(1)运算思想是数学中最重要的思想之一。代数问题就是运用运算法则可以解决的问题。学生进入学校的第一课,就要学习认识数,进行数的计算。我们做过对数学理解的调查,“数学就是算”,这是最多的回答,“运算”是数学教育最深入人心的内容和思想。对运算思想来说,运算对象和运算规律是最基本的东西。在中小学的数学教育,有三次大的飞跃需要给与特别的关注。数和数的运算是中小学数学课程的最基本的内容;字母代替数,代数式的运算是一次重大的飞跃,它奠定了表示各种数学规律的基础,运用运算规律进行恒等变形构成学习、理解数学的基本技能;引入向量和有关向量的各种运算,这是又一次飞跃,形成了一个新的运算体系,其中的运算比实数要丰富得多。向量不仅是代数对象,也是几何的对象,从而向量成为联系代数和几何的一座“天然的桥梁”,这为我们开辟了数学的一个新的天地。“运算”不仅自成体系,更重要的是它渗透到数学的每一个“角落”。
(2)从自然数、整数、有理数、实数、复数,构成了一个数系扩充的链。实际的需求是数系扩充的动力之一,保持运算的封闭和保持基本运算法则成立是数系扩充的另一个动力。
(3)字母代替数,字母构成的代数式,以及它们所保持的运算法则等,是呈现高中课程内容的基本载体。灵活的运用这些运算法则进行恒等变形,是掌握高中课程内容的基本技能。
(4)向量进入中学,这是中学课程的一个重大的变化,向量是一个重要的运算对象,向量的加法、向量的减法是向量自身的运算,向量的数乘是两种运算对象的运算,向量与向量的数量积是一种新的运算形式,它们蕴含着一些运算的规律。从代数上来说,向量极大的丰富了运算规律,使得我们对运算的认识提高到一个新的水平。(V , R, + ,·)构成了代数的新的运算模型,它是线性空间最生动的范例。(V, R,+,.,║║)构成了代数与拓扑密切联系的模型,它是泛函分析中线性赋范空间最生动的范例。还要特别指出的是,尽管向量的内涵很丰富,但是,作为数学研究对象来说,它还是简单、易懂并且容易掌握的。用向量解决几何问题,充分体现了运算的作用。运算在研究其他数学问题中也发挥重要的作用。
(5)在高中课程中,有两部分内容集中的介绍了运算:一部分是向量,包括平面向量和空间向量;另一部分是数系的扩充与复数。
(6)在高中课程的其他内容中,也渗透了一些其他的运算对象和运算规律,例如,在指数、对数、三角函数等内容的学习中,蕴含着一些新的运算法则。掌握这些特殊的运算规律,是理解相关的数学概念的基础。
(7)高中数学课程中,有各种各样的恒等变形。这些恒等变形就是运用各种运算法则进行的。全面地梳理高中课程中的运算对象和运算法则是非常有意义的,比较不同运算对象、不同的运算法则,发现、思考它们之间的联系。例如,在不等式等的学习中,无论是证明,还是求解,都是在运用各种运算法则进行恒等变形,通过恒等变形把我们不会解的问题变成我们会解的问题。
|