比较在数学教学中的应用

比较在数学教学中的应用

“比较”指的是人脑把一些事物和现象放在一起进行对比的思维过程。这是一种常用的思维方式，我们在生活、工作、学习中经常用到。 
比较有三个主要作用：1、揭示某些事物的共性。世界上事物繁多，有些事物没有共同之处，有些事物之间存在着某些共同的特点。有些时候，我们需要知道这些事物的共同属性。通过对所要研究的事物进行比较，可以找出它们的共同点。例如、凸多面体概念的教学。常常是先出示一些不同形状的凸多面体，让学生对它们进行比较，找出它们的共同点，抽象出凸多面体的定义。2、揭示某些事物的不同点。世界是一个相对的世界，绝对的事物是不存在的。即便是非常相近的同类事物，也有不同之处。有时候，人们希望知道这些事物的不同点。通过对这些事物的比较可以找出它们的不同点。例如、等差数列和等比数列是两个相似的概念。如果把两个定义放在一起进行比较，就可以发现它们的不同点，就而把两个概念区分开。3、揭示某些事物之间的联系。事物和事物之间存在着千丝万缕的联系，有的显而易见，有的深不可测。然而，当我们把这些事物放在一起加以比较之后，就有可能发现他们之间的联系。 
数学是研究数量关系和空间形式的科学。说白了，就是研究与数学有关的事物之间的不同点、相同点和它们之间的内在联系。因此，在数学教学和数学学习中经常使用到“比较”的方法。 
一、    定义概念 
数学的特点是逻辑严谨。在科学的数学体系中，知识就像一根链条，前后环环相扣，前面的知识是后面知识的基础，后面的知识是在前面知识的基础上演绎而得到的。演绎推理需要有一定的基础，如果从后向前追溯推理的根据，那么总能够找到一些没有推理依据的数学知识。这就是数学中的基本概念和基本规律。譬如，几何中的“点”、“经过三个不共线的点有且只有一个平面”、自然数中的“0”。因为基本的概念和规律没有推理的基础，所以，教学这些知识，通常是先对一些特殊的事例进行比较，找出它们的共同点，再概括出概念的定义或者归纳出规律。例如、教学“正数”的定义，可以先让学生拿5，1.5，10， ，8848与0相比较，找出它们的共同特点：都大于0。再引导学生概括出正数的定义：大于0的数叫做正数。 
二、揭示规律 
规律即事物的共性。可以通过对具体例子的比较获得。如，在中学一年级代数课中教学加法的交换律，可以先让学生比较下面几个算式，找出它们的共同特点，然后归纳出一般规律。 
3+5=5+3； 
  
1.5+3.3=3.3+1.5； 
…… 
通过比较，发现它们等号右边的加式，都是左边的加式交换加数的位置得到的。由此得到“两个数相加，交换加数的位置，和不变”的规律。 
有一些数学知识虽然能够通过演绎推理的方法得到，但是，教学起来有些麻烦，学生不容易接受。对于这些知识，可以采用演绎推理和比较归纳相结合的方法教学。先进行比较归纳，使学生初步认识到所学规律的正确性，再从理论上进一步证明，使学生坚信所学规律是可靠的。比如，在中学教学数列极限的运算法则。可以先让学生计算数列 
 ……； 
与3，3，3，3，……； 
的极限，以及这两个数列和的极限，再计算两个常数列 
1，1，1，1，……； 
与1.5，1.5，1.5，1.5，……； 
的极限，以及这两个数列和的极限。最后让学生对两个实例加以比较，找出它们的共同点，就而归纳出数列极限加法的运算法则： 
  
