小学数学数形结合思想方法的教学研究文献综述

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小学科学下半月刊

数形结合思想是学习数学最为广泛

和常用的一种数学思想方法,它能够将

抽象问题直观化,利于教师的教和学生

的学。在当今生活化教育的背景下,运

用数形结合思想方法显得更为重要,因

此有必要对数形结合思想进行研究,以

下是从国外和国内两方面搜集到的有关

数形结合思想的研究资料,整理如下:

一、国外有关数形结合思想方法的

研究

早在毕达哥拉斯时代,数形结合思

想就萌芽了。此后便以跳跃式步伐快速

向前发展。恩格斯认为:“‘数’与‘形’是

数学的基本研究对象,他们之间存在着

对立统一的辩证关系。”他的这一观点指

出了“数”和“形”这一矛盾双方是相互依

存,相辅相成的。“数”与“形”的配合运用

为解决数学问题提供了方向,有利于将

抽象的数学符号同直观形象的图形结合

起来,实现由抽象到具体的转化。美国

数学家斯蒂恩也指出了“数”和“形”之间

相互配合发展的重要性,他谈道:“若一

个特定问题,可以被转为一个图形,则思

想就整体地把握了问题,而且是创造性

地思索了问题的解法。”足见“数”与“形”

结合的重要性。拉格朗日也认为:代数和几何的发展是相互依存不可分离的,

抛弃或忽视任何一方,它们的发展就会

变得缓慢,应用范围就会缩小,“但是如

果这两门科学结为伴侣,那么它们就能

互相吸取新鲜活力,从此便以快速的步

伐走向完善。”这就为数形结合思想的发

展提供了有力的证词。进入17世纪上

半叶,法国数学家笛卡尔通过直角坐标

系建立了“数”与“形”之间的联系,数轴

的建立使人们对“数”与“形”的统一有了

新的认识,“把实数集与数轴上的点集一

一对应起来,数可以视为点,点也可以视

为数,点在直线上的位置可以数量化,而

数的运算也可以几何化。”从而真正实现

了“数形结合”。当今,有关国外数形结

合思想研究还在不断发展,杨彦在他的

《英国初中代数课程“数形结合”思想研

究》中提到:“在英国初中的代数课程中

要求对某些特定内容(如:函数、不等式

解集等)了解它的几何形式。”其次,“英

国的数学教育重视实用性,‘用数学’的

意识和能力的培养贯穿课程始终”。教

材的设计上也很用心,大量选取了来自

现实生活和跨学科的内容,将数形结合

思想贯穿于解决复杂问题的始终。潜移

默化地影响学生的数学学习。罗寿兰对

日本高中数学教材研究后指出“日本的

很多数学问题与生活实际联系紧密,书本图文并茂。形象直观,便于学生理解,

有些内容学生可以通过自学获取知识。”

从这一点上来看,对我国数学教育具有

很大的借鉴价值。但从梳理的国外文献

来看,其研究主要是从“数”和“形”的关

系进行的,很少从中小学数学教学的角

度进行阐释,而且研究多以初高中为主,

小学的研究甚少。

二、国内有关数形结合思想方法研

数形结合思想在我国的研究比国外

起步晚。“数形结合”一词正式出现是在

华罗庚撰写的《谈谈与蜂房结构有关数

学问题》中提到“数与形,本是相倚依,焉

能分作两边飞。”“数形结合”一词推出

后不久,立即获得了教育界的广泛认可,

此后研究“数形结合”的学者越来越多。

通过对搜集到的文献分析,发现国内对

数形结合思想的研究主要是从“以形助

数”、“以数解形”、“数形互助”三个方面

着手的,以下是从三方面分别梳理的文

献:

