2022年小学数学思想方法的梳理.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 立身以立学为先,立学以读书为本学校数学思想方法的梳理（九）课程教材讨论所 王永春十二、集合思想1. 集合的概念；把指定的具有某种性质的事物看作一个整体, 就是一个集合 简称集 , 其中每个事物叫做该集合的元素 简称元 ；给定的集合 , 它的元素必需是确定的 , 即任何一个事物是否属于这个集合, 是明确的；如“ 学习成果好的同学” 不能构成一个集合,由于构成它的元素是不确定的；而“ 语文和数学的平均成果在 90 分及以上的同学”就是一个集合； 一个给定集合中的元素是互不相同的,即集合中的元素不重复显现；只要两个集合的元素完全相同,就说这两个集合相

2、等；集合的表示法一般用列举法和描述法；列举法就是把集合的元素一一列举出来,并用花括号“ ” 括起来表示集合的方法；描述法就是在花括号内写出规定这个集合元素的特定性质来表示集合的方法；列举法的局限性在于当集合的元素过多或者有无限多个时, 很难把全部的元素一一列举出来,这时描述法便表达出 了优越性；此外,有时也可以用封闭的曲线（文恩图）来直观地表示集合及集合 间的关系,曲线的内部表示集合的全部元素；一一对应是两个集合之间元素 （这种元素不肯定是数） 的一对一的对应, 也 就是说集合中的任一元素 a,在集合中都有唯独的元素 b 与之对应；并且在 集合中的任一元素 b,在集合中也有唯独的元素 a 与之

3、对应；数集之间可以 建立一一对应, 如正奇数集合和正偶数集合之间的元素可以建立一一对应；其他集合之间也可以建立一一对应,如五1 班有 25 个男生, 25 个女生,假如把男生和女生各自看成一个集合, 那么这两个集合之间可以建立一一对应；再如,中国、美国、俄罗斯、英国、法国、德国作为一个集合,北京、华盛顿、莫斯科、伦敦、巴黎、柏林作为一个集合,这两个集合之间也可以建立一一对应；2. 集合思想的重要意义；集合理论是数学的理论基础, 从集合论的角度讨论数学, 便于从整体和部分及二者的关系上讨论数学各个领域的学问；如数系的扩展, 从学校的自然数到整数,再到中学的有理数、无理数和实数,都可以从集合的角度

4、来描述；有时用集 合语言来表述有关概念更为简洁, 如全体偶数的集合可表示为 x| x2k,kZ；名师归纳总结 集合沟通了代数 数和几何之间的关系,如y = kx ,既是正比例函数,又可以第 1 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 立身以立学为先,立学以读书为本表示一条直线；也就是说在平面直角坐标系上,这条直线是由满意y = kx 的有序实数对所组成的点的集合； 用集合图描述概念的分类及概念之间的关系,往往层次分明、直观清晰,如四边形的分类可以用文恩图表示；3集合思想的详细应用；集合思想在学校数学的许多内容中进行了渗透；在数的概念方面, 如自

5、然数可以从对等集合基数 （元素的个数） 的角度来懂得, 再如在一年级通过两组数量 相等的实物建立一一对应,让同学懂得“ 同样多” 的概念,实际上就是两个对等 集合的元素之间建立一一对应； 数的运算也可以从集合的角度来懂得,如加法可以懂得为两个交集为空集的集合的并集,再如求两数相差多少, 通过把代表两数的实物图或直观图一对一地比较,来帮忙同学懂得用减法运算的道理；实际上就是把代表两数的实物分别看作集合、,通过把的全部元素与的部分元素建立一一对应,然后转化为求与其子集（与等基）的差集的基数；此外,在 学校数学中仍常常用集合图表示概念之间的关系,如把全部三角形作为一个整 体,看作一个集合,记为；把锐

6、角三角形、直角三角形和钝角三角形各自看作 一个集合, 分别记为、 、,这三个集合就是集合的三个互不相交的子集,、的并集就是；再如在学习公因数和公倍数时,都是通过把两个数各自的因数和倍数分别用集合图表示,和公倍数的概念；4集合思想的教学；再求两个集合的交集, 直观地表示了公因数集合思想在学校数学中广泛渗透,在教学中应留意以下几个问题；第一,应正确懂得有关概念；我们知道,两个数之间可以比较大小,但是两 个集合之间无法直接比较大小, 也就是说一般不说两个集合谁大谁小；如有两个 集合 A、B,当且仅当它们有完全相同的元素时,称 A、B 相等,记为 A=B ；如 A=2 ,3,5,7 ,B= x|x 是

