数学是研究空间形式与数量关系的学科,发展到今天已经形成了一个庞大的学科体系,对于这样一个分支众多的学科,各个分支都有各自的研究对象,这些对象间存在着各种关系,所谓数学结构,实际上就是数学所研究的对象及对象间关系的一种高度概括和抽象.瑞士心理学家、发生认识论创始人皮亚杰认为“全部数学都可以按照结构的建构来考虑”,数学的结构思想从反映研究问题的不同角度上可细分为数学的关系结构、数学的逻辑结构和数学的知识结构.
从现代系统方法论观点看,数学结构思想是把整个数学作为大系统,而将每一门数学或每一个数学分支作为这个大系统的一个子系统.从而将这个大系统按结构的特征分成若干子系统.在此基础上,不仅要进一步探讨各个子系统的结构特征,而且还要探讨子系统结构之间的内在联系及其本质差异.用结构思想作为统一数学各分支的思想基础,每一结构都由相应的公理系统确定.
模型思想是中学数学中一种极为重要而又极为普遍的思想,数学模型是实际问题的简化和抽象,正如G.波利亚在《怎样解题》一书所指出的“早已解决的问题”“辅助问题”“可以模仿的正式模式”等都可称为数学模型.(www.xing528.com)
求解某些数学问题时,针对问题的背景、结构、特征,在直接求解存在较大困难时,通过观察、联想,恰当地构造出熟知的数学模型.通过研究该数学模型来解决原问题,这就是结构与模型的思想方法,是一种十分有效的解题策略.当然,构造的过程是一种创新思维的过程.应熟知中学数学中的关系结构思想,包括等价关系、顺序关系、运算关系、同构关系,并注重于模型思想的学习与掌握,运用与深化,一般按模型模仿—模型转换—模型构建的主线进行和发展.构建数学模型是一项有意义而富有挑战性的工作,构建一个好的模型与证明深刻的定理一样富有重大意义.当然,结构与模型思想的熟练运用,数学基础知识掌握得是否扎实与宽广起关键作用.
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