华罗庚说:“数缺形时少直观,形少数时难入微”。
这句话的大概意思是数字是枯燥单调而没有真实形象的,在视觉上是很难理解的;而有了真实的形象却没有数字的标注,就无法细微的来研究表达。一句话表明数形只有结合起来才能使复杂的问题简单化,既好理解又能细微表达。那么到底什么是“数形结合”思想呢?
在这里,借鉴我国著名教育学专家大陆博士关于“数形结合”的观点。大陆博士认为,重点主要有以下三点:
1、掌握数关系的本质,思考运算背后的涵义是什么;
2、通过模型的构建,把数运算转化为直观的图形;
3、推理,这点在小学阶段的代数运算中会起到决定性作用。
听起来可能还是有点抽象,我们结合一道常见的例题来具体感受一下。
【例】一辆公共汽车和一辆小汽车同时从相距200千米的两地相向而行,公共汽车每小时行20千米,小轿车每小时行30千米。问几小时后相遇?
【分析】
在这个问题中,首先我们根据题目可以知道这是行程中的相遇问题,行程问题的本质关系就是 路程=时间×速度,接下来我们需要把运算关系转化为直观的图形。根据题意我们可以这样画图(模型构建转化为图)
走同一条路,面对面的走,某一刻两车会相遇,公共汽车的速度小于轿车的速度,相遇时一定是轿车走的多,公共汽车走的少。
推理过程:相遇的过程,相当于两车合走了这一段路程,速度不变,每小时合走的就不变。也是速度和是不变的。合走这段路程的时间就可以根据(时间=路程÷速度)算出来
了解了数形结合思想是什么,我们还需要知道数形结合思想的重要作用,为什么我们要在小学阶段就要早早进行铺垫培养呢?
一般大家认为,只有到了中学,数形结合才体现了其重要性,比如函数,曲线与方程,概率统计等等。
但是对于很多孩子来说,到了中学再去学习这种思想——数形结合的能力很难一时间培养起来,对数学缺乏敏感直觉的人,依然会觉得很困难,不知道从哪里入手。所以我们需要从孩子小学阶段开始,有意识的培养孩子数形结合的能力。
下面我们就来谈谈,小学阶段,在家庭中日常学习中如何培养孩子的数形结合的能力。
我们来看几个例子,怎么在实际问题中去引导培养数形结合思想。
【例题1】:如图,用相同的小正方形按照某种规律进行摆放,则第8个图形中小正方形的个数是( )。
【思考与解】本题主要探究图形变化引起的数的变化的规律,常规思路是个例分析——归纳总结——得出结论。观察图形我们可以发现:
第1个图形小正方形的数量是:2×2 1
第2个图形小正方形的数量是:3×3 2
第3个图形小正方形的数量是:4×4 3
第4个图形小正方形的数量:5×5 4
……
由此可见到第8个图形,小正方形的数量就是:9×9 8
第n个图形小正方形的数量是:(n 1)² n
【分析与反思】在这种题目中,孩子的一般做法是把每个图形里面小正方形的数量写下来,去找数之间的规律,转化成数字型的找规律题目,这样是可以得到结果的。但是,这样做就直接把图形和数分割开来,不仅耗时长,还容易出错。所以我们家长在辅导的时候,不仅仅是关注孩子的结果,对于这类题型可以有意识的去引导利用,培养孩子的数形结合能力。具体可以这么做:
①首先请孩子把自己的解答思路复述一遍(无论对错),以鼓励为主。
②引导孩子从图形出发,观察图形变化规律,先从简单图形入手,抓住随着“编号”或“序号”增加时,比较后一个图形与前一个图形在数量上的变化情况,从而找出数量上的变化规律,推出一般性的结论。
注意:在一开始的时候,孩子是没有这个意识的,辅导起来难免与家长想象中的情况会有差异,这个时候不用急,能力是缓慢提升的,这个过程必定是从无到有到精通的。
这个例子本身与图形和数就有关联,是比较好入手的,日常中最多还是文字应用题,这样的题目和图形没有明显的关联,这样的题型如何与“数形结合”联系起来呢?我们来看下面这些例子。
【例题2】甲、乙两个仓库共存有大米60吨,如果从甲仓库运6吨大米到乙仓库,两个仓库的大米吨数正好相等,求原来两个仓库各有大米多少吨?
【思考与解】这是一道经典的有暗差的和差问题,对于应用题理解差的同学来说,可能就读不懂题目的意思。而一般学生的解题思路会从“正好相等”入手,这样解题:
60÷2=30(吨) 乙:30-6=24(吨) 甲:30 6=36(吨)
实际上我们还可以利用“数形结合”来解决。这根据题意我们可以知道,甲给乙6吨后,甲乙数量相等。这是“给1差2”也就是原来甲比乙多 6×2=12吨大米,现在知道了“和”又知道了“差”我们可以画出关系图如下: