数形结合思想在初中数学课堂教学中的应用文献综述

 2023-03-16 10:03

摘 要:数学是一门包含数量和空间形态的综合性科学,随着我国新课程改革和素质教育的不断深入,学生在初中阶段需要进行数学素养和数学能力的培养。这不仅要求教师要教给学生理论知识,而且要培养学生的创新和抽象思维,同时还要发展学生对理论知识的实际应用能力。数形结合是数学研究的重要方法,化抽象为直观,学生进行多方面、多角度理解的同时,培养学生创新意识并促进学生全面发展。作者就数形结合思想在初中数学课堂教学中的应用进行深入探讨。

关键词:数形结合; 初中数学; 应用

  1. 问题研究的背景

纵观数学的发展历史,数学从一开始就是“数”与“形”的有机结合。从最开始的计数发展:手指计数——石子计数——结绳计数——刻骨计数,不难发现“数”这个概念的形成其实依托于“形”,而“形”正是由于“数”的需要而产生的。数学由此发展,一方面,“数”开始延伸,得到代数学等一系列分支,另一方面,“形”也随之发展,得到几何学等相关分支,最后数学成为一门研究数量关系和空间形式的科学。因此数形结合作为一条主线贯穿数学研究的全过程。接下来分别对数形结合在国内和国外的研究现状进行简单阐述。

(一)国内研究情况

对数形结合这一思想方法的研究并不是起步于近现代,中国数学家赵爽编制的《周髀算经》中就有利用图像(勾股圆方图)来证明“商高定理”,魏晋南北朝的祖氏父子利用“割圆术”求Pi;的近似值,这些是中国数学家最初对数形结合的思想方法的研究与应用。

到近现代,数形结合这一思想方法广为流传,根据检索“数形结合”发现相关文章数量繁多而且大部分发表在教育类杂志上,研究的阶段大多集中在小学、初中和高中。大部分的研究主要涵盖两个方面:(1)基于如何解决复杂的数学问题。比如:如何利用数与形各自的优势来简化数学问题。朱文俊提出:几何图形的形象直观,便于理解;代数方法的一般性,解题过程的机械化,可操作性强,便于把握。[1]还有采取分教学知识类型,根据这一类型知识的特点,有针对性研究当解决相关类型的问题时,如何采用数形结合思想进行解题。(2)基于课程内容。高爱红指出:数学是一门研究“数”与“形”的自然科学,“数”主要包括数字、文字、式子、数学概念、数学定理、数学结构等方面的概念和命题。“形”主要包括图像、图形等。[2]其中类似命题与概念,其实是学生学习的基础,主要研究如何使学生更好的理解以上所述的知识。以上两个方面的研究方式,大多采用观点 例题分析的方式进行研究说明。

(二)国外研究情况

自笛卡尔建立直角坐标系之后,数形结合这一思想方法被更广泛地应用与研究,应用的范围更加广,涉及到的领域更多。

国外对数形结合这一思想方法在教学中的研究论文很少,更多的注重数形结合在教学中的实际应用和发展,例如日本教育学家米山国藏所著《数学的精神、思想和方法》、匈牙利数学家George Polya所著《怎样解题》、《数学与猜想》、《数学的发现》以及美国数学家Morris Kline所著《古今数学思想》四册,对数形结合应用的研究表现为:(1)从教材和生活中的实例出发,对教材中的知识进行了大胆的独创性的探索,促进了研究精神的勃兴。(2)将解题作为培养学生数学才能的一种手段,认为只有通过模仿和练习才能学会解题。(3)注重研究知识本质的形成过程以及历代数学家的研究成果。[3]

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