7、小于 10 的素数 ；集合之间可以有包含关系, 如 C=2, 3, 5, 7, 11,就 A 是 C 的真子集；集合之间可以比较基数的大小,也就是比较元 素的个数的多少； 只要两个集合元素间能够建立一一对应的关系,那么就说两个 集合的元素个数相等, 就是基数相等, 即等势或等基；假如 A 是的真子集 , 就 说 A 的基数小于的基数；对于有限集比较简单数出它的元素的个数,而对于无限集, 又怎样比较它们元素个数的多少呢？如正整数集合与正偶数集合,它们的基数相等吗？我们知名师归纳总结 道,两个集合的元素, 只要能够建立一一对应就基数相等；正整数集合与正偶数第 2 页,共 8 页- - - - -

8、- -精选学习资料 - - - - - - - - - 立身以立学为先,立学以读书为本集合的元素之间可以建立如下的一一对应关系；因此,这两个集合的元素个数相等,也就是它们的基数相等；案例 1：乒乓球竞赛有16 人参与组的小组赛,规定实行剔除赛决出小组第一名参与决赛；一共要进行多少场竞赛？分析：剔除赛一般的规章是每两个人分为一组竞赛一场,胜者进入下一轮继续进行两人一组竞赛； 假如显现单数就有一人轮空,直接进入下一轮竞赛； 这样始终进行下去, 直到决出第一名； 依据这个思路解答, 只需要把每一轮竞赛的场 数算出来,最终加起来就行；第一轮共有 8 场竞赛,其次轮共有 4 场竞赛,第三 轮共有 2 场

9、竞赛,第四轮共有 1 场竞赛；所以总共有 158+4+2+1=15场竞赛；以上思路层次清晰、 简单懂得, 学校生一般都可以接受, 但是假如参与小组 竞赛的人比较多, 运算起来就比较麻烦； 下面用一一对应的思想来分析：由于每 场竞赛剔除一个人, 有一场竞赛就剔除一个人, 没有竞赛就不剔除人, 要想剔除 一个人就必需有一场竞赛,也就是说竞赛的场数与被剔除的人数是一一对应的；在小组参赛的 16 人中,最终只有一人得第一名, 要剔除 15 人,所以竞赛的场数 为 15 场；其次,正确把握集合思想的教学要求； 集合思想虽然在学校数学中广泛渗透,但是集合的学问并不是学校数学的必学内容；求,尽量使用通俗易懂

10、的语言渗透集合思想；因而应留意把握好学问的难度和要 集合除了可以表示概念系统及概念间的关系外,利用文恩图进行集合的直观运算,可以解决一些分类计数的问题；案例 2：六1班举办文艺活动,演出歌舞节目的有9 人,演出小品等节目的有 12 人,两类节目都参与的有 5 人；该班共有多少人参与这两类节目的演出？分析：为了便于懂得集合的运算 原理,我们借助文恩图来分析；左边 的圈里表示演出歌舞节目的人,右边 圈里表示演出小品等节目的人；两个 圈相交的共有的部分有 5 人,表示这 5 人既参与了歌舞节目,又参与了小品等节目的演出；左边圈中没跟另一个圈相名师归纳总结 交的单独的部分有4 人,表示这 4 人只参与

11、了歌舞节目的演出；因此,参与歌舞第 3 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 立身以立学为先,立学以读书为本节目演出的 9 人由两部分组成： 一部分是只参与歌舞节目演出的 4 人,另一部分是既参与歌舞节目又参与小品等节目演出的5 人；同样道理,参与小品等节目演出的 12 人由两部分组成：一部分是只参与小品等节目演出的 7 人,另一部分是既参与小品等节目又参与歌舞节目演出的5 人；综合以上分析, 可以得出： 该班参与这两类节目演出的人数是 4+5+7=16,或 9+125=16；第三,集合思想的教学要贯彻学校数学的始终；如上所述, 集合思想在一

12、年级学习之初, 同学在学习认数和分类等学问中就已经有所接触,始终到高年级学习公因数和公倍数、三角形和四边形的分类、数的分类正数、 0、负数 等等,不同年级和不同学问领域都有所渗透；这里涉及了用集合语言表示概念及概念间 的关系、集合的元素之间的对应关系、集合的运算等等；因此,集合思想的渗透 不是一朝一夕的事情,而是坚持不懈的长期的过程；十三、数形结合思想 1. 数形结合思想的概念；数形结合思想就是通过数和形之间的对应关系和相互转化来解决问题的思 数和形之间是既对 想方法；数学是讨论现实世界的数量关系与空间形式的科学,立又统一的关系,在肯定的条件下可以相互转化；这里的数是指数、代数式、方 程、函数

13、、数量关系式等,这里的形是指几何图形和函数图象；在数学的进展史上,直角坐标系的显现给几何的讨论带来了新的工具,直角坐标系与几何图形相结合,也就是把几何图形放在坐标平面上,使得几何图形上的每个点都可以用直角坐标系里的坐标 有序实数对 来表示,这样可以用代数的量化的运算的方法来讨论图形的性质, 堪称数形结合的完善表达； 数形结合思想的核心应是代数与几何的对立统一和完善结合, 就是要善于把握什么时候运用代数方法解决几何问题是正确的、 什么时候运用几何方法解决代数问题是正确的；如解决不等式和函数问题有时用图象解决特别简捷, 几何证明问题在中学是难点, 到高中运用解析几 何的代数方法有时就比较简便；2.