1.有关“以形助数”的研究

数学是研究数量关系和空间形式的

科学,毋庸置疑,“数”和“形”是数学研究

的对象。但有的数量关系抽象,学生在小学数学数形结合思想方法的

教学研究文献综述

◇田丹妹戴莹

--94教学研究

把握上有一定难度,而“形”具有形象直

观的优点,恰恰在帮助学生理解上起到

了很好的促进作用,即“以形助数”,也就

是借助图形的直观帮助学生理解抽象的

数和数量关系。由于小学阶段的数学知

识大部分来自实际生活,再从实际生活

中抽象出数学知识,小学生由于受思维

发展不成熟等因素的限制,这些概念会

阻碍学生的理解,使学生难以接受和掌

握。基于这一点,有些学者认为“教师借

助以形助数的思想与方法呈现相关概

念,会使这些概念以清晰明了的方式呈

现在学生面前,因而易于被小学生所理

解、接受和掌握。”通过“以形助数”在教

学中的运用,能够帮助学生将抽象问题

变具体,复杂问题变简单,为学生更好地

学习数学知识提供了便利。“要让学生掌

握抽象的数学知识,就必须具有丰富的

感性材料作支撑。”正如宋英海在他的论

文《数形结合思想在初中数学解题中的

应用》中提到;“‘形’能映射更多的具体

思维,在解决问题时起关键的定性作

用。”只有在学生面前呈现大量的感性材

料,让学生自己去观察、发现和探索,学

生才能够从中提炼出相关的数学知识,

其思维的发展才不会受限制。张兴广也

在他的论文《以形思数,使数学问题具体

化》中指出:如果学生在做题过程中能够

结合直观的图形,分析出问题所给的数

量关系,将数量关系和图形结合起来,发

现其中隐含的规律和运算法则等,总结

出做题的方法,使抽象复杂的问题变得

简单易解,从而激发学生学习的兴趣,提

高学生分析问题和解决问题的能力。可

见,“以形助数”的运用能够帮助学生将

图形的性质和图形直观的优点结合起来

研究数学问题,将抽象化为直观,为更好

地学习数学知识打基础。就梳理的文献

来看,他们的研究有一个共同之处,即都

是通过借助图形形象、直观的特点解决

代数问题,帮助学生获得理解知识的方

法和途径,调动学生学习的兴趣。但遗

憾的是有关“以形助数”的研究在函数方

面研究得较多,且以初中和高中的研究

为主,在其他方面的研究少之又少。

2.有关“以数解形”的研究有关“以数解形”这一表现形式说法

不一,主要有“以数解形”、“以数助形”、

“以数想形”。但无论其如何表述,始终

是为了弥补“以形助数”的不足,借助代

数知识解决较为抽象复杂的几何问题。

“以形助数”虽然能根据给出的“数”的结

构特点构造出与之相应的几何图形,用

几何方法解决代数问题,使抽象的概念

变得直观、具体,利于学生理解,但“以形

助数”在解决数学问题中不具有普遍性,

因此,能不能通过数的运算把几何图形

的问题转化为代数方法解决?即“以数

解形”。杨锋泼在他的论文《初中学生数

形结合思想培养的探究》中指出:“以数

助形”能够弥补“以形助数”的不足之处,

是解决数学问题的有效手段。“恰当地

利用‘以数助形’能够使问题直观显现,

省去大量的理论分析过程。”借助代数演

算的方法解决数学问题,将复杂问题简

单化,达到轻松学习。蔺月薇在她的《浅

析数形结合思想在小学数学课堂中的应

用》也谈道:“‘形’具有直观形象的优势,

但也有其粗略和不便于表达的劣势。”

“‘以数解形’能够借助数的精确性和严

密规范性来阐明形的某些属性,将形向

数的层面上进行转化和沟通。”因此,在

教学过程中,要结合数学学习的特点,以

简洁准确的数学描述加上题目中适用和

隐含的公式、定理或运算法则等全面理

解“形”的特点,才能更好地衬托出数学

抽象性与严密性的特征,使学生理解更

为准确和全面。专家指出:在学习中,合

理的运用数与形相结合的观点,将几何

问题转化为代数方法解决,“通过数的运

算和变式求出相应的结果,则解题方法

容易寻找。”宋英海在他的《数形结合思

想在初中数学解题中的应用》中也谈道:

初中数学中,“形”具有直观、形象的优点

不可否认,但看待任何事物都要采用一

分为二的眼光,“‘形’的缺点就是它不很

精确。”有些图形的表示虽然简单,但它

其中蕴含的规律抑或是答案却未必能一

眼看出来,在这种情况下就需要借助代

数方法来分析和计算,以确保问题研究

的缜密性和精确性。曾鹏在他的《“数与

形”教学实践与反思》中指出:当学生面对复杂图形时,要发现其中“形”的规律

显得困难,因此“教师要引导学生从‘数’

的角度揭示‘形’的规律,帮助学生辩证

地思考‘数与形’的问题,体会以数解形

的好处。”在数学中,有关代数三角问题,

在研究的过程中可以借助图形看出它的

对称轴、对称中心、周期等基本性质,而

对于较复杂的几何图形需要通过计算和

对题目中条件的挖掘和分析,才能准确

判断图形的变化和性质,最终获得解决

问题的思路和方法。足以见得“以数解

形”在数学运用中的重要性。

3.有关“数形互助”的研究

在数学中,有些问题可以通过“以形

助数”的方式解决,有些用“以数解形”获

得答案,还有的需要两者互相配合运

用。即“数形互助”。“数形互助”指在解

决数学问题时同时利用“以形助数”和

“以数解形”,达到“数形互译”,将问题中

的数量关系以图形表现出来,再利用图

形将抽象的数量关系变得具体,接着对

图形进行观察、分析和联想,再慢慢将图

形译成算式,从而解决问题。“数”和

“形”是紧密联系的,在研究“数”的时候,

往往会借助于“形”的直观,在探索“形”

的特征时,往往又会联系“数”的简洁。

有学者指出:在数学问题中需要“数”和

“形”的互相变换,看问题时要想到用

“形”的直观变为“数”的准确,还要由

“数”的精确联系到“形”的直观。他认为

解决这些问题的关键就在于需要从已知

和结论同时出发,认真分析找出内在的

“形”“数”互变。苏文旭在他的论文《数

形互助相约函数浅识》中指出:依形判

数,以数助形,直观形象。因此,在教育

教学中,要善于运用“数形结合”的方法

思考问题,注重观察和挖掘图形蕴涵的

数量关系,正确绘制图形反映数量关系,

切实把握“数与形”的对应关系等能力。

只有在运用“数形结合”过程中找准“数

与形”之间的联系,才能在最大限度上发

挥数形结合思想的好处。于灵在她的

《运用“数形结合思想”指导初中函数教

学研究及课例分析》中也提到了:“数形

转换”则是根据数形对立统一的特性,由

图形分析数与式的结构,展开丰富联想,

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