刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 双月
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号: 2-418
历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:核心期刊 CSSCI来源期刊来源期刊;国家新闻出版总署收录;Caj-cd规范获奖期刊;中国期刊网来源刊;百种重点期刊;社科双百期刊;全国优秀社科期刊
创刊时间:1989
高中数学思想方法的解题研究
【作者】 胡佳宇
【机构】 黑龙江省富裕县第三中学
【摘要】 近年来,随着时代进步、高考改革,人们意识到国家旨在培养适应未来挑战的创新型人才。就数学学科而言,在高考试题中融入了更多的现实情境,进而考验学生的思维逻辑。因此,在日常教学中,数学思想方法的渗透尤为重要。【关键词】高中数学;数学思想方法;解题
数学思想方法是数学解题的灵魂,是连接数学知识与实际解题能力的命脉与桥梁。数学思想方法包括函数与方程、数形结合、分类讨论、转化与化归等。学生在掌握这些思想方法后,解决问题也会更加的得心应手,同时也有助于培养其数学核心素养。
函数与方程思想,“函数”与“方程”可看作两个相亲相爱的“兄弟”,在解题中的应用较广泛。例如,用函数思想解方程、求方程根的个数、判断方程根的范围等。反过来,也可用方程的思想研究函数的性质,例如,判断函数单调性、求单调区间、判别式法求值域等。
总之,函数与方程思想既可以动态分析变化规律,也可以静态求解待定状态,帮助学生在解题时灵活选择最优解,进而提高解题效率。
数形结合,可理解为“看图说话”,以 “数”精确地研究形,以“形”直观地表达数。如,在集合问题上,可利用Venn图、数轴等几何工具分析集合间的关系、子集的计算等;在函数中,利用函数图像反映函数性质,解决函数问题;在解析几何中,求解点到线的距离、封闭图形的面积、圆锥曲线的标准方程等;在立体几何中,利用空间直角坐标系,通过向量法求解二面角的余弦值,与常规做法,即将二面角所对应的平面角找出来,然后计算各边的边长再利用余弦定理来求解相比,无论是难度上还是解题步骤上,前者的可操作性易于后者。
例1:如图,在三棱锥中,
是边长为2的正三角形,
为等腰直角三角形,
,D为
中点.当
时,求平面
和平面
夹角的余弦值.
【分析】建立空间直角坐标系,求出两个平面的法向量,利用法向量夹角的余弦值,
求得两个平面夹角的余弦值,也可以作出二面角的平面角,几何法求解.
【解析】由题意知,,又由
,
得为等腰直角三角形,且
;
又,得
,
,且
,
在面
内,
所以面
,
面
,得面
面
且交线为
,
设的中点为
,则
,
面
.
以为坐标原点,过点
与
平行的直线为
轴,分别以
、
所在直线为
轴和
轴建立如图所示的空间直角坐标系,
得,
,
,
,
为
的中点,得
,
,
;
设平面的一个法向量为
,
则,
,
可取;
平面的一个法向量可取
,
因为,
所以平面和平面
夹角的余弦值为
.
以上典例可体现“数”的精确与“形”的直观相辅相成,能够优化解题,拆解难点知识,学生更容易理解接受。
分类讨论,学生最为熟悉的一种思想方法,贯穿整个学业生涯,可总结为“当第一种情况发生时,结果如何如何,当第二种情况发生时,结果如何如何”。在试题中,以求解含参数的函数最值问题、含参数方程、含参数不等式等最为常见,部分排列组合问题也涉及分类讨论。其核心思想是逻辑的完备性即不重不漏和问题的简化。在课堂上经常收到“这题不是不会,只是没想到这种情况”的反馈,因此在日常教学中要重点提醒学生注意审题,遇到题干条件可分多种情况讨论时,要第一时间想到运用分类讨论的数学思想。
转化与化归,其本质是将复杂问题简单化,未知的问题已知化,抽象的问题具体化,其作用于数学本身,可以具体理解为代数问题几何化,空间问题平面化,动态问题静态化、特殊问题一般化等。例如,在立体几何中,证明线线垂直问题时,可将线线垂直转化为线面垂直,即只需证明一条线垂直另一条线所在的平面,进而得到线线垂直的结论。从另一个维度上讲,大多数的立体几何问题都可以建立合适的空间直角坐标系,通过坐标法,借助空间向量,转化为代数问题进行解决;在学习数列知识时,经常会遇到一些相对复杂的数列求通项公式、求和等问题,此时就可以利用构造法将其转化为熟悉的等差或等比数列进行处理,问题便迎刃而解。
例2:已知数列的前
项和为
,若
,
.
(1)求;
(2)记,数列
的前
项和
,证明:
.
【分析】(1)由关系取
可求
,当
时,用
替换
,与原式相减化简可得
,由此可求结论;
(2)由(1)可求,由此可得
,利用裂项相消法求
,再证明结论.
【解析】(1)因为,①
所以当时,
,且
,所以
.
当时,
,②
由①②得,,整理得到
,
所以,故
,
故当时,
,而
也符合,
综上,当时,
.
(2)由(1)知,则
,即
,
所以.
又因为为递增数列,所以
,
故.
在日常教学中,注重引导学生主动思考,积极探索知识的形成过程,并能够感悟其中的化归思想,体会数学知识的应用价值,达到举一反三的教学效果。
数学思想方法的渗透不止于一朝一夕,而在于长期的知识积累和运用,可谓“润物细无声”。在应试环境下,师生面临的挑战或许是前所未有的,但万变不离其中,掌握数学思想方法,勇于钻研,敢于创新,适时调整解题策略,便可灵活应对各种挑战。
作为一名新时代的高中数学教师,肩负着时代赋予的使命,在教育教学中,深入挖掘教材,感悟数学思想,循序渐进地渗透给学生。相信学生,鼓励学生大胆想象,给予他们更多动手实践的空间和机会,一题多解,提高学生的创新思维能力,做学生生命成长的摆渡人!
。