摘要:符号表示数的思想,深刻地反映出了不同事物具有共性和普遍性,从而把学生的认识和推理提到一个更高的水平,培养学生现实问题数学化的能力,最终形成理性思维能力。
关键词:数与代数 符号感
培养学生的符号感,主要的方法是引进字母表示数,这是学习数学符号、学会用符号表示具体情境中隐含的数量关系和变化规律的基础。
字母作为数学符号有两种作用。首先,字母可作为专用名词,如表示一个完全确定的数,或用A表示两直线交点。当然,特定集合需要使用标准的专用名词,如Z、N。其次,字母可作为不确定的名词,来表示具体情境中的数理关系,就像普通的语言一样。
从研究特定的数到用字母表示一般的数,是学生认识上的一个飞跃,初学时学生往往会感到困难,或者是形式地死记硬背,而不理解其意义。要尽可能从实际问题中引入,使学生感受到字母表示的意义。
一、用字母表示运算法则、运算律以及计算公式
在初中阶段,要让学生体验数学化的过程。就是把数学研究对象的某些特征进行抽象,用数学语言、图形或模式表达出来,建立数学模型。如,人们用a+b=b+a表示加法交换律,ab=ba表示乘法交换律等,在这里,字母a、b是任意实数,这些都属于形式化的工作。要让学生体验再创造的过程,领悟到数学的抽象性。
符号表示数也是学生学习一般化、形式化地认识和表示研究对象的开始。字母的使用,使数的算术运算法则有了一般性的表示,代数的目的是要继续发展学生对数和运算的意义的认识,进一步探索有关数的事实、关系、性质及对数值的和几何的模式的探索,并作符号将这些关系和模式的一般性表示出来。这些符号表达最终被用于预测或计算关系(或模式)中未表示出的对象的值,或判断某一个数值结论,或证明数系统的结构性质。
一般化的过程包括会用字母表示关系,知道如何把关系翻译为代数和表达式和会进行具体地代入求值。一般化能够超越具体情境本身,指明存在于一类事物中的共性,把认识推到一般的水平,成为更高层次上推理和交换的对象。因此,一般化对数学活动和数学思考是本质的(内在的、固有的),一般化是每一个人都要经历的过程。代数式的运算仍然是代数课程必不可少的重要内容之一,作为恒等变形的形式运算,反映了代数作为符号语言的语法规则,也是代数作为解决问题、证明的工具的重要组成部分。
二、用字母表示现实世界和各门学科中的各种数量关系
例如,如果橘子每千克a元,那么b千克橘子的价格是ab元;匀速运动中的速度v、时间t、路程s的关系是s=vt;圆柱体体积公式是V=sh(s表示圆柱的底面积,h表示该圆柱体的高)等。
三、从具体情境中抽象出数量关系和变化规律,并用字母确切地表示出来
例如,我们用字母表示实际问题中的未知量,利用问题中的相等关系列出方程;用字母(例如x、y)表示某一变化过程中相关联的两个变量,利用给出的变量间的相互关系列出函数表达式等等。
(1)这种表示常常从探索和发现规律以及进行归纳推理开始,然后用代数式一般化地将它们表示出来。例如,一个大正方形用十字形连续均分,所得的小正方形越来越多。问第18次均分后所得的正方形有多少个?第1000次均分后呢?(不包括原大正方形)
在分第一次、第二次、第三次时,学生们可能会具体数一数正方形的个数,但当分到第18次、第1000次时,学生们就需要探索正方形的个数与分的次数之间的关系,发现正方形个数和变化规律。规律是一般性的,需要用字母表示。根据探索,学生可得到这样的表达式:正方形的总个数=1+3n(n表示分的次数)。
(2)用字母表示的关系或规律通常被用于计算(或预测)某个未给出的或不易直观得到的值。如上述问题中,当n=1000时,1+3n=1+3x1000=3001。用代数式表示是由特殊到一般的过程,而由代数式求值和利用代数公式求值是从一般到特殊的过程,可以进一步帮助学生体会字母表示数的意义。
四、理解符号所代表的数量关系和变化规律
如:代数式7n可以表示什么?学生可以解释为:当n表示一件衣服的价钱,7n可以表示7件衣服的价钱;当n表示正七边形的边长时,7n可以表示正七边形的周长;7n也可以表示一只羊的体重是一只鹅的体重的7倍;如果早操排队时,一列站7个小朋友,那么7n表示n列小朋友的个数。又如,a和b分别表示长方形的长和宽,S表示长方形的面积,那么,S=ab表示计算长方形面积的公式,同时也表示长方形面积随长和宽的变化而变化的关系。
五、选择适当的程序和方法解决用符号表示的问题
解决问题的第一步是将问题用符号进行表示,也就是进行符号化。第二步是选择算法,进行符号运算。比如,将一个实际问题表示为一个一元一次方程,然后根据方程我们选择用公式法去求解。会运用符号运算也很重要。
总之,要尽可能在实际的问题情境中帮助学生理解符号以及表达式、关系式的意义,在解决实际问题中发展学生的符号感。在教学中,对符号演算的处理尽量避免让学生机械地练习和记忆,而应增加实际背景、探索过程、几何解释等帮助学生理解。大纲要求,必须要对符号运算进行训练,要适当地、分阶段地进行一定数量的符号运算。但是并不主张进行过多、过于烦琐的形式运算的训练。学生符号感的发展不是一朝一夕就可以完成的,而是贯穿于学生数学学习的全过程,伴随着学生数学思维层次的提高逐步发展