“基于思想方法”視角下的高中數學教學探究

數學思想方法是數學學習的核心價值，是數學知識體系架構的靈魂，它如同引領學生深入數學學習的鑰匙，能夠幫助學生打開理解數學概念、公式、定理等基礎知識的大門，既能強化學生對概念、公式、定理等數學基礎知識的理解，又能鍛煉學生的邏輯和抽象思維，為學生更高緯度的數學學習打下基礎。數學思想方法蘊含在數學知識的傳授中，具有潛移默化影響的特點，所以教師在規(guī)劃課堂教學活動時，要深入鉆研教材，善于通過對教材和課標的研究，總結歸納出知識中蘊含的基本思想方法，在此基礎上，精心地設計教學過程，在知識講授的同時滲透思想方法，提升學生的數學素養(yǎng)。1.基本思想方法數學基本思想源自史寧中撰寫的《數學思想方法概論》，先后通過義務教育和高中課程標準呈現(xiàn)。史寧中第一次明確了數學基本思想的判斷標準，這些思想首先是數學產生和發(fā)展所必須依賴的，其次是通過對數學的學習應該具備的基本思維方式。數學方法是數學思想在實踐中的直接體現(xiàn)，它將抽象的數學思想轉化為具體、可操作的步驟和程序。數學思想蘊含在數學知識學習中，是指向數學思維活動內部的，是本質性的；數學方法體現(xiàn)在數學解題過程中，是外顯的、具體的，指向數學思維活動的外部，具有可操作性。數學基本思想的核心要素（如抽象、推理、模型等）蘊含在數學思想方法中，是抽象、概括更高層次的數學思想方法而形成的更深刻的觀點。數學思想方法是以數學知識和技能為基礎，以數學思想為內涵，以數學方法為外延，緊密聯(lián)系數學教育教學和數學學習過程，指向數學活動經驗的積累和思維習慣的形成，二者的交融和統(tǒng)一即數學思想方法。2.“基本思想方法”視角下的高中數學教學實施數學思想方法與知識內容相輔相成，共同構成了數學課程的核心，在高中數學教學中要將知識教學與思想方法的培養(yǎng)緊密結合，形成一個有機整體。在新的背景下，教師要深入研究新教材、新課標，做到對教材每個知識點都有深入的理解和把握，同時深入探究知識點中蘊含的思想方法，課堂教學中，在對知識講解的同時，更注重對學生思維的培養(yǎng)和啟迪，讓知識的傳授過程和思想方法的領悟過程有機融合。比如必修1集合和函數、必修3算法初步和概率統(tǒng)計、必修5數列和不等式，我們可以梳理和歸納如圖1。挖掘高中數學知識中的思想方法是教學中滲透思想方法的前提，只有充分地研究教材、研究課標，才能析出高中數學知識中的思想方法，合理設計教學，在知識的傳授中滲透數學基本思想方法，潛移默化地影響學生，下面以不等式知識為例，探究分析不等式中的數學思想方法。人教版新教材不等式放在了高一必修1第二章，不等式安排在高一年級，銜接起初高中知識，起著承上又啟下的作用。不等式知識中包含著高中數學中很多重要的思想方法，例如數形結合、函數與方程、分類討論、化歸等。教師在不等式教學中應注重基礎知識與思想方法的有機結合，通過個性化教學、深度挖掘、歸納總結和實踐應用等策略，讓不等式的知識架構豐盈起來，讓知識和思想同步領悟，為學生的數學素養(yǎng)和思維能力的提升奠定堅實的基礎。2.1數形結合思想數與形作為探究同一數學問題的雙重視角，非但不相斥，反而相輔相成，構成了彼此轉化的橋梁與通道。在解決數學難題時，數形結合的思想方法尤為關鍵，它主要分為兩大策略：“以形助數”與“數轉形現(xiàn)”?！耙孕沃鷶怠本褪抢脠D形的直觀性來理解和解決數學問題，這一過程要求我們將圖形的特性、屬性轉化為代數語言，換而言之就是我們利用代數式、方程或不等式等代數形式表達圖形的特征，方便我們依據數學定理、公式進行邏輯推理與求解，使得復雜的數量問題形象化、可視化，而“數轉形現(xiàn)”則是一種逆向的思考，它將原本抽象、不太容易直接理解的代數問題，轉化為比較直觀形象的幾何圖形問題。數形結合的思想方法串聯(lián)起了數學中的幾何和代數，搭建起了數與形之間的橋梁，數形結合思想是數學中數形和諧統(tǒng)一的完美體現(xiàn)，更是一種高效的解題工具與策略。不等式中有著很多數形結合思想的應用，在日常的課堂教學中，利用不等式的知識滲透數形結合思想方法，在加深學生對知識的理解的同時，也讓學生受到了數學之美的熏陶。（一）基本不等式在基本不等式章節(jié)學習中，利用了數形結合的幾何方法理解基本不等式。如圖2，AB是圓的直徑，點C是AB上一點，AC=a，BC=b。過點C作垂直于AB的弦DE，連接AD，BD。你能利用這個圖形得出不等式≤的幾何解釋嗎？如圖：設半徑為R，則直徑AB=a+b，R=。由垂徑定理可知CD=。由圖2可知，CD≤R，故≤顯然，當且僅當點C與圓心重合，即a=b時，等號成立。（二）一元二次不等式及其解法求不等式x2－5x+4≥0的解集。解：作函數y=x2－5x+4的圖象，如圖3，函數y=x2－5x+4與x軸的交點橫坐標為x1=1，x2=4。求解一不等式x2－5x+4≥0，即是求滿足函數y=x2－5x+4圖像在x軸上或者在x軸上方的所有x的集合，所以原不等式x2－5x+4≥0的解集為x｜x≤1或x≥4。