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一、遺忘空集和本身
例1.滿足M?哿{0,1,2}且M?哿{0,2,4}的集合M的個(gè)數(shù)有()。
(A)1個(gè)(B)2個(gè)(C)3個(gè) (D)4個(gè)
錯(cuò)解:由已知,M?哿{0,2},用列舉法得M為{0},{2},{0,2},故選(C)。
剖析:忽視了M=/,故應(yīng)選(D)。
點(diǎn)評(píng):在集合部分,空集是一個(gè)特殊的集合,其定義為不含任何元素的集合,它的具體表現(xiàn)形式很多,可能是方程(組)無(wú)解,也可能是不等式(組)無(wú)解,或者為其他完全不存在的集合對(duì)象。課本上明確指出了它的很多性質(zhì),如(1)/?哿A,其中A為任一集合,當(dāng)A非空時(shí)/?芴A;(2)/I A=/,
次考試,筆者都發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤率很高。
二、忽視集合中元素的互異性
例5.設(shè)A={-1,a},B={1,|a|},若A∩B≠/,求實(shí)數(shù)a的取值范圍。
錯(cuò)解:|a|≠-1,由已知A∩B≠/|a|=aa≥0。
剖析:當(dāng)a=1時(shí),B={1,1}和集合中元素的互異性發(fā)生矛盾,所以a的范圍應(yīng)為{a|a≥0且a≠1},故本題應(yīng)考慮|a|≠1這一隱藏條件。
剖析:當(dāng)m=1時(shí),A中有元素1重復(fù),和互異性矛盾,應(yīng)舍去,m=-1。
剖析:本題C的值出現(xiàn)了增解,因?yàn)楫?dāng)C=1時(shí),集合B出現(xiàn)了相同的元素,和互異性矛盾,故應(yīng)舍去,C=- 。
點(diǎn)評(píng):集合中的元素有三大性質(zhì):⑴確定性、⑵互異性、⑶無(wú)序性,其中的互異性在解題時(shí)最易被忽視,所以在已知兩個(gè)集合滿足某些條件,確定某些字母時(shí)要注意將所求得的結(jié)果代入檢驗(yàn)集合中有無(wú)重復(fù)元素。
三、不能正確理解集合中元素的形式和真正含義
例7.下列哪個(gè)集合不同于另外三個(gè)集合( )。
錯(cuò)解:筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生大部分選(A)、(B)或(D)。
剖析:事實(shí)上(A)、(B)、(D)都表示集合{1},而(C)則表示的以“x=1”這個(gè)表達(dá)式為元素的集合,應(yīng)選(C)。
分析:上述五小題出錯(cuò)率都很高,應(yīng)分別選(D),(C),(D),(D),(C),究其原因主要是完全曲解了這些集合中元素的表示形式及真正含義,它們有時(shí)表示定義域,有時(shí)為值域,有時(shí)表示點(diǎn)集,只有認(rèn)真審題,了解元素的真正含義,才能立于不敗之地。
點(diǎn)評(píng):集合有多種表示方法,如列舉法,描述法,圖示法等。描述法{x|x具有性質(zhì)p}用得最多,我們稱之為代表元素描述法,它被廣泛應(yīng)用于方程(組)、不等式(組)、函數(shù)等的表示,學(xué)生往往只留意表示方法中豎線右邊的內(nèi)容,而忽視其左邊的內(nèi)容,造成對(duì)集合中元素的真正含義模糊不清,解題時(shí)屢屢犯錯(cuò),常見(jiàn)錯(cuò)誤有{x>2}=
四、對(duì)“/”、“∈”、“?哿”、“ ?芴 ”、“∩”等符號(hào)不能正確識(shí)記
點(diǎn)評(píng):本題錯(cuò)誤率很高,正確答案為(B),只有關(guān)系式②是正確的,“∈”表示集合和元素之間的關(guān)系,“?哿”表示集合與集合之間的關(guān)系,值得注意的是一個(gè)集合可以一個(gè)元素的形式出現(xiàn)在另一個(gè)集合中,此時(shí)它們即為元素和集合之間的關(guān)系,如②和③,對(duì)⑤來(lái)說(shuō),(1,1)并非集合{y|y=x -2x+2,x∈R}的元素,另外我們還應(yīng)注意符號(hào)“?芴”不包括相等這種情況,因此①當(dāng)A=/時(shí)出現(xiàn)了問(wèn)題。
例10.若A、B、C為三個(gè)集合,A∪B=B∩C,則一定有( )。
(A)A?哿C (B)C?哿A (C)A≠C (D)A=/
錯(cuò)解:筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生選(A)、(B)、(C)或(D)均有。
