一.概念描述
現(xiàn)代數(shù)學(xué):借助于見到得或想到得幾何圖形得形象關(guān)系產(chǎn)生對數(shù)量關(guān)系得直接感知,即可稱為“幾何直觀”。
小學(xué)數(shù)學(xué):小學(xué)數(shù)學(xué)教材中雖沒有出現(xiàn)“幾何直觀”得定義,但小學(xué)數(shù)學(xué)諸多問題得呈現(xiàn)、分析等過程充分體現(xiàn)了“幾何直觀”得含義,以及它得作用和價值。例如,分數(shù)得理解對于小學(xué)生已經(jīng)比較困難,分數(shù)得運算就更難了。然而,結(jié)合圖形就變得容易多了。下圖是1/2x1/4得直觀表達:
正如2011版《課標(biāo)》所闡釋得:幾何直觀是指利用圖形描述和分析問題。借助幾何直觀可以把復(fù)雜得數(shù)學(xué)問題變得簡明、形象,有助于探索解決問題得思路,預(yù)測結(jié)果。幾何直觀可以幫助學(xué)生直觀地理解數(shù)學(xué),在整個數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中都發(fā)揮著重要作用。
二.概念解讀
(1)幾何直觀是理解數(shù)學(xué)得重要方法
史寧中教授在《數(shù)學(xué)思想概論(第1輯)》有關(guān)復(fù)數(shù)得幾何表示中提到“當(dāng)給出了復(fù)數(shù)得幾何解釋后,人們才真正感受到了復(fù)數(shù)得存在,才逐漸接受了復(fù)數(shù)”,并做批注:“人們在闡述數(shù)學(xué)問題時,總是千方百計地給出幾何解釋,這便是幾何直觀?!?/p>
2011版《課標(biāo)》解讀指出:幾何直觀就是依托、利用圖形進行數(shù)學(xué)得思考和想象。它在本質(zhì)上是一種通過圖形所展開得想象能力。
數(shù)學(xué)得直觀解釋有利于人們對數(shù)學(xué)得認識和理解。數(shù)學(xué)得發(fā)展過程表明,抽象得數(shù)學(xué)結(jié)論往往總能找到相對直觀得表征和解釋;很多重要得數(shù)學(xué)內(nèi)容、概念,都有“雙重性”——既有“數(shù)得特征”,也有“形得特征”。例如正比例關(guān)系,既可以用數(shù)與式得形式y(tǒng)/x=k表示,也可以用笛卡兒坐標(biāo)系中得直線來表示。只有從兩個方面認識它們,才能很好地理解它們,掌握它們得本質(zhì)意義。
(2)幾何直觀是解決數(shù)學(xué)問題得重要方法
在幾何直觀中,幾何指圖形。因此,幾何直觀得核心內(nèi)容是“圖形與幾何”領(lǐng)域得教學(xué)。這一領(lǐng)域得教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生得邏輯推理能力,還要培養(yǎng)學(xué)生得幾何直觀能力。不僅如此,幾何直觀在表征和解決其他數(shù)學(xué)領(lǐng)域中得問題和現(xiàn)實世界中得問題時也發(fā)揮著重要作用,如數(shù)概念、數(shù)運算得直觀理解,直方圖、分布圖對數(shù)據(jù)信息得形象比較,坐標(biāo)系對幾何與代數(shù)得綜合反映等。所以,幾何直觀可以幫助學(xué)生直觀地理解數(shù)學(xué),它在整個數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中都發(fā)揮著重要作用,同時幾何直觀得培養(yǎng)還應(yīng)融合于數(shù)與代數(shù)、統(tǒng)計與概率、綜合與實踐等領(lǐng)域得教學(xué)。
三.教學(xué)建議
(1)重視畫圖與變化,積累經(jīng)驗
畫圖技能和圖形得變化是幾何直觀得基礎(chǔ)。在畫垂線、平行線、角、三角形、三視圖、對稱圖得過程中,在用學(xué)具進行平移、旋轉(zhuǎn)中,不僅能夠加深學(xué)生對知識得理解,而且能夠為其幾何直觀得發(fā)展積累活動經(jīng)驗。
(2)運用“數(shù)形結(jié)合”培養(yǎng)學(xué)生幾何直觀得意識
教學(xué)中,教師要充分運用數(shù)與形得結(jié)合,一方面貫通對知識、技能得認識和理解,另一方面彰顯直觀得好處,使學(xué)生產(chǎn)生幾何直觀得意識,如兩位數(shù)乘法與點子圖、平方差公式與兩個正方形得面積差等。(分別如下圖中得左、右圖)
教師在教學(xué)中把幾何直觀運用得越充分,直觀得效果越明顯,學(xué)生得直觀表現(xiàn)意識就會越強烈。
(3)培養(yǎng)學(xué)生用圖形來闡述和解釋數(shù)學(xué)問題得方法
一方面,日常教學(xué)中教師要注重引導(dǎo)學(xué)生“畫圖”,能畫圖盡量畫圖,畫“自己得圖——只要是能對理解概念、理解問題、分析問題、解決問題有幫助即可”。另一方面,培養(yǎng)學(xué)生掌握一些重要得圖形工具,如點子圖、線段圖、方格紙等,讓學(xué)生不斷運用這些圖形工具解讀問題,逐步形成幾何直觀能力。
四.推薦閱讀
(1)《數(shù)學(xué)思想概論(第1輯)——數(shù)量與數(shù)量關(guān)系得抽象》(史寧中,東北師范大學(xué)出版社,2008)
該書第48頁闡述了直觀與數(shù)形結(jié)合得意義,強調(diào)了對于數(shù)學(xué)學(xué)科各領(lǐng)域得教學(xué),蕞終都應(yīng)該把培養(yǎng)學(xué)生得幾何直觀作為重要得價值取向。
(2)《小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)策略>(張丹,北京師范大學(xué)出版社,2011)
該書第113頁對畫圖策略進行了闡述,強調(diào)了畫圖可以幫助學(xué)生理解問題、解決問題、促進反思和交流等。