14、 数形结合思想的重要意义；数形结合思想可以使抽象的数学问题直观化、使繁难的数学问题简捷化, 使得原本需要通过抽象思维解决的问题,有时借助形象思维就能够解决, 有利于抽象思维和形象思维的和谐进展和优化解决问题的方法；数学家华罗庚曾说过：“ 数缺形时少直觉,形少数时难入微； ” 这句话深刻地揭示了数形之间的辩证关系以名师归纳总结 及数形结合的重要性； 众所周知, 学校生的规律思维才能仍比较弱,在学习数学第 4 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 立身以立学为先,立学以读书为本时必需面对数学的抽象性这一现实问题；教材的编排和课堂教学都在千方百计地

15、使抽象的数学问题转化成同学易于懂得的方式出现,借助数形结合思想中的图形直观手段, 可以供应特别好的教学方法和解决方案；如从数的熟识、 运算到比较复杂的实际问题,常常要借助图形来懂得和分析,也就是说,在学校数学中,数 离不开形； 另外,几何学问的学习, 许多时候只凭直接观观看不出什么规律和特 点,这时就需要用数来表示,如一个角是不是直角、两条边是否相等、周长和面 积是多少等；换句话说,就是形也离不开数；因此,数形结合思想在学校数学中 的意义尤为重大；3. 数形结合思想的详细应用；数形结合思想在数学中的应用大致可分为两种情形：一是借助于数的精确性、程序性和可操作性来阐明形的某些属性,可称之为 的几

16、何直观性来阐明某些概念及数之间的关系,可称之为“以数解形 ”；二是借助形“以形助数 ”；数形结合思想在中学数学的应用主要表达在以下几个方面：1实数与数轴上的点的对应关系； 2函数与图象的对应关系；3曲线与方程的对应关系；4与几何有关的学问,如三角函数、向量等；5 概率统计的图形表示；6 在数轴上表示不等式的解集；7 数量关系式具有肯定的几何意义,如 s=100t；数形结合思想在学校数学的四大领域学问的学习中都有特别普遍和广泛的应用,主要表达在以下几个方面：一是利用“ 形” 作为各种直观工具帮忙同学理解和把握学问、 解决问题, 如从低年级借助直线熟识数的次序,到高年级的画线段图帮忙同学懂得实际问

17、题的数量关系；二是数轴及平面直角坐标系在学校的渗透,如数轴、位置、正反比例关系图象等,使同学体会代数与几何之间的联系；这方面的应用虽然比较浅显, 但这正是数形结合思想的重点所在,是中学数学的 重要基础； 三是统计图本身和几何概念模型都是数形结合思想的表达,统计图表 把抽象的枯燥的数据直观地表示出来,便于分析和决策；四是用代数 算术 方法 解决几何问题；如角度、周长、面积和体积等的运算,通过运算三角形内角的度 数,可以知道它是什么样的三角形等等；4. 数形结合思想的教学；数形结合思想的教学,应留意以下几个问题；第一,如何正确懂得数形结合思想；数形结合中的形是数学意义上的形,是几何图形和图象； 有

18、些老师往往简单把利用各种图形作为直观手段帮忙同学懂得名师归纳总结 学问,与数形结合思想中的“ 以形助数” 混淆起来,彼“ 形” 非此“ 形”,学校第 5 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 立身以立学为先,立学以读书为本数学中的实物和图片作为懂得抽象学问的直观手段,许多时候是生活意义上的形,并不都是数形结合思想的应用,如6+1=7,可以通过摆各种实物和几何图片帮忙同学懂得加法的算理, 这里的几何图片并不是数形结合中的形,由于这里并 不关怀几何图片的外形和大小, 用什么外形和大小的图片都行, 并没有给予图片 本身外形和大小的量化的特点,甚至不

19、用图片用小棒等材料也能起到相同的作 用,因而它更是生活中的形； 假如结合数轴 （低年级往往用类似于数轴的尺子或 直线）来熟识数的次序和加法, 那么就把数和形 （数轴）建立了一一对应的关系,便于比较数的大小和进行加减法运算,这是真正的数形结合； 由于在解决实际问题时,通过画线段图帮忙同学分析数量关系是老师和同学都特别熟识的内容,因此在案例中不再显现这方面素材；案例 1：1111 24816分析：此题很难用学校算术的学问直接运算,由于它有无穷多个数相加, 如果是有限个数相加,用等式的性质进行恒等变换可以运算； 从题中数的特点来看,每一项的分子都是1,每一项的分母都是它前一项分母的2 倍,或者说第几

