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數的運算之方程(數的運算式與方程1)

數的運算之方程(數的運算式與方程1)

一.概念描述

現代數學:方程亦稱方程式,是數學的一個重要概念和研究對象。它一般指含未知數或變數的等式,不僅指代數方程。

小學數學:2005年北京版教材第9冊的第122頁指出:像2x= 100,2x 50=100 50,x-7=9,4x 3=15這樣的含有未知數的等式都叫作方程。2006年人教版教材五年級上冊的第54頁指出:像100 x= 250這樣的含有未知數的等式,稱為方程。

二.概念解讀

在初等代數中,只論代數方程,含有未知數的代數式的等式稱為方程。按方程的解的狀況,常把方程分為三類:

①條件等式方程,例如,2x 5= 3x就是滿足x=5這個條件的等式。普通所說方程,常指的就是這類;②矛盾方程,如(x-2)2=x2-4x 1,無論x取什么數值,都不能使這個等式成立;③恒等方程,例如,(x-2)2=x2 4x 4中的未知數x,可取一切數值,等式恒成立。

在解析幾何中,在平面或空間建立某種坐標系后,幾何圖形(例如曲線和曲面)常可用點的坐標所應滿足的一個或幾個方程來表示。例如,在空間直角坐標系中,平面由一個三元一次方程表示,直線由兩個三元一次方程表示。

在現代數學中,把含變元的等式稱為方程。例如,變元為未知集合的集合方程(A∩X)UB=B;變元X為未知命題的邏輯方程(p?x) νq=1等。

二.教學建議

(1)認識方程,學習用字母表示數是首要環節

學習用字目表示數,是代數學習的首要環節;理解用字母表示數的意義,是學習代數的關鍵,也是在后續學習中運用代數式、方程、不等式、函數進行交流的前提條件。字母表示數的思想,深刻地提示和指明了存在于一類問題中的共性和普遍性,把認識和推理提到一個更高的水平。學生對用字母表示數的理解,要在經歷大量運用字母表示具體情境下數量關系的活動中實現。

英國一項關于兒童數學概念發展水平的研究表明,學生對字母表示數的理解方式可以由低到高地概括為六個水平:

①一看到字母,就直接賦予它一個數值;②對題中的字母視而不見,不理睬,或者承認其存在,但不賦予它任何意義:③把代數式中的字母看作具體物體的記號,或直接看作物體;④把字母看作特定的未知量,這時字母在兒童心中是某個(具體的)未知數的記號,可以直接參與運算:⑤把字母看作廣義的數,這時,在兒童心中字母是數,而且可以取多個值:⑥把字母看作變量,即兒童把字母看作可在一定范圍內變的數,兩組這種數之間有一種系統的關系。

研究還表明,只有少部分學生把字母看作廣義的數,把字母看作變量的就更少了。大多數學生把字母當作具體的對象。正如一位教授所言,“字母表示數”,是一個非常豐富而又“難產”的概念。由此,我們要建立這樣的認識:學生經歷從用數字表示數到用字母表示數的過程是一個漫長的過程,需要經歷大量的活動,積累豐富的經驗,要讓學生和具體情境中反復體會用字母表示數的意義。在小學,學生對代數知識的認識非常膚淺。例如,許多學生認為2x=7 與12y=7的意義不同。我們要注意糾正學生在學習中形成的不恰當概念。在教學時,從學生熟悉的生活中選擇一些典型的數量關系,引導學生用字母表示數。具體說來,教師要抓住三個環節:如何引入用字母表示數;怎樣引導學生理解含有字母的式子不僅表示數,還表不數量關系;注意讓學生體會用字母表示數的好處。

(2)認識方程,讓學生經歷建立方程模型的過程

方程思想的首要方面是“能根據具體問題中的數最關系列出方程,體會方程是刻畫現實世界的一個有效的數學模型”。因此,教學應通過設計豐富的情境,讓學生經歷建立方程模型的過程。在教學認識方程時,教師就要有“建?!币庾R。

小學生由于認識的局限性,他們往往把運算中的等號看作“做什么”的標志。如在算式“3 2”的后面寫上等號,往往被理解為執行運算的標志。他們通常把等號解釋為“答案是……”;而實際上,他們應把等號看作相等和平衡的符號,逐步認識到:這個符號表示一種關系,即等號兩邊的數量是相等的,也就是在3 2與5之間建立了相等的關系。由此可見,在以往的教學中,我們要注意糾正如下“錯誤”,如學習兩步計算的實際問題時,有學生列出這樣的算式:3×5=15 2=17(本)。而正確的寫法應當是:3×5=15(本),15 2= 17(本),或3×5 2=17(本)。認識方程以及后續方程的學習,等式是學生需要面臨和著力理解的重要代數概念。

“天平”為處理方程提供了一個強有力的智力圖像。方程類似于一組天平,方程中的等號表示處于平衡狀態—用天平平衡的道理,可以形象直觀地幫助學生深化對“相等關系”的理解。利用等式性質解方程,重要的是幫助學生建立如下規則:在等式的兩邊進行相同的運算,那么平衡就得到維持。解方程的過程,不能演繹為操作、訓練解方程技巧的過程,而應當成為深刻理解上述規則的過程。

還要指出的是:在教學解方程的過中,教師還要注意教給學生檢驗的方法,并在練習中經常提醒學生對解方程過程中的每一步進行檢驗。

四.推薦閱讀

《小學數學教學策略》(張丹,北京師范大學出版社,2010)

該書的第133-141頁注意論述了方程的教學策略。

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