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三、几个值得关注的问题
(一)注意在对方程已有认识的基础上发展,做好从一元到二元、三元以及多元的转化
本章从一个篮球联赛中的胜负场数问题开始讨论,其中含有两个未知数。在此之前,学生已经学习过一元一次方程的内容,用代数方法解决上述问题有两种不同方法:一种方法是,设一个未知数为,并用含有的式子表示另一个未知数,根据问题中的等量关系列出一元一次方程;另一种方法是,直接设两个未知数和,根据问题中的等量关系列出两个二元一次方程,由它们组成方程组。比较这两种方法,可以发现,第一种方法的难点在于“列”,第二种方法的难点在于“解”。由于列一元一次方程时要综合考虑问题中的各等量关系,因此有一定难度,但是学生已经熟悉一元一次方程的解法;列二元一次方程组时可以分别考虑两个等量关系,分别列出两个方程,一般说这比将这个问题列成一个一元一次方程容易,但是由于方程中出现两个未知数,因此如何解方程组成为新问题。用方程组解决问题是新方法,这种方法对于解含有多个未知数的问题很有效,并且它的优越性会随着问题中未知数个数的增加体现得更明显。二元一次方程组是方程组中最基本的类型,通过学习它可以了解一般的一次方程组,提高对多元问题的认识。
由于前面已学一元一次方程的内容,学生已经对方程有一定的认识,会用一元方程表示实际问题中的数量关系,并会解一元一次的方程。从解法上说,多元方程消元后要化归为一元方程,即对一元一次方程的认识为学习二元一次方程组奠定基础,对二元一次方程组的认识为学习三元一次方程组奠定基础。即对由“一元”向“二元”“三元”以及“多元”发展,所涉及的实际问题未知数多,数量关系比较复杂,解法步骤也增加了“消元”和“回代”,更强调未知向已知转化中解法程序化的思想。本章学习中,应注意所学内容与前面有关内容的联系与区别,明确本章内容的特点,做好从“一元”向“二元”“三元”以及“多元”的转化。
(二)关注实际问题情景,体现数学建模思想
现实中存在大量问题涉及多个未知数,其中许多问题中的数量关系是一次(也称线性)的,这为学习“二元一次方程组”提供了大量的现实素材。在本章教科书中,实际问题情境贯穿全章,对方程组解法的讨论也是在解决实际问题的过程中进行的,“列方程组”在本章中占有突出地位。在本章的教学和学习中,要充分注意二(三)元一次方程组的现实背景,通过大量丰富的实际问题,反映出方程组来自实际又服务于实际,加强对方程组是解决现实问题的一种重要数学模型的认识。本章明确提出“方程组是解决含有多个未知数问题的重要数学工具”,并在多处体现方程组在解决实际问题中的工具作用,实际上这就是在渗透建立模型的思想。
设未知数、列方程组是本章中用数学模型表示和解决实际问题的关键步骤,而正确地理解问题情境,分析其中的多种等量关系是设未知数、列方程组的基础。在本章的教学和学习中,可以从多种角度思考,借助图形、表格、式子等进行分析,寻找等量关系,检验方程的合理性。教师还可以结合实际情况选择更贴近学生生活的各种问题,引导学生用二元一次方程组分析解决它们。
利用二(三)元一次方程组解决问题的基本过程(见前面的图),在本章中小结中出现,它与“第3章一元一次方程”中利用一元一次方程解决问题的基本过程图基本一致。通过用框图概括这样的基本过程,可以加强从整体上认识方程(组)模型与实际问题的关系,在教学、学习和复习时对此应予以注意。
(三)重视解三元以及多元方程组中的消元思想
本章所涉及的数学思想方法主要包括两个:一个是由实际问题抽象为方程组这个过程中蕴涵的符号化、模型化的思想,这已在上面进行了讨论;另一个是解方程组的过程中蕴涵的消元化归思想,它在解方程组中具有指导作用。解二元一次方程组的各个步骤,都是为最终使方程组变形为x=a,的形式而实施的,即在保持各方程的左右两边相等关系的前提之下,使“未知”逐步转化为“已知”。解三元以及多元方程组的基本策略是“消元”,即逐步减少未知数的个数,以至使方程组化归为一元方程,先解出一个未知数,然后逐步解出其他未知数。代入法和加减法都是消元解方程组的方法,只是具体消元的手法有所不同。