20、项的分母就是 2 的几次方,第 n 项就是 2 的 n 次方；联想到分数的运算可用几何直观图表示,那么现在可构造一个长度或者面积是1 的线段或者正方形, 不妨构造一个面积是 1 的正方形, 如下图所示； 先取它的一半作为二分之一,再取余下一半 的一半作为四分之一,如此取下去 当取的次数特别 大时,余下部分的面积已经特别小了,用极限的思想来 看,当取的次数趋向于无穷大时,余下部分的面积趋向 于 0,因而,最终取的面积就是 1；也就是说,上面算 式的得数是 1；其次,适当拓展数形结合思想的应用； 数形结合思想中的以数解形在中学应用的较多, 学校数学中常见的就是运算图形的周长、面积和体积等内容； 除

21、此之外,仍可以创新求变, 在学校几何的范畴内深化挖掘素材,在同学已有学问的基础上适当拓展,丰富学校数学的数形结合思想；案例 2：用两个一样的直角三角形和一个等腰直角三角形（腰等于前两个直角三角形的斜边）,可以拼一个直角梯形,如下图；假如直角三角形的边长分别是 3、4、c, 5、12、c,依据梯形的面积等于3 个三角形的面积之和,比较每名师归纳总结 个直角三角形的两条直角边的平方的和,与斜边的平方之间的大小关系, 你能发第 6 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 立身以立学为先,立学以读书为本现什么？假如直角三角形的边长分别是a、b、c 时,

22、你又能发觉什么？分析：当直角三角形的边长分别是 3、4、c 时,梯形的面积是： 3+4 3+4 2=24.5, 3 个三角形的面积和是： 3 4 2 2+c2 2=24.5,可得 c2=25, 即 c232+42；当直角三角形的边长分别是 5、12、c 时,梯形的面积是： 5+12 5+12 2=144.5, 3 个三角形的面积和是： 5 12 2 2+ c 2 2=144.5,可得 c2=169, 即 c252+122；当直角三角形的边长分别是a、b、c 时,也就是说直角三角形的三条边长可以取任意不同的值的时候,仍旧有梯形的面积等于 3 个三角形的面积之和；梯形的面积是： a+b a+b 2

23、, 3 个三角形的面积和是： a b 2 2+c2 2=2ab+c2 2；a+b a+b 2 = aa+b+ba+b 2 =a2+b2+2ab 2 所以有 a 2+b2+2ab 2 =2ab+c 2 2,可得 a2+b2 =c 2；依据以上运算结果, 由此得出一个重大发觉： 直角三角形两条直角边的平方的和等于斜边的平方；实际上这是美国第 理的方法；20 任总统茄菲尔德发觉的证明勾股定这里有一个难点就是 a+b a+b 的运算, 这是中学的多项式乘法；在学校学习乘法安排律时已经会运算ab+c=ac+bc, 那么运算 a+b a+b 可以先把左边的 a+b 看作一个数,分别与右边括号中的 a 和

24、b 相乘,再进行运算；a+b a+b a+ba+a+bb=a 2+ba+ab+b2= a 2+b2+2ab案例 3：把两个外形和大小相同的长方体月饼盒包装成一包,怎样包装最省包装纸？分析：此题是学校数学比较典型的通过探究活动发觉规律的题目,一般情形下老师会给同学足够的学具进行操作,拼出几种包装方法, 再通过运算比较表面积的大小找到正确答案； 现在我们从代数思想动身, 不用任何操作和详细数量的名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 立身以立学为先,立学以读书为本运算,一般性地,假设长方体的长、宽、高分别为a、b、c,并且 a

25、bc 只要给出三个数的大小次序便可,谁大谁小并不影响用代数方法运算的过程和结论 ；第一要明确的是, 问题所求怎样包装最省包装纸, 实际上就是求怎样拼才能使拼成的大长方体的表面积最小；每个长方体有 6 个面,两个长方体拼成一个大长方体后仍旧有 6 个面,但这 6 个面的面积是原先长方体的 10 个面的面积,其中有两个面是原先长方体的面, 另 4 个面分别是原先的相同的两个面拼成的；也就是说,大长方体的表面积已经不是原先两个长方体的12 个面的面积直接相加的和了,而是它们的和再减去拼在一起的两个面的面积和；原先两个长方体的 12 个面的面积和是恒定不变的,因而大长方体的表面积的大小,取决于减去的（拼在一起的） 两个面的面积和的大小, 减去的两个面的面积和越大, 大长方体 的表面积就越小； 依据已知条件可知, abacbc,所以把最大的两个侧面贴在一起包装最省包装纸；列成公式为：4ab+bc+ac 2ab；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页