基于数学思想方法的数列教学探究

2024-05-06 15:15付迪
中学数学·高中版 2024年2期
关键词:公式函数思想

付迪

现代数学教学观认为,应该着重发展学生的思维,提高数学能力.现代教育的核心是全面提高学生的素质.而这些任务的具体实现,在很大程度上依赖于数学方法的教学.我国数学课程标准已将数学思想方法的学习列入基础知识的范畴,并提出了明确的要求.要发展学生的思维、培养数学能力、提高文化素养,就必须让学生了解数学知识形成的过程,明确其产生和发展的外部与内部的驱动力.而在数学概念的确立、数学事实的发现、数学理论的推导以及数学知识的运用中,所凝聚的思想和方法,乃是数学的精髓.它会对学生的思维及整体文化素质产生深刻而持久的影响,使学生受益终生.

数列是高中数学的重要组成部分.教学中,教师不仅要引导学生掌握数列部分的核心内容,更要让学生体悟数列中蕴含的数学思想方法.只有让学生站在数学思想方法的高度看数列问题,才能达到“统领全局”和“一览众山小”的数学学习境界.那么,在数列教学中,教师应引领学生把握哪些基本的数学思想方法呢?对此,笔者做了些许研究,现总结如下,算是抛砖引玉,与同仁共探.

1 函数思想

数列是一类特殊的函数.既然数列是函數,那么,教师就应该引导学生用函数的思想去认识和解决数列问题.

例如,在数列的教学中,教师应让学生认识到等差数列的通项公式具有一次函数的特征,等差数列的前n项和公式则具有二次函数的特征;等比数列的通项公式和前n项和公式都与指数型函数有着“亲密”的关系.基于函数的观点去理解数列,能帮助学生抓住数列问题的本质,从而使学生对更多数列问题的理解达到一个新的高度.

方法2,利用函数思想.把等差数列看成定义在正整数集上的一次函数,把等比数列(q≠1)看成定义在正整数集上的指数型函数.由a1=b1,a11=b11可知,函数图象有两个交点,如图1所示.显然a6>b6,且当1bn成立;当n>11时,都有an

以上两种方法,第一种方法看似简捷,但学生不易想到,而第二种方法通过数列特征的理性分析和函数图象的直观感觉,学生更容易接受.第二种方法这种解决问题的思想更接近学生思维的最近发展区,函数思想能让学生把数列问题看得更清,把握得更准.

2 方程思想

数学运算是数学核心素养之一.在数列问题中,常常需要用到基本量法,而等差数列有两个基本量a1,d,等比数列也有两个基本量a1,q.等差数列与等比数列的两类基本问题,即通项公式an与前n项和Sn都可以用基本量来表示.因此,求数列中相关的量可以通过列出关于两个基本量的方程组来求解,这是一种基本思想,也是处理数列的基本方法,应要求学生牢固掌握.

或许有人认为,本题采用等比数列的基本性质求解更简捷.因为数列{an}是等比数列,所以a1+a2,a3+a4,a5+a6,a7+a8也成等比数列,进而可以更加简便快捷求出问题的答案.但需要注意的是,数列教学中,教师是要教给学生解决问题的特殊技巧,但更要教会学生最常用的基本方法.

3 化归与转化思想

教会学生把握数学的本质,从某个角度看,就是教会学生化归与转化的思想方法.等差数列与等比数列是数列中最基本的两个数列,说其基本,是因为其他数列问题常常可以转化为这两个基本数列来解决.在转化过程中,不仅能提升学生的逻辑推理素养,而且能提升学生利用这两个基本数列解决问题的能力.因此,在教学中,教师需要让学生深刻领悟化归与思想的作用,

这里值得一提的是,函数迭代和数列递推是新课标高考综合题常用到的思想方法.这类问题从本质上看,是考查函数的性质和函数方法在数列中的应用.与此同时,利用迭代和递推也经常可以实现由一般数列向等差数列、等比数列的化归与转化,深刻考查转化的数学思想.

4 分类讨论思想

分类讨论思想,渗透于高中数学的任何一个知识模块.在数列内容中,等比数列的前n项和公式Sn=[JB({]na1(q=1),a1(1-qn)/1-q(q≠1)就是以分类讨论的形式给出的.在教学中,教师应提醒学生运用这个公式时,要特别注意公比q是否需要分两种情形进行讨论.此外,对于一般数列,应用数列的前n项和Sn与项an的关系式an=[JB({]S1(n=1),Sn-Sn-1(n≥2)时,也要注意n=1的情况,以培养学生数学思维的严谨性.

例4涉及等比数列求和.当公比为一个数值时,等比数列求和问题难度不大,只需严格按照等比数列的求和公式实施运算即可,但当公比是一个未知的参数时,由于受思维定式的影响,学生往往还是“依瓢画葫芦”,缺乏分类讨论的意识.为了提高学生的“免疫力”,在数列教学中,教师可以加强这类问题的训练,以此来培养学生数学思维的严谨性与广阔性,提升学生的数学素养.

总之,数学思想方法的学习可以使学生有意识、有目的,并自觉地把数学知识转化为数学能力,最终通过自身的领悟转化为创造性能力.因此,在数列教学中,加强学生对数学思想方法的学习和领悟,是培养学生分析问题和解决问题能力的重要方法,也是培养学生数学核心素养的重要途径.

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