剖析:學(xué)生不能正確理解集合中符號(hào)“∩,∪,?哿,∈”的含義。方法一:利用定義轉(zhuǎn)化抽象的符號(hào)語(yǔ)言,設(shè)任意元素x∈A或x∈B,A∪B=B∩C x∈B且x∈C,A?哿C,選(A)。方法二:利用A∪B,B∩C的等價(jià)的圖形語(yǔ)言轉(zhuǎn)化抽象的符號(hào)語(yǔ)言。
五、區(qū)間端點(diǎn)取舍模糊不清
(1)若A?芴B,求a的取值范圍;
(2)若A∩B=B,求a的取值范圍;
(3)若A∩B為僅含一個(gè)元素的集合,求a的值。
分析:在考試中發(fā)現(xiàn)學(xué)生答案較多,如在解(2)時(shí),至少會(huì)出現(xiàn)1<a<2,1≤a<2,1<a≤2,1≤a≤2四種答案,(1)和(3)亦存在類似問(wèn)題,我們歸納起來(lái)發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤的共同特征是區(qū)間端點(diǎn)問(wèn)題。解答這類問(wèn)題的方法是借助數(shù)軸求解,首先要特別注意已知集合是否包括區(qū)間的端點(diǎn),如本題集合B改為B={x| x -(a+1)x+a<0}其答案又都發(fā)生變化,本題正確答案依次為(1)a>2(2)1≤a≤2(3)a≤1,筆者據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為對(duì)區(qū)間端點(diǎn)如a=1和a=2代入集合B={1}和B={x|1≤x≤2},由此易得區(qū)間端點(diǎn)是否滿足題意。
例12.已知集合A={ x|-2≤x≤4},B={ x|x>a}。
(1)若A∩B≠/,求實(shí)數(shù)a的取值范圍;
(2)若A∪B=B,求實(shí)數(shù)a的取值范圍;
(3)若A∩B≠/,且A∩B≠A,求實(shí)數(shù)a的取值范圍。
分析:本題所揭示問(wèn)題和上題類似,讀者不妨一試,能否得如下答案:(1)a<4、(2)a<-2、(3)-2≤a<4,將本題中集合A改為A={ x|-2<x<4},答案有何變化?集合B改為B={x|x≥a},答案又如何?
總之,集合的概念在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的地位十分重要,且應(yīng)用非常廣泛,被高考列入必考內(nèi)容。我們應(yīng)高度重視,對(duì)其概念能夠透徹理解,減少考試中的不必要的失分。
一、說(shuō)教材
集合思想是數(shù)學(xué)中最基本的思想。從學(xué)生一開始學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),其實(shí)就已經(jīng)在運(yùn)用集合的思想了,例如:把1個(gè)人、2朵花、3支鉛筆等用一條封閉的曲線圈起來(lái)表示。又如,學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)的分類思想和方法實(shí)際上就是集合理論的基礎(chǔ)。但是,學(xué)生只是對(duì)集合有一定的生活經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)基礎(chǔ),但還沒(méi)有抽象成集合的思想,以前所接觸到的也只是單獨(dú)的一個(gè)個(gè)集合圖,而本節(jié)課所要用到的含有重復(fù)部分的集合圖,學(xué)生并沒(méi)有接觸過(guò)。
教材例1編排的意圖是借助學(xué)生熟悉的題材,通過(guò)統(tǒng)計(jì)表的方式列出參加語(yǔ)文小組和數(shù)學(xué)小組的學(xué)生名單,而總?cè)藬?shù)并不是這兩個(gè)小組的人數(shù)之和,從而引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。這時(shí),教材利用直觀圖(即韋恩圖)把這兩個(gè)課外小組的關(guān)系直觀地表示出來(lái),從而滲透集合的有關(guān)思想,幫助學(xué)生找到解決問(wèn)題的辦法。當(dāng)然,針對(duì)三年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知水平,學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容,思維力度較強(qiáng),有一定的挑戰(zhàn)性。因此教材只是讓學(xué)生通過(guò)生活中容易理解的題材去初步體會(huì)集合思想,為后繼學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ),學(xué)生只要能夠用自己的方法解決問(wèn)題就可以了。
