浅析数形结合方法在高中数学教学中的应用

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  【摘要】数形结合是数学中的一类数学思想,也是一种数学方法,其既可以在教学中发挥作用,也可以在学习上形成助推。本文针对数形结合的基本概念作了简单分析,然后从高中数学的角度切入,分析了数形结合方法所能发挥的作用以及其应用的基本原则,最后结合实例剖析了数形结合方法在高中数学教学中的具体应用,希望可以对高中数学教师起到一定的参考作用。
  【关键词】数形结合 高中数学 作用 原则 应用
  【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)21-0077-02
  数学是高中阶段一门非常难的科目,对于学生而言,学习起来比较吃力,很多学生表示数学最难。根据很多教师的反馈,数学科目教学活动也比较吃力,而且效果往往不佳。究其原因,主要是因为教学模式比较抽象刻板,学生理解起来存在阻碍,不能有效明确教师所讲内容。因此,有教师提出了将数形结合方法运用到教学中的思想,通过实践运用,该方法对于高中数学教学活动表现出了有效的助推作用。因此,下文就对其展开了深入的研究。
  一、数形结合方法的概念内涵
  鉴于数字和图形可以实现相互转化,由此归纳总结得出了数形结合这一数学思想。具体说来,属性结合指的是将数字和图形结合起来,作为一个整体对待,由此对相关问题进行深入分析和理解。在实际运用中,数形结合方法可以分为两种形式,一种是以形助数,即通过图形对数字方面的问题进行求解;另一种是以数解形,即通过数字对图形进行求解。这两种形式,也是在教学活动中最常用的手段。
  二、数形结合在高中数学教学中的作用和应用原则
  (一)作用
  高中数学涉及到的知识内容较广,这个数形结合方法的应用提供的广阔的空间。具体说来,在集合问题上,经常使用Venn图或是数轴等图像,对集合汇总的补集、交集、并集等问题进行求解,由此简化单纯数字问题的复杂关系。在方程与不等式的问题上,往往涉及到根、交点等要素,结合图像对交点、增减趋势进行判断,可以比较简便的解答问题。在三角函数上,往往涉及到三角函数值大小、单调区间等问题,通过三角函数图像或是单位圆,可以简化求解流程。而在解析几何、立体几何等方面,面对点、线、面等图形关系,可以利用单穿的代数运算解决问题,方便快捷。
  (二)应用原则
  在运用数形结合方法进行高中数学教学的时候,需要遵循一定的基本原则,确保教学活动的有效性。首先,数形结合方法的使用,应该简化教学活动,使其直观简便。运用数形结合的方法进行教学,就是为了实现知识点的立体化透视,让学生能够更加深入了解其中要点,形成有效掌握。因此在运用数形结合方法的时候,就要本着简单直观的目的,突出其作用。其次,数形结合方法的运用需要体现出创新,不能落于俗套。数形结合的方法虽然近些年比较火热,但是其运用在很久之前就开始了。因此在全新的教育形势下,对数形结合思想的运用不能再局限在过去的老旧思维,需要跳出来,依照当前的实际情况,创新出更加新颖的教学方法。
  三、高中数学教学中数形结合方法的具体应用
  (一)以形助数
  以形助数,就是通过图形的形式方法帮助解决代数问题。在高中数学中,数列、集合、不等式、方程等都属于代数部分,而这些知识点有都和图形存在非常紧密的关联。以形助数就可以通过图形对这些方面的知识点形成全面透视。在教学活动中,要实现以形助数这一方法的运用,需要教师做好三个方面的工作。第一,明确内容与数形结合的关系。在高中数学中,虽然大部分知识都能够通过数形结合这一渠道展开教学,但是也有少部分知识不适宜这一教学方法。
  比如,在教学三角函数的相关知识时,会涉及到正弦、余弦、正切、余切等方面的概念知识。这些概念比较抽象,因此在教學中就可以运用以形助数的方法,加强学生的理解。然后教师可以设置一定的例题,对以形助数进行实际运用。如:
  求π的正弦、余弦和正切值。对于这个题目,通过分析可以得知,利用特殊值法和图像法都可以进行求解,但是特殊值法涉及到角度转化,因此利用图像法更为简便,即以形助数。可以画出π的图像,如下图1所示。然后进行求解,在角π的终边上任取一点P(1,y),在直角三角形PAO中,AO=1,则r=|OP|=2,|AP|=,即p(1,-)。由定义可以。
  (二)以数解形
  和以形助数不同,以数解形主要是通过代数方法求解图形方面的问题。但是并不是直接进行代数求解,而是先对图形进行分析,找出其中点、线、面之间的相互关系,然后再通过代数的形式解出问题.如此,就能够大大简化复杂的几何空间逻辑推断,提升学生的解题正确率。
  比如,在教学圆锥曲线的过程中,教师就可以设置这样的典型案例引入以数解形的教学活动:F1、F2是椭圆C:()的两个焦点,P是椭圆C上一点,且,若的面积为9,求b值,具体如图2所示。
  从图中就可以看出,其中存在比较明显的代数关系,因此可以利用以数解形的思想,将其转化为代数问题:设,,结合椭圆曲线相关性质得出:
  解方程组:,所以,从而解得。
  通过典型案例的分析讲解,让学生认识到数形结合的好处所在,然后教师在设置相应的练习题目让学生巩固练习。如:图3中,有正方体ABCD—A1B1C1D1,其棱长为1,P是DD1中点,O1、O2、O3分别是面A1B1C1D1,面B1BCC1,面ABCD的中心。求证:。
  四、结束语
  数形结合方法在高中数学教学中具有重要的作用,对于提升教学效果意义重大。因此,对于高中数学教师而言,需要认识到数形结合的内涵实质,从以形助数和以数解形两个方面展开教学,增强学生的数学水平。
  参考文献:
  [1]王丽杰.高中数学教学中数形结合方法的原则和策略[J].中国校外教育,2015,19:89
  [2]耿海龙.高中数学教学中数形结合法的应用研究[J].亚太教育,2016,13:78
  [3]吴凌云.高中数学教学中数形结合法的应用[J].品牌,2015,05:214
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