摘 要:中學(xué)時(shí)期的數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容都是以課程知識(shí)點(diǎn)的掌握作為教學(xué)任務(wù)核心重點(diǎn)。在整個(gè)中學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)階段,數(shù)學(xué)分析方法是中學(xué)數(shù)學(xué)課堂掌握知識(shí)點(diǎn)的有力武器,它強(qiáng)調(diào)通過定義、運(yùn)算法則、定理及公式應(yīng)用等進(jìn)行教學(xué),故此中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)通過數(shù)學(xué)分析可以有效提高教學(xué)效率,并且可以促使學(xué)生提高邏輯推理、數(shù)形結(jié)合、語(yǔ)言表達(dá)等方面的數(shù)學(xué)分析能力,在課堂教學(xué)及學(xué)生掌握解題思路等方面具備重要現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞:中學(xué) 數(shù)學(xué) 數(shù)學(xué)分析 教學(xué) 微積分 三角函數(shù)
中圖分類號(hào):G412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2015)04(b)-0164-02
當(dāng)前,數(shù)學(xué)分析不僅屬于中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐階段中較為常見的輔助教學(xué)方式,同時(shí)數(shù)學(xué)分析也是未來許多學(xué)生在學(xué)習(xí)高級(jí)微積分等工科專業(yè)的必修課程之一。因此,在中學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè)課程學(xué)習(xí)實(shí)踐階段,應(yīng)用數(shù)學(xué)分析方法,提高學(xué)生邏輯推理等抽象思維能力,就必須對(duì)數(shù)學(xué)分析方法有一個(gè)初步了解,從而為三角函數(shù)和導(dǎo)數(shù)概念的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ),逐步的提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)分析的應(yīng)用。數(shù)學(xué)分析是以初等數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),在長(zhǎng)期的解決初等數(shù)學(xué)問題的實(shí)踐中而逐漸發(fā)展形成起來的。特別是在解決某些初等數(shù)學(xué)問題時(shí),數(shù)學(xué)分析提供了新的方法和手段。通過數(shù)學(xué)分析,我們可以在一個(gè)更高點(diǎn)上去觀察初等問題,從而確定解題思路,同時(shí)還可以幫助我們了解一些問題的本質(zhì)。與此同時(shí),還可以借助高等數(shù)學(xué)的思想去擬造一些初等問題。因此,在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,數(shù)學(xué)分析占有重要的地位。
1 在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,數(shù)學(xué)分析的重要指導(dǎo)作用
1.1 培養(yǎng)能力,增強(qiáng)素質(zhì)
可以說,對(duì)于學(xué)習(xí)中學(xué)數(shù)學(xué)課堂的絕多數(shù)學(xué)生而言,其數(shù)學(xué)分析能力高低,也間接決定著其邏輯推理、幾何分析、語(yǔ)言表達(dá)等抽象思維能力的高低。換言之,數(shù)學(xué)分析的一個(gè)重要作用就是沉淀和積累所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí),即數(shù)學(xué)分析能力的培養(yǎng)和知識(shí)積累水平的高低是息息相關(guān)的。同樣,學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力強(qiáng)弱與否都是建立在必要的基礎(chǔ)知識(shí)之上。如果學(xué)生不能夠在中學(xué)時(shí)打下良好的基礎(chǔ),不能夠掌握基本的知識(shí)點(diǎn),那么就會(huì)使邏輯思維變?yōu)椤盁o源之水、無本之木”,從而阻礙數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成;因此,學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)水平提高的關(guān)鍵就是數(shù)學(xué)分析能力的提高。
1.2 觸類旁通,一通百通