基于以上思考,我設(shè)定以下教學(xué)目標(biāo):
知識(shí)與技能:經(jīng)歷韋恩圖的產(chǎn)生過(guò)程,初步體會(huì)集合思想,理解“韋恩圖”中各部分表示的意義,并能用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述,會(huì)利用集合思想解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。
過(guò)程與方法:在觀察、猜測(cè)、操作、比較、交流等數(shù)學(xué)活動(dòng)中體會(huì)集合思想,會(huì)借助集合思想解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生用不同的方法解決問(wèn)題的意識(shí)。
情感態(tài)度與價(jià)值觀:利用生活事例讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)與生活的密切聯(lián)系,進(jìn)一步樹立學(xué)數(shù)學(xué)用數(shù)學(xué)的意識(shí)。
根據(jù)學(xué)情分析,我確定本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是:理解“韋恩圖”中各部分表示的含義,并能用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述,會(huì)利用集合思想解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。
教學(xué)難點(diǎn)是:對(duì)重復(fù)部分的理解。
評(píng)析:數(shù)學(xué)廣角是人教版教材中的一大亮點(diǎn)。教師在教學(xué)數(shù)學(xué)廣角“重疊問(wèn)題”時(shí),善于根據(jù)教材和編者意圖,著力讓學(xué)生真正體驗(yàn)和感悟數(shù)學(xué)思想方法――“集合”,并有具體的活動(dòng)目標(biāo)、重點(diǎn)。
二、說(shuō)教法與學(xué)法
本課教學(xué)我采取“先學(xué)后教,以學(xué)定教,順學(xué)而導(dǎo)”的教學(xué)策略,讓學(xué)生充分自學(xué)、嘗試、探究、交流、展示,讓他們?cè)诓乱徊?、說(shuō)一說(shuō)、畫一畫、算一算等一系列活動(dòng)來(lái)理解重疊的含義,并能用學(xué)到的知識(shí)解決生活中的問(wèn)題。
評(píng)析:教師在教法、學(xué)法上,將數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)建立在學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平和已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)上,沒(méi)有讓學(xué)習(xí)活動(dòng)單純模仿與記憶,而是讓動(dòng)手實(shí)踐、自主探索、合作交流,以生為本,讓課堂動(dòng)態(tài)生成。
三、說(shuō)教學(xué)過(guò)程
為了更好地突出教學(xué)重點(diǎn),突破教學(xué)難點(diǎn),達(dá)到已定教學(xué)目標(biāo),我設(shè)計(jì)了以下四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。
第一環(huán)節(jié):創(chuàng)設(shè)情境,初步感悟。
“施教之功,貴在引路,妙在開竅?!币_啟學(xué)生通竅之門,就要讓學(xué)生先學(xué),然后依據(jù)先學(xué)中暴露出來(lái)的問(wèn)題實(shí)現(xiàn)以學(xué)定教。
