我們希望《中學數(shù)學思想方法(第2版)》能對數(shù)學活動的一般規(guī)律;對領悟數(shù)學精神、思想和方法,建立正確的數(shù)學觀和數(shù)學教育觀;對中學數(shù)學教學研究,提高教師的教學水平和研究水平,改進學生的學習、提高學業(yè)成績、提高數(shù)學素質(zhì)、培養(yǎng)智能型、創(chuàng)新型人才起到積極的推動作用。
第一章 數(shù)學思想方法簡介§l.l 如何認識數(shù)學思想方法
二、解析法與綜合法的比較
我們知道,中學幾何中的綜合法是處理幾何問題的一種常用方法,它借助圖形的直觀形象,依據(jù)基本的邏輯原理(同一律、矛盾律、排中律等),不使用其他工具,從基本事實(公設、公理)出發(fā),通過演繹推理,導出一系列定理和結論。而解析法是通過建立坐標系,把幾何中的點與代數(shù)的基本研究對象數(shù)(數(shù)組)對應,建立圖形(曲線)與方程的對應,從而把幾何與代數(shù)緊密結合起來,用代數(shù)方法解決幾何問題。
相比之下,用綜合法解決問題時有其形象直觀、便于思考等好處,但是因為綜合法要依賴于圖形及其幾何性質(zhì),因此,也有其不便之處:一是對有些問題要分情況證明。例如證明“三角形三條高交于一點”這一問題,就需分直角三角形、銳角三角形、鈍角三角形三種情況證明,而解析法的證明由于字母可以代表各種情形的數(shù),所以對直角三角形、銳角三角形、鈍角三角形三種情況可以統(tǒng)一處理而不必加以區(qū)分。其二是綜合法需要很強的技巧,缺乏規(guī)律性,尤其是在處理一些較為復雜的問題時,關鍵往往是要添加輔助線才能證明。顯然,添加輔助線的思考難度是很大的,因題而異,技巧性強,沒有普遍可用的方法。而解析法有固定的程序和方法,具有普適性和一般性。其關鍵是建立恰當?shù)淖鴺讼,把幾何元素用坐標表示,進而把幾何條件用坐標關系給出,經(jīng)過代數(shù)運算,得到結果,再解釋結果的幾何意義。當然,解析法也有其不足的地方,對于某些問題,雖然有思路可循,步驟清楚,但計算量大,比較煩瑣,甚至得不到結果。
因此,要善于把兩種方法結合起來使用。在用解析法解決幾何問題時,要善于利用幾何中的結論;在用綜合法解決幾何問題時,也可結合解析法處理,并有意識、有計劃地安排相應的問題,要求學生對兩種方法進行比較,比較利弊,提高他們解決問題的能力。
此外,我們還應認識到解析法的功用,不僅是為幾何問題的研究和問題解決提供了一種方法,而且是為研究自然現(xiàn)象提供了數(shù)學工具——通過方程來研究物體運動的軌跡曲線,為用微積分研究自然現(xiàn)象準備了條件,這是綜合法與之無法相比的。
莫紹揆生動、形象地把綜合法比作“乘公共汽車”,把解析法比作“乘地鐵”,意指乘公共汽車雖然慢一些,但是可以一覽沿途的景致,地鐵雖快,但完全看不到地面上沿途的景致,只有等到達目的地后才能走上地面。
最后,我們還是要強調(diào),解析法的靈魂是數(shù)形結合,對此,已在第五章中作了相關分析,不再贅述。
9.3教學設計案例
這里我們要給出的是一個立體幾何的教學設計案例。首先針對幾何課程設計中存在的一些問題作簡要的分析,然后給出“直線與平面垂直的判定”這一內(nèi)容的教學設計。
9.3.1幾何課程教學設計應關注的問題
關于幾何課程的教學設計,需要關注三個問題:一要注意幾何直觀與數(shù)學學習的關系,幾何課程不僅僅是培養(yǎng)邏輯思維的良好載體,而且是一種思維方式,這種幾何直觀的思維方式滲透到數(shù)學的所有分支,對于數(shù)學學習起到基礎的作用。
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