浅谈“数形结合”思想在解决问题中的运用

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  【摘要】古往今来,数与形的相互转化、结合是数学的重要思想,在教学中把数形结合思想渗透其中,把数学问题中的数量关系和空间形式结合,以形助教、以数辅形,可以达到逻辑思维与形象思维的完美结合,使问题化难为易、化繁为简。培养学生用图表述数量关系,发展学生的作图能力,提高学生用图征解决问题的能力可以有效提高学生的问题解决能力。
  【关键词】数形结合 问题解决 以形助教 以数辅形
  【中图分类号】G623.5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)26-0093-02
  “数”与“形”反映了事物两个方面的属性。数形结合就是把抽象的数学语言、数量关系与直观的几何图形、位置关系结合起来,“以形助数”或“以数解形”即通过抽象思维与形象思维的结合,可以使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从而起到优化解题途径的目的。长期以来,问题解决是教学的重难点,有的学生能进行基本的计算,却解决不了生活中的日常问题;有些学生能明白基本概念和算理,却不能灵活运用知识解决综合性问题。问题解决已经在小学生中慢慢拉开了差距,有些学生能游刃有余地解决问题,可有部分学生却无从下手。如何有效利用“数形结合”思想解决问题,这是教师思考和实践的一个重要方向。
  一、小学生在问题解决中的困难
  从小学数学角度看,问题解决是指在教师的组织引导下,学生运用已有的知识、技能和能力,以积极探索的态度,创造性地解决来自数学学科或现实社会生活的问题的教学活动。但对于在问题解决中束手无策、无计可施的的学生而言,主要的困难是:1、不理解题意,不明白题目的意思;2、对于问题不够明确;3、对于问题信息获取不恰当,不能正确地建立数量之间的关系;4、数形结合思想缺乏、不能用图征解决问题。如果学生在问题解决中不能合理地分析问题,找准数量关系,有效提炼题目信息,化繁为简,问题解决就显得尤为困难,于是出现“交白卷”或“全错”的现象。因此,在教学中,如何有意识地利用数与形的结合的策略提高学生的思维素质,培养学生运用“数形结合”思想解决问题的能力显得尤为重要。
  二、“数形结合”思想在解决问题中的运用策略
  著名数学家华罗庚先生曾经说过:“数缺形时少直观,形少数时难入微”。在教学中,有些问题学生模棱两可,如能做到数形结合,学生便可透彻地加以理解。
  (一)以形助数,使抽象问题具体化
  数学概念具有高度的概括性和抽象性,数学问题解决需要有对问题的充分理解和对知识的灵活运用。教学中应尽可能为学生提供充分的感知材料,以直观、具体的形丰富学生的表象,帮助学生建立合理数量关系,把复杂的问题简单化、明朗化、抽象的问题形象化、具体化,以达到化繁为简,使得学生知其所以然。
  如题:①一个等腰三角形,顶角是底角的3倍,求这个三角形的每个角。②一个等腰三角形,底角是顶角的4倍,求这个三角形的每个角。
  对于这种类似的题目,很多学生比较薄弱,经常出错。基于学生的现状和困境,我引导学生先画图,通过图一和图二,学生很快找到各角的数量关系,这道题也就迎刃而解。
  案例中,以形助数,把抽象的问题具体化,利用图形表示数学信息,让学生一目了然地找到一份量,从而有效地突破数量之间的关系。通过以形助数,创造图表,学生利用直觀感知的图形,有效地建立数量关系,从而快速有效地找到解决问题的方法。
  (二)以数辅形,使复杂问题简单化
  吴正宪老师认为:几何研究空间形式,视觉思维占主导地位,培养知觉能力、洞察力;代数研究数量关系,有序思维占主导地位,培养逻辑能力、符号运算能力。在几何图形的周长、面积、体积等公示的归纳,如果仅仅通过观察很难得到结果,在教学中引导学生充分利用“数”的精确性、规范性、严谨性,用数据呈现算理、公式、规律,阐明行的某些属性,使复杂问题简单化。
  如在探索长方形的面积公式的过程中,可以充分利用图表的作用,让学生用面积单位不重叠、不留缝隙地铺满长方形,记录在表格中(如下图),学生便可以水到聚成地找到长方形的面积计算公式:长方形面积=长×宽。
  填一填,想一想,你发现了什么?长方形的面积=?
  长/厘米 宽/厘米 面积/平方厘米
  (三)数形结合,使问题解决清晰化
  学生接触并利用“形”的语言后,我们应鼓励学生多用表征,用自己创造的图形解释数学,用自我创造的图表、用独有的视角分析展示问题,运用数和形的结合,可以让问题解决方法更明朗化、合理化、清晰化。
  如下题,学生刚接触这种类型的题目时,学生会特别容易犯难,无从下手,或因找不准数量之间的关系,解答错误。但,当学生用数形结合的方法,先根据题目信息画图,再根据图,明确数量之间的关系,问题就迎刃而解了。部分学生的解答如下:
  上图中,学生敢于用自己创造的图形解释数学,用自我创造的图表分析问题、解决问题,最终拨开云雾见天日,守得云开见月明,心境豁然开朗。同时学生在运用数形结合的思想解决问题的实践中,感悟到数学思想,提升了自身素养。
  “数缺形时少直观,形少数时难入微。”在问题解决中,构建数形结合思想,通过以形助数,使抽象问题具体化;通过以数辅形,使复杂问题简单化;通过数形结合,实现解决问题合理化、清晰化。数与形的相互转化、结合是重要的数学思想,在教学中教师要把数形结合思想渗透其中,把数学问题中的数量关系和空间形式结合,以形助教、以数辅形,达到逻辑思维与形象思维的完美结合,使问题化难为易、化繁为简,从而提高学生的解决问题的能力。
  参考文献:
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