分析:这是一道典型的规律探究题,学生在解答时如果仅关注中间的小圆的变化,解答是比较困难的,但如果将图形的规律问题转化为数的规律问题,本题就不难了。 
  根据第1个图形有6个小圆,第2个图形有10个小圆,第3个图形有16个小圆,第4个图形有24个小圆, 
  ∴第n个图形有:4+n(n+1)个小圆,第100个图有10104个小圆。 
  例3.以数表形在教材中的展现,例如表示直线和圆的位置关系: 
  如果⊙O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d,那么: 
  (1)直线l和⊙O相交?圳d<r(如图(1)所示);   (2)直线l和⊙O相切?圳d=r(如图(2)所示); 
  (3)直线l和⊙O相离?圳d>r(如图(3)所示)。 
  教材上像类以的问题也很多,比如利用数轴、直角坐标系通过数字和数对来表示点的位置,利用面积、距离、角度等来解决几何问题,例如,利用勾股定理证明直角、利用三角函数研究角的大小、利用线段比例证明相似等,几何问题中列函数关系式求最值问题等。把几何问题转化为数量关系使抽象的问题具体化,教师若注重数形结合思想方法的渗透,利于学生领悟几何图形(或图案)的规律,从而找出其中的数量关系。 
  四、数形结合,相互转化,利用数形结合思想提升学生解题能力 
  在教学中渗透数形结合思想时,应让学生了解所谓数形结合就是找准数与形的契合点,根据问题的具体条件,将数与形巧妙地结合起来,有效地相互转化,就成为解决问题的关键所在。 
  例4.如图所示,抛物线分别与x、y轴交于A、B、C三点,顶点为M,你能求出△MBC的面积吗?能寻找几种方法? 
  解析:这是一道典型的数形结合思想与函数的综合问题,结合图1中信息,可知A、B、C的坐标,由待定系数法易求得抛物线的解析式为: 
  通过添加适当辅助线,可以多种解法,这种问如果不借助图形,,不知数与形灵活转化,学生解答也是相当困难的。但如果我们掌握数形结合的思想方法,能将点的坐标与点到坐标轴的距离进行转换,构造出一些四边形或三角形,再利用图形间的面积关系求解△MBC的面积,稍作点拨,相当部分学生并可解答。 
  解答方法如下: 
  法一:如图1,S△MBC=S梯形CODM+S△MDB-S△BOC(直接利用原图中关系求解) 
  法二:如图2,S△MBC=S梯形EMBO-S△EMC-S△COB 
  法三:如图3,S△MBC=S△MCO+S△BOM-S△BOC 
  法四:如图4,S△MBC==S△CMF+S△MBF(其中MF=MD-FD,可利用三角形相似求FD,△CMF、△BMF有公共边MF,高之和为5) 
  法五:如图5,S△MBC=S△GCB-S△GCM(其中CG=OG-OC,用M、B两点坐标求直线MB解析式,可求OG,CG.) 
  法六:如图6,S△MBC=S△HMB-S△HCB(求法与法五类似) 
  究其解答过程,思路也是非常清晰的。数形结合是直观化教学的一种重要手段,通过数形结合,数与形的相互转化,使较为抽象的数量关系通过几何图形形象地反映出来,使抽象的概念、关系得以直观化、形象化。 
  最后要说的是学生要真正掌握数形结合思想的精髓,还必须有深厚的基础知识和熟练的基本技巧,它不像一般数学知识那样,通过几节课的教学就可掌握,它需根据学生的年龄特征,学生在学习的各阶段的认识水平和知识特点,逐步渗透。在实际教学中,我们不能仅把数形结合看成是解题的一种手段,更要看成是一种思维品质。为了让学生具有这种品质、掌握这种方法需要我们把它落实到教学过程的各个环节中,使数形结合思想方法的教学成为一种有意识的教学活动,发挥它更多的作用。 

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