在本章的教学和学习中,不能仅仅着眼于具体题目的具体解题过程,而应不断加深对以上思想方法的领会,从整体上认识问题的本质。数学思想方法是通过数学知识的载体来体现的,而对于它们的认识需要一个较长的过程,既需要教材的渗透,也需要教师的点拨,最后还需要学生自身的感受和理解。如果认识了消元思想,那么对于代入法、加减法等的具体步骤就不会仅是死记硬背,而能够顺势自然地理解,并能够灵活运用。从这里也能够看出:数学思想方法是具体的数学知识的灵魂,数学思想方法对一个人的影响往往要大于具体的数学知识。
(四)加强学习的主动性和探究性
设计本章教科书的内容和结构时,注意加强学习的主动性和探究性。本章内容涉及许多实际问题,多彩的问题情境容易激起学生对数学的兴趣。在本章的教学中,应注意引导学生从身边的问题研究起,主动收集寻找“现实的、有意义的、富有挑战性的”问题作为学习材料,并更多地进行数学活动和互相交流,在主动学习、探究学习的过程中获得知识,培养能力。
对于“8。3 实际问题与二元一次方程组”,应不等同于一般例题内容的教学,而以探究学习的方式完成。本章“数学活动”及“拓广探索”栏目下的习题等都设置了带有探究性的问题。对于这些内容的教学,应注意鼓励学生积极探究,当学生在探究过程中遇到困难时,教师应启发诱导,设计必要的铺垫,让学生在经过自己的努力来克服困难的过程中体验如何探究,而不要替代他们思考,不要过早给出答案。应鼓励探究多种不同的分析问题和解决问题的方法,使探究过程活跃起来,在这样的氛围中可以更好地激发学生积极思维,得到更大收获。
(五)注重对于基础知识的掌握,提高基本能力
本章中二元一次方程组的基本概念和消元解法是基础知识,通过列、解二元一次方程组分析解决实际问题是基本能力,它们对于解三元一次方程组以及今后进一步学习有重要作用。教学和学习中应注意打好基础,切实掌握基本方法,并力求能够较灵活地运用它们,逐步培养提高基本能力。由于本章教科书多处以分析解决实际问题为线索展开,而将基础知识寓于分析解决问题的过程之中,所以教学和学习中应注意对基础知识进行提炼、归纳、整理,对基础知识和基本能力要有清晰的认识,需要通过必要的练习途径来掌握基础知识和提高基本能力。对于代入法和加减法解二元一次方程组的基本过程,要一一切实掌握,可以通过具体案例结合教科书中的框图加深认识。对于教科书中的练习题以及“复习巩固”“综合运用”栏目下的习题,应切实掌握。在此基础上,再探究更高层次的问题(例如“拓广探索”栏目下的习题等)。
(六)关注相关的数学文化
本套教科书力求能够成为反映科学发展和文化进步的一面镜子,既体现数学的科学性和应用性,又体现数学科学中蕴涵的文化。人们运用方程组解决含有多个未知数的问题已有很长的历史,这个问题对于代数学的发展起了重要的促进作用,现代高等代数中的许多内容都起源于对线性方程组的研究。中国古代数学在方程及方程组的研究方面也有许多成果,例如,著名的“鸡兔同笼”问题就是可以利用方程组解决的多元问题,《九章算术》等古代数学著作中也记载了有关方程组的一些内容。它们体现了人类对客观世界中数量关系的不断探究,从中可以看出人类追求真理的长期努力,折射出科学文明的源远流长。本章对于这方面的内容有所反映,教学中除关注学生在数学知识和能力方面得到提高之外,还可以考虑在传承数学文化方面的工作,结合方程组的内容进一步挖掘其文化内涵,使学生进一步受到数学文化的熏陶。
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