在不等式知識中，體現(xiàn)了數形結合思想的精妙之處的題型有很多，這些不等式問題如果只是單純從代數角度思考，是比較繁瑣的，比如確定數值范圍問題，如果將代數問題轉化為幾何問題，就能形象直觀地分析問題，也可以有效地降低運算量，提升解題效率。數形結合的應用促進了圖形與代數知識間的深度融合，加深了學生對數學內在邏輯與結構的理解。2.2函數與方程思想函數思想是一種洞察數學對象間動態(tài)量變關系，從運動與變化的維度出發(fā)，依據給定條件構建或確立函數關系式。函數思想核心在于運用函數的定義、性質以及變換規(guī)律，把數學問題轉化為函數問題；方程思想則側重于在動態(tài)變化分析問題中的變量變化特征，利用未知數間的等量關系構造方程，方程思想的本質是數學知識中的變與不變。函數思想與方程思想在高中數學教學中互為補充，相輔相成。函數與方程兩種思想的緊密結合，為學生靈活地應對各種數學問題提供了強大的解題工具。在高中數學課堂教學中進行函數與方程思想的滲透，可以幫助學生很好地理解和掌握數學概念和性質，實現(xiàn)數學素養(yǎng)的全面提升，不等式中函數與方程思想應用十分廣泛。如：構造函數求參數取值。例：已知函數f（x）=1+2x+k·4x，其中k為常數，若當x∈（－∞，2］時，有f（x）>0，求k的取值范圍。分析：含參不等式問題是高中數學的難點，面對這一類問題，我們經常分離參數k，然后構造新的函數，含參問題就可以轉化為不含參數的函數問題，進而利用函數的有關知識去解決。解：當x∈（－∞，2］時，有f（x）>0成立，即1+2x+k·4x>0成立，分離參數后構造新的函數，是含參不等式常用的解題方法，分離參數后求解的問題就轉化為了無參數的函數問題，就可以利用函數的有關性質來求解。不等式中涉及多個變量和條件時，我們往往利用方程來建立變量之間的等量關系，將問題中的未知量轉化為已知量，從而讓復雜的多變量問題變簡單。函數與方程思想對學生深入理解數學的本質和規(guī)律有著很大的幫助。因此在高中數學教學中，教師應該注重課堂教學設計，在教學實施過程中培養(yǎng)學生的函數與方程思想意識以及靈活運用這些思想解決問題的能力。2.3分類討論思想分類討論思想是一種深刻而靈活的數學策略，數學中有很多錯綜復雜的難題，這類問題要使用一種系統(tǒng)化、條理化的方法，才能夠思路清晰地解決問題。分類討論思想的核心是根據問題本身的特性或內在規(guī)律，選取合適的分類標準，然后按照分類的標準將復雜問題拆解為幾個相對簡單、方便處理的問題，最后歸納各部分的結論，總結出原問題全面的結果。不等式中分類討論思想也隨處可見，例如在求解分式不等式時，會采用化歸的思想，把分式不等式轉化為整式不等式，而整式不等式的解決，又要運用分類討論的思想，按照分母的正負性進行分類討論；比如在處理含參不等式時，要根據參數的不同取值范圍進行分類討論，分類討論思想在不等式解題中有著獨特的魅力。如含參比較大小問題。比較（a+1）2與a2－2a+3的大小關系。分析：作差比較大小，分類討論思想在不等式知識中的應用是一種重要的解題方法，當學生在面對復雜的不等式問題時，通過不等式的性質、結構或條件的不同，把問題分解為幾個相對簡單問題，然后分別進行討論解決，最后歸納總結問題的完整解。分類討論時要做到以下幾點：一是分類應逐級進行，避免越級跳躍，以確保討論的條理性和邏輯性；二是在同一分類級別內，必須采用統(tǒng)一的分類標準，以保持分類的一致性；三是分類時要力求全面，不重不漏。2.4化歸思想化歸是轉化和歸因的簡稱，化歸是“轉化”與“歸因”的緊密結合，轉化是手段，歸因則是目的?；瘹w是把一個問題從難到易、從繁到簡地轉化出來，轉化是高中數學處理問題的方法和途徑，本質上就是尋求問題解題思路與方法，當問題比較難或者比較復雜時我們采取的策略?；瘹w是實現(xiàn)新舊知識或問題動態(tài)轉換的重要數學思想方法，也是有效的思想策略和方法，正確的轉化是解題成功的關鍵?；瘹w思想一般按照以下模式如圖4。如：求分式不等式解集問題。求不等式≤0的解集分析：對于分式不等式≤0，第一種思路是把分式不等式轉化為已知的分式知識：同號為正，異號為負，分母不為零，即轉化為f（x）≤0g（x）>0，或者f（x）≥0g（x）<0，另外一種思路是等價轉化為f（x）g（x）≤0g（x）≠0，即將分式不等式通過轉化等價于整式不等式，而整式不等式也是我們已知掌握的，化未知為已知，化舊知為新知，這就是化歸思想的應用，化歸思想求一元二次不等式解集，解決含參不等式問題等中也有體現(xiàn)。3.總結數學學習顯性的是豐富的知識體系、精確的模型構建以及嚴謹的邏輯推理，隱性的是數學的基本思想，它們構成了數學學科的核心靈魂，對學生而言，數學基本思想方法，是他們深入理解數學知識，靈活運用數學知識解決問題的鑰匙，也是培養(yǎng)他們核心素養(yǎng)、發(fā)展高階思維能力的基石；教師是