現(xiàn)階段,由于新課標(biāo)改革,已有一些高中的數(shù)學(xué)知識(shí)編寫到了中學(xué)數(shù)學(xué)教材中。因此,中學(xué)數(shù)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)不再是單純的掌握性質(zhì)、法則、公式、公理、定義和定理,同時(shí)還需要體會(huì)到這些定理、公式等都在一定程度上融合了數(shù)學(xué)分析思想;此外,中學(xué)數(shù)學(xué)教材經(jīng)過多番修改及刪減后,其課堂數(shù)學(xué)課堂所學(xué)教學(xué)內(nèi)容也更為流暢與易于學(xué)習(xí)。其中,中學(xué)教學(xué)課堂上在討論不等式的證明、函數(shù)的單調(diào)性等知識(shí)點(diǎn)時(shí),應(yīng)該運(yùn)用數(shù)學(xué)分析的思維模式,使學(xué)生學(xué)習(xí)了這個(gè)知識(shí)點(diǎn)之后,還能夠掌握其他的知識(shí)點(diǎn),達(dá)到觸類旁通的效果。
1.3 為教學(xué)問題提供了一定理論依據(jù)
我們知道,在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中通過制作出函數(shù)圖形可以有效解決一些典型題型。但除了應(yīng)用能夠明顯判斷來的函數(shù)單調(diào)性去確認(rèn)出某些極值點(diǎn)以外,最普遍的解題方法還是應(yīng)用描點(diǎn)法來構(gòu)建函數(shù)圖形,但如何保障該圖形是否是真正的函數(shù)圖形還有待進(jìn)一步考證。此外,不少學(xué)生甚至?xí)a(chǎn)生這樣幾種疑問,即在坐標(biāo)系中,選取哪些點(diǎn)可以更可靠的描述出函數(shù)圖像?繪制出的函數(shù)圖形為什么是一條平滑的曲線?事實(shí)上,中學(xué)數(shù)學(xué)教材中并沒有給出這些問題的十分合理的答案。在中學(xué)的數(shù)學(xué)分析中,都只是掌握了基本初等函數(shù),且這些函數(shù)在定義域中都是連續(xù)可微的,所以這些函數(shù)的曲線不僅是連續(xù)的而且在每一點(diǎn)都有切線,因此函數(shù)的圖像是一條平滑的曲線。另外,還可以通過判斷初等函數(shù)的單調(diào)性和凹凸性來尋找函數(shù)的極值點(diǎn)和拐點(diǎn),然后再應(yīng)用極限來求得漸近線,進(jìn)而可以構(gòu)建出一些拐點(diǎn)、坐標(biāo)軸交點(diǎn)等“重要點(diǎn)”,使之描述出可靠的函數(shù)草圖用以解決問題?;诖?,中學(xué)教師課堂上在講述數(shù)學(xué)分析的基本應(yīng)用思路時(shí),可以應(yīng)用基本數(shù)學(xué)分析方法來求得答案,要做到心中有數(shù)的基礎(chǔ)之上,結(jié)合學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)差異情況,設(shè)置出利于課程學(xué)習(xí)又能解決教學(xué)問題的教學(xué)方案,如此一來才能有效解決一些課堂教學(xué)問題,并使學(xué)生能夠容易接受教學(xué)方案。
2 中學(xué)數(shù)學(xué)分析在中學(xué)數(shù)學(xué)中的應(yīng)用
2.1 關(guān)于函數(shù)單調(diào)性
在數(shù)學(xué)分析中,還可以通過導(dǎo)數(shù)的定義來判斷函數(shù)的單調(diào)性和凹凸性,從而尋找函數(shù)的極值點(diǎn)和拐點(diǎn),隨后在利用極限的定義求出漸近線,然后確定函數(shù)的草圖。因此可以說微分學(xué)在數(shù)學(xué)教學(xué)中占有重要的地位。教師在數(shù)學(xué)教學(xué)時(shí),可以選取一些典型的題型,通過提問、數(shù)學(xué)結(jié)合等方式讓學(xué)生徹底的掌握這種解題方法。例如,在判斷函數(shù)的單調(diào)性時(shí),大多數(shù)是通過定義來進(jìn)行計(jì)算的,這種方法比較繁瑣復(fù)雜。但是如果采用微分學(xué)中的嚴(yán)格單調(diào)充分條件定理,可以得到:對(duì)于任意的x∈(a,b),如果fˊ(x)>0或fˊ(x)<0,函數(shù)f(x)在集合(a,b)中是嚴(yán)格增加或減少的。采用這樣方法,可以更快速的判斷函數(shù)的單調(diào)性,同時(shí)還可以拓展這種方法在同類問題中的應(yīng)用。
2.2 關(guān)于不等式的證明
