摘要:文章討論了在教學中培養(yǎng)對稱性思維的途徑。通過對稱性的預測功能、誘導啟發(fā)功能,以及對稱轉化功能等方面,討論了對稱性思維的應用與培養(yǎng)。
關鍵詞:對稱性思維:預測功能:誘導啟發(fā)功能;對稱轉化功能
對稱就是一種均衡、和諧,是自然界和人類社會中普遍存在的一種形式。從潔白的六角形雪花、富勒碳的中空結構,到宮殿、劇院等人工藝術精品皆蘊含著對稱。作為研究空間形式與數量關系的數學,自然也會滲透著豐富多彩的對稱美。
一、注重對稱美的講解,激發(fā)學習興趣
在教學過程中,教師要有意識地去挖掘隱藏在數學性質、定理中的對稱美,指導學生去欣賞,促進學生對性質、定理的理解與記憶,從而激發(fā)學生的學習興趣。數學中的對稱美體現在形式、結構、圖形等各個方面,也普遍存在于各種數學性質、定理中。挖掘數學之美就是要求教師在講解性質、定理時,指出和拓展其中的對稱美。例如,在教學“行列式的性質”時,教師強調行與列地位的對稱性,行所具有的性質列也應當具有,這些都是隱含在性質中的對稱美。它們不僅可以幫助學生記憶這些性質,還能讓學生在學習中體味數學的對稱美,從而激發(fā)學生的學習興趣。
二、注重對稱性預測結果功能
在科學發(fā)現的過程中,研究者往往通過生活經驗,結合自己的思考,提出問題進行猜想,從而有目的的去研究它,最終證明或證偽。在數學教學中,教師有意識地搜集、講解一些利用對稱性預測問題的結論,最終證明問題結論的例題,可以潛移默化地培養(yǎng)學生利用對稱性發(fā)現科學結論的能力,培養(yǎng)學生的對稱思維。
解析:三角形的三條邊,或者說三個角對r和R的影響是相同的,這兩個半徑對于三角形的三邊與三角是對稱的,因此可以說在比值r/R這個式子中,肯定有邊a,,c或角A,B,C是成輪換對稱的,故選C。
三、注重從對稱性中發(fā)現解題思路
數學的對稱性無所不在,許多數學問題也與對稱性密切相關。著名的蝴蝶定理,條件簡單,結論卻令人驚訝,其實就是有關圖形對稱性的一個著名例子。對稱性是數學美學的一個重要方面,對稱美也是近年來高考數學命題所極力追求的。從對稱性的角度出發(fā),觀察變量之間的關系,往往就能夠知道解題思路,啟發(fā)解題靈感,從而使得問題得以解決。教師應該列舉相關例題,讓學生通過對稱性發(fā)現解題思路,注重挖掘問題中的對稱性,簡化問題的求解過程。
例4 拋擲一枚均勻硬幣2n +1次(n為正整數),問正面出現次數比反面出現次數多的概率是多少?
解析:如果注意到問題中的對稱性:正面朝上和反面朝上是對稱的,則可以立即得到所求概率為0.5,這比直接從古典概型的定義出發(fā)去做要簡單得多。
四、培養(yǎng)轉換思維,挖掘潛在的對稱性
還有一些數學題目,其對稱性不太明顯,這就需要學生能夠及時洞察它的對稱性,使得問題轉化為熟悉問題,明晰解題思路。
例5已知x,y∈R+,滿足考x/3+y/4=1。則xy的最大值為____。
解析:初看此題,x,y并不具備對稱性,但是仔細一看,若令m=x/3,n=y/4,則可以發(fā)現m,n具有對稱性,從而可以利用對稱性來解題。
數學教學中對稱性的應用有著重要的現實意義。從知識掌握的角度來說,通過對稱性教學可以掌握數學中對稱性的表現形式,清楚對稱性在整個數學知識體系中的應用,挖掘幾何、方程、求導,以及積分中的對稱形式,使學生對知識的理解更加深刻,掌握更加牢固。研究數學中的對稱性,既讓學生感受到了對稱美,挖掘了他們的想象力,又讓學生學會了用類比來猜想很多未知問題,并為之探索,從而得到自己想要的結論。作為教育工作者,可以經常采用對稱性來創(chuàng)造自己的課程教學設計,這樣會使得課堂更加有趣,學生也能體會到對稱的奇妙。
參考文獻:
[1]呂進談高中數學教學中函數的對稱性教學[J].中學教學參考,2017 (11).