首先,我根據(jù)即將到來(lái)的“六一”兒童節(jié)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境出示一份通知,讓學(xué)生收集了解信息。然后提問(wèn):“根據(jù)要求,每個(gè)班一共要選多少人參加這兩項(xiàng)比賽?”絕大多數(shù)學(xué)生會(huì)根據(jù)以往學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為需要17人。這時(shí),教師反問(wèn)“一定是17人嗎?”引導(dǎo)學(xué)生深入思考其他可能性,教師順勢(shì)出示參賽名單。隨著參賽名單實(shí)時(shí)呈現(xiàn),學(xué)生的腦海里會(huì)躍出一個(gè)大大的問(wèn)號(hào)――過(guò)去求總數(shù)就是直接把各部分的數(shù)量加起來(lái)的呀,怎么在這里行不通了呢?通過(guò)仔細(xì)觀察,學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)之前脫口而出的答案錯(cuò)誤了,因?yàn)椤坝兄貜?fù)參加項(xiàng)目的”,從而自然地引出本節(jié)課的課題“重疊問(wèn)題”。
評(píng)析:學(xué)生是在思維活動(dòng)中學(xué)會(huì)思維的。通過(guò)學(xué)生自學(xué)與嘗試,暴露的問(wèn)題是:過(guò)去用部分?jǐn)?shù)相加就能求出總數(shù)的方法解決不了今天的新問(wèn)題。問(wèn)題激起學(xué)生強(qiáng)烈認(rèn)知沖突,研究“重疊問(wèn)題”變成學(xué)生源自內(nèi)心的學(xué)習(xí)需求。
第二環(huán)節(jié):合作探究,逐步領(lǐng)悟。
本環(huán)節(jié)中,我大膽放手,適時(shí)引導(dǎo),讓學(xué)生合作交流,將時(shí)間和空間交給學(xué)生,讓每個(gè)學(xué)生都參與到活動(dòng)中來(lái)。本環(huán)節(jié)我設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)教學(xué)活動(dòng)。
1.提出問(wèn)題,明確要求
首先我讓學(xué)生繼續(xù)觀察表格:既參加書法又參加繪畫的是哪幾人?只參加書法比賽的是哪幾人?只參加繪畫比賽的是哪幾人?引導(dǎo)學(xué)生思考:這些信息,可不可以用圖表示出來(lái)?引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造,自主構(gòu)建韋恩圖的雛形。
2.獨(dú)立探究,自主實(shí)踐
問(wèn)題的提出,如一石激起千層浪,激發(fā)了學(xué)生挑戰(zhàn)新問(wèn)題的欲望,此時(shí),我讓學(xué)生靜靜思考,然后再嘗試擺一擺。學(xué)生自主活動(dòng)的同時(shí),我深入到學(xué)生之中,仔細(xì)收集和分析學(xué)生的方法,以便后面的教學(xué)中能以學(xué)定教,順學(xué)而導(dǎo)。
3.合作交流,自主展示
通過(guò)學(xué)生獨(dú)立嘗試、探究,此時(shí)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的解決有了一定的思考,還可能出現(xiàn)了多種不同的解決問(wèn)題的策略。特別是對(duì)于兩項(xiàng)比賽都參加的3名同學(xué),因?yàn)槊种挥幸粋€(gè),所以在擺的過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生矛盾沖突:這幾個(gè)名字究竟是任意貼在其中一個(gè)圈中,還是擺在中間?此時(shí)我因勢(shì)利導(dǎo),安排了兩個(gè)層次的交流展示。(1)組內(nèi)交流。組內(nèi)四人,通過(guò)交流,形成一致的擺法。(2)小組展示。組內(nèi)交流完成后,請(qǐng)進(jìn)入全班展示的環(huán)節(jié)。在小組展示的過(guò)程中,建議展示的學(xué)生除了展示自己小組的擺法和想法,還要詢問(wèn)其他同學(xué)對(duì)本組擺法的看法和意見(jiàn)。此時(shí),也要要求其余學(xué)生對(duì)其展示的擺法做出評(píng)價(jià),提出問(wèn)題。在這樣“詢問(wèn)―回應(yīng)―再詢問(wèn)―再回應(yīng)”的過(guò)程中,教師適時(shí)參與其中,生生之間,師生之間,相互啟迪,思維的火花得到了碰撞,對(duì)韋恩圖的認(rèn)知也逐步走向深入,最終完成韋恩圖的創(chuàng)作。此時(shí)順勢(shì)介紹韋恩圖的數(shù)學(xué)文化,讓學(xué)生深深感受數(shù)學(xué)文化,以及隱藏在文化背后的數(shù)學(xué)思想。
4.再次感知,深化理解