在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的方程解析中,還可以經(jīng)常見到利用不等式進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,例如三角方程和不定方程等。事實(shí)上,極值條件、幾何分析、三角函數(shù)和不等式之間是有著密切的聯(lián)系的。同時(shí),對(duì)于不等式證明而言,其證明解題方法也十分多見,并沒有系統(tǒng)的或是固定的解題模式。中學(xué)階段的不等式數(shù)學(xué)分析法都是一些初等不等式證明應(yīng)用,常用的教學(xué)方法都基本以數(shù)學(xué)歸納法或是恒等變形為主。其中,應(yīng)用恒等變形有著一套較為巧妙的解題證明技巧,即通過非負(fù)的項(xiàng)或是用其拼湊成能夠應(yīng)用的不等式來進(jìn)行證明。另外,函數(shù)單調(diào)性也可以結(jié)合中值定理,或是掌握一些定積分性質(zhì)也可以有效簡(jiǎn)化不等式證明過程,便于中學(xué)教師向?qū)W生更直觀的描述數(shù)學(xué)分析的解題思路。
2.3 關(guān)于定積分應(yīng)用
中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,雖然關(guān)于一些常見規(guī)則平面或立體圖形面積、表面積、體積等提供必要相關(guān)公式,但是仍然有些圖形不能通過一些公式直觀的推到出來。同時(shí),關(guān)于體積計(jì)算問題研究時(shí)我們基本也是通過中學(xué)數(shù)學(xué)教材中的祖暅定理推出椎、柱、臺(tái)、球等基本圖形的體積公式。但事實(shí)數(shù)學(xué)分析中,我們還可以對(duì)面積、體積通過積分或者重積分的形式將其計(jì)算推導(dǎo)出來。也就是說,祖暅定理關(guān)于柱、錐、球等體積公式的推導(dǎo)通過定積分概念便能將其快速給出證明。這樣一來,中學(xué)數(shù)學(xué)教師可以視數(shù)學(xué)分析法作為一種教學(xué)工具,特別是在遇到三角函數(shù)、體積、面積等計(jì)算、推導(dǎo)等問題時(shí),都可以較為簡(jiǎn)化、簡(jiǎn)潔的解析問題,并為中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)解題、講解操作時(shí)指明了方向。
2.4 級(jí)數(shù)理論應(yīng)用
級(jí)數(shù)理論也屬于數(shù)學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)分析的主要內(nèi)容。它的應(yīng)用一般對(duì)函數(shù)級(jí)數(shù)展開式予以近似計(jì)算。比如,三角函數(shù)與常用對(duì)數(shù)表等基本上都會(huì)應(yīng)用級(jí)數(shù)理論來計(jì)算出其近似值。因此,中學(xué)老師利用數(shù)學(xué)分析法應(yīng)能充分掌握這些知識(shí)點(diǎn),并能實(shí)踐應(yīng)用于相關(guān)題型的解析、推導(dǎo)等過程中,并能通過級(jí)數(shù)理論的講解來教授學(xué)生查表,包括講解一些常熟的超越性等,以逐步激發(fā)學(xué)生該時(shí)期的濃厚鉆研興趣。
3 結(jié)語(yǔ)
在中學(xué)課堂教學(xué)中,應(yīng)用數(shù)學(xué)分析的教學(xué)方法有很多種,其中以導(dǎo)數(shù)概念、三角函數(shù)、不等式證明、級(jí)數(shù)理論應(yīng)用等比較常見。教師在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)時(shí),不僅需要向?qū)W生講解數(shù)學(xué)分析這種方法,還應(yīng)該選取一些典型的例題,讓學(xué)生通過這些例題做到心中有數(shù),保證解題時(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)性。另外,教師還需要根據(jù)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,設(shè)計(jì)能夠涵蓋所有課堂知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)方案,使學(xué)生能夠更好的消化和吸收所學(xué)的知識(shí),逐漸掌握數(shù)學(xué)分析方法,提高其創(chuàng)新能力和分析能力。
參考文獻(xiàn)
[1]周紹鋒.數(shù)學(xué)分析對(duì)中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的影響研究[J].都市家教(下半月),2013(9):46.
[2]何芳芳,王套.數(shù)學(xué)分析原理和方法在中學(xué)數(shù)學(xué)中的應(yīng)用[J].湖南農(nóng)機(jī),2013(2):181-182.
[3]劉劍.淺談數(shù)學(xué)分析對(duì)中學(xué)數(shù)學(xué)的指導(dǎo)作用[J].課程教育研究,2012(27):9-11.
[4]成寶娟.數(shù)學(xué)分析課程對(duì)中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的指導(dǎo)作用[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報(bào),2013(2):244.