中学生虽然没有专一地学习逻辑学，但他们凭自己的经验知道，这种通过不完全归纳法得到的结论不一定正确，对刚才归纳出的结论可能半信半疑。要使他们确信这一法则的正确性，还必须使用极限的“ε-N”定义进行严格的证明。因为“ε-N”实在是太难了，学生很难接受“ε-N”定义证明的合理性。所以，只使用“ε-N”定义证明数列极限加法法则，有相当多的学生不敢相信法则的合理性。但是，如果有比较归纳数列极限的加法法则做铺垫，那么学生就基本上可以接受这一法则。 
数学体系中基本概念和规律的多少，取决于受教育者的接受能力。建立数学体系的目的是把数学知识传授给他人。为了使受教育者能够接受所要传授的数学知识，就必须考虑受教育者的接受能力。因此，小学、初中、高中、大学的数学教材各自成一体，基本概念和规律依次减少。这就导致比较方法在不同层次的数学课堂上的使用也是不一样的。通常，低年级的数学教学中使用的比较多一些，高年级的数学教学中使用的相对少一些。 
三、    明确概念 
有些数学知识有相同的地方，也有不同的地方。找出数学知识的相同点，可以对它们进行归类整理，使其系统化，便于学生掌握。找出数学知识的不同点，可以把不同的数学概念区分开，有助于学生正确理解数学概念；尤其是哪些形式上相近的数学概念，学生易于张冠李戴、是非颠倒，通过比较找出它们的差异，使学生了解它们的不同点，就能够使学生把这些概念区别开。有一位学生曾经给老师出了这样一道难题： 
关于 的算术平方根有两种求法： 
方法一、 ； 
方法二、 。 
显然，这位学生把平方根和算术平方根两个概念搞混淆了。为了使学生能够自己查找错误的原因，我先让她把平方根和算术平方根的定义写在纸上： 
平方根：如果一个数的平方等于a，这个数就叫做a的平方根。例如、 都等于4，所以，4的平方根是2和-2。 
算术平方根：正数a有两个平方根，其中a的正平方根叫做a的算术平方根。 
然后，让学生比较这两个定义。问：这两个定义一样吗？ 
答：不一样。 
问：一个数的平方根有几个？算术平方根有几个？ 
答：平方根有两个，算术平方根有一个。 
问：平方根和算术平方根的表示方法有什么不同？譬如、正数a的平方根和算术平方根。 
答：分别用 表示。 
问：算术平方根和平方根的关系怎样？ 
答：算术平方根是平方根中的一个。 
问：你要求的是平方根还是算术平方根？ 
答：算术平方根。 
问：你的两种算法中的哪一种是错的？为什么？ 
答：等于“-1”的是错的。因为算术平方根是大于0的，而-1小于0。 
再如：立体几何中的“三垂线定理”和“三垂线定理的逆地理”非常相似，学生常常把三垂线定理说成三垂线定理的逆定理，把三垂线定理的逆定理说成三垂线定理。当教学了三垂线定理的逆定理之后，把二者做一个比较，让学生认清它们的不同点，就不会出现这种情况。 
其实，数学中的易混概念、性质、法则、定理、公理，通过比较都可以搞得一清二楚。 
四、记忆知识 
记忆是学习数学的基础，如果不把以前学习过的数学概念、性质、定理等应该掌握的知识记住，那么就没有办法在这些知识的基础上教学新的数学知识。数学是学校教育的主要学科，内容繁多。如果一字不漏地记忆学习过的数学知识，那记忆量太大了，恐怕学生的脑袋瓜子难以装下。为了减轻学生的记忆负担，通常拿新学的知识和旧知识做比较，找出它们的不同点。相同点已经学习过，按照课程标准的要求，学生应该掌握，不需要在用心去记忆。只要把它们的不同点记下就可以了。例如、教学极限的运算法则。极限的运算法则有两类，即数列的极限运算法则和函数的极限运算法则，一般先教学数列的极限运算法则，后教学函数的极限运算法则。虽然两类运算法则的内涵不同，但是两类运算的方法却完全一样。因此，我们可以让学生把两类法则放在一起加以比较，  
数列极限运算法则1：  
函数极限运算法则1：  
找出它们的不同点：自变量的表现形式变化了，其它没有变化。这样，学生在记忆函数的极限运算法则时，大可不必一字不漏地记忆，可以在掌握数列极限运算法则的基础上，把自变量改一下就可以啦。这既减轻了学生的记忆负担，又提高了记忆的效率。 
五、寻找联系 
数学教学有两大任务：一、研究数学概念。包括它们的属性。二、研究概念间的关系。包括定义和属性之间的关系。揭示事物之间的联系，靠的是比较。有些看上去似乎没有什么联系的事物，如果放在一起进行比较，却能够发现它们之间存在的微妙联系。例如、和圆有关的比例线段有几个定理 
1、相交弦定理：圆内的两条相交弦，被交点分成的两条线段的积相等。 
2、相交弦定理的推论：如果弦与直径垂直相交，那么弦的一半是它分直径所成的两条线段的比例中项。 
3、切割线定理：从圆外一点引圆的切线和割线，切线长是这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项。 
4、切割线定理的推论：从圆外一点引圆的两条割线，这一点到每条割线与圆的交点的两条线段长的积相等。 
5、切线长定理：从圆外一点引圆的两条切线，它们的切线长相等。 
把这五个定理放在一起加以比较，不难看出，后面四个定理是第一个定理的特例，或者说是由第一个定理演变过来的。让相交弦定理中的两条弦动起来，当两条弦互相垂直，且其中一条过圆心时，即为相交弦定理的推论。让相交弦定理中的交点运动到圆的外面，即得到切割线定理的推论。当切割线定理的推论中，一条割线旋转到与圆相切的位置时，得到切割线定理，当另一条割线也旋转到相对的切线位置时，就得到切线长定理。教学时，可以结合课堂教学软件的演示，让学生比较这几个定理，找出它们之间的运动变化关系，学生就比较容易掌握这些定理。 
在数学教学中，凡需要揭示事物之间关系的问题，都可以使用比较的方法进行教学。 
六、确定方向 
解决数学问题的关键是确定解决问题的方向。解决问题的方向不对，要走许多弯路，耗费很大精力，却收效甚微，甚至根本无法达到解决问题的目的；解决问题的方向正确，能够收到事半功倍的效果。不论什么样的数学问题，一般都由条件和预期结果两个部分组成。在解决问题的过程中，不断地把条件或者解题的位置与预期结果相比较，常常能够获得正确地解题方向。譬如、证明 ： 
如果从左向右证明，那么原式等号左边的是条件，右边的是预期结果，等号左边和右边相比较，等号左边没有角 ，所以，要想把等号左边统一到等号的右边，就必须在左边生产出 。 
因为，1= ， 
所以，左=  
对于计算题而言，要求的结果是预期结果；就应用题来说，问题是预期结果。在解答数学问题的过程中，通常是一边解题，一边和预期结果做比较，在不断的比较中，及时矫正解题的方向。 
“比较”是学习、研究数学时使用频率比较高的数学思想方法。可以说，抛弃“比较”，数学学习和研究将无法进行。所以，我们必须认真研究“比较”在数学教学中的应用。