在揭示韋恩圖的名稱之后,我要求學(xué)生用數(shù)學(xué)化的語(yǔ)言描述韋恩圖各部分的含義,在學(xué)生描述交流的過(guò)程中,教師完善板書:紅色的圈表示參加書法比賽的同學(xué),藍(lán)色的圈表示參加繪畫比賽的同學(xué),兩個(gè)圈中間重疊的部分恰好可以表示“既參加了書法比賽又參加了繪畫比賽的同學(xué)”,左邊的月牙形表示“只參加了書法比賽的同學(xué)”,右邊的月牙形表示“只參加了繪畫比賽”的同學(xué)。讓學(xué)生在小組內(nèi)再互相指一指、說(shuō)一說(shuō),最后通過(guò)多媒體課件的光、色等多種信息渠道進(jìn)一步明確韋恩圖各部分的含義。
5.抽象概括,完善認(rèn)知
在學(xué)生明確了韋恩圖各部分的含義之后,讓學(xué)生根據(jù)韋恩圖列算式解決三(1)班一共有多少人參加了這兩項(xiàng)比賽的問(wèn)題。再在組內(nèi)和全班交流自己的方法。由于學(xué)生思考問(wèn)題的角度不同,必然會(huì)有不同的解決問(wèn)題的策略。而教師對(duì)于學(xué)生提出的多種方法,都予以及時(shí)的評(píng)價(jià)和肯定。對(duì)于算式中每個(gè)數(shù)字表示的含義,也讓學(xué)生講清講透,如對(duì)于8+9-3=14(人)一一對(duì)應(yīng)板書中的信息和問(wèn)題,讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)為什么減“3”。這樣做一方面是讓學(xué)生感受到韋恩圖能很好地幫助理清思路,找到解決問(wèn)題的方法。另一方面通過(guò)學(xué)生個(gè)性化的解讀,使知識(shí)到位到每個(gè)人,讓孩子們感受到解決問(wèn)題的多樣性。
評(píng)析:整個(gè)新授課環(huán)節(jié),教師從學(xué)生的自學(xué)開始,先嘗試后內(nèi)化,先自主再交流,教師則在學(xué)生自學(xué)的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生展開合作、交流,有針對(duì)性地點(diǎn)撥,充分開發(fā)學(xué)生潛能,充分激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性。
第三環(huán)節(jié):反饋應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)深悟。
在這個(gè)環(huán)節(jié)中,我安排了以下幾個(gè)層次的練習(xí)。
1.基本練習(xí):動(dòng)物運(yùn)動(dòng)會(huì)(出示110頁(yè)第1題)
第一題是練十四的第一題,本題是在學(xué)生有利用集合的思想方法解決簡(jiǎn)單問(wèn)題經(jīng)歷的基礎(chǔ)上,放手讓學(xué)生辨析集合圖的含義,完成對(duì)一些動(dòng)物的分類并填寫。最后我添加了一個(gè)問(wèn)題:“大伙正在為自己報(bào)了拿手的項(xiàng)目而高興時(shí),有一種動(dòng)物11號(hào)(小兔)卻在圈外垂頭喪氣。這是為什么呢?”相信學(xué)生能夠說(shuō)出因?yàn)樗炔粫?huì)游泳又不會(huì)飛。這樣順利把集合圖由圈內(nèi)引向了圈外,將學(xué)生的視野拓展開來(lái)。
2.綜合練習(xí):文具店開業(yè)(出示110頁(yè)第2題)
第二題是練十四的第二題,文具店昨天與今天進(jìn)的貨有重復(fù)的,要求學(xué)生列式計(jì)算兩天一共進(jìn)了多少種貨。本題給學(xué)生提供再次感知、認(rèn)識(shí)集合的思想方法的機(jī)會(huì),加深對(duì)相應(yīng)集合思想方法的體驗(yàn)。解決問(wèn)題中,放手讓學(xué)生用自己喜歡的方式,有效落實(shí)問(wèn)題策略多樣性的改革理念,提高學(xué)生解題的靈活性。
3.拓展練習(xí)
在課開始,對(duì)于每個(gè)班要選多少人參加比賽,很多學(xué)生脫口而出的答案是17人,后來(lái)通過(guò)觀察三(1)班參賽名單,發(fā)現(xiàn)有人重復(fù)了,實(shí)際只有14人?,F(xiàn)在再回頭看這個(gè)問(wèn)題,三(1)班是14人,那其他班級(jí)呢?在這里我通過(guò)判斷小明和小軍的結(jié)論再次引起學(xué)生思考,小組交流得出“每班參賽的同學(xué)最多是17人,最少是8人”。這樣在課始問(wèn)題基礎(chǔ)上做出縱向和橫向的自然延伸,使學(xué)生對(duì)“重疊問(wèn)題”的理解更具深度與廣度。
評(píng)析:練習(xí)是學(xué)生掌握知識(shí)、形成技能和能力、發(fā)展智力的重要方法,也是課堂教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過(guò)不同層次的練習(xí)鞏固強(qiáng)化所學(xué)知識(shí),拓展學(xué)生的思維空間,使不同的學(xué)生得到不同的發(fā)展。
第四環(huán)節(jié):提煉升華,延伸回悟。
這是本節(jié)課的最后一個(gè)環(huán)節(jié),首先讓學(xué)生自己總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容,談體會(huì)和收獲。同時(shí)詢問(wèn)“關(guān)于韋恩圖和重疊問(wèn)題,你還有新的問(wèn)題嗎?老師更喜歡那些在解決了問(wèn)題之后還能提出新問(wèn)題的同學(xué)!”這樣一方面在最后給學(xué)生回憶梳理全課知識(shí)的時(shí)間,另一方面鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出新問(wèn)題。
最后老師再出示以下表格并提問(wèn)學(xué)生:從這份名單中你發(fā)現(xiàn)了什么?怎么用韋恩圖來(lái)表示這三個(gè)小組的重疊問(wèn)題呢?有興趣的同學(xué)可以課后繼續(xù)研究。這樣做是讓學(xué)生帶著問(wèn)號(hào)進(jìn)入課堂展開學(xué)習(xí),又帶著問(wèn)號(hào)走出課堂繼續(xù)學(xué)習(xí),讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)海洋的無(wú)窮奧秘。
評(píng)析:學(xué)生自己總結(jié)、提煉,梳理思想,明晰方法。讓學(xué)生滋生新疑,是學(xué)習(xí)深入、理解深刻的體現(xiàn),是繼續(xù)深化學(xué)習(xí)、向更多領(lǐng)域拓展學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
總評(píng):本說(shuō)課設(shè)計(jì)立足教材,超越教材,采取大版塊、大線條,采用學(xué)生自由的學(xué)習(xí)形式,以學(xué)定教,順學(xué)而導(dǎo)。在開放性的課堂里,學(xué)生有充分的學(xué)習(xí)時(shí)空,大膽質(zhì)疑,廣泛交流,充分討論,通過(guò)不同的角度、形式獲得知識(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn),汲取自己最需要的知識(shí),鍛煉自己新的思維。學(xué)生智慧的生成,讓課堂更具蓬勃生命活力。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)挖掘;關(guān)聯(lián)規(guī)則;Apriori算法;購(gòu)物籃分析;頻繁項(xiàng)集
中圖分類號(hào):TP391.4
先從著名的啤酒與尿布的案例說(shuō)起。美國(guó)某零售業(yè)企業(yè)對(duì)過(guò)去的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,意外發(fā)現(xiàn)很多購(gòu)買尿布的顧客會(huì)購(gòu)買啤酒。這樣的結(jié)論按平常的思維根本不能解釋,經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)查,商家發(fā)現(xiàn)了潛在的秘密:美國(guó)的媽媽們習(xí)慣將購(gòu)買尿布的任務(wù)交給下班后的小孩爸爸,其中有一些爸爸在買完尿布之后再去購(gòu)買自己喜歡的啤酒,啤酒與尿布兩個(gè)不相關(guān)聯(lián)的事物就這樣聯(lián)系了起來(lái)。得到這一結(jié)論后,這家企業(yè)立即采取行動(dòng),將啤酒與尿布放在距離相近的位置,大大提高了銷售額。由此,誕生了購(gòu)物籃分析(Market Basket Analysis)方法,衍生到數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域稱之為關(guān)聯(lián)規(guī)則(Association Rules)。關(guān)聯(lián)規(guī)則揭示了事物之間的相互依存性和關(guān)聯(lián)性。關(guān)聯(lián)規(guī)則在當(dāng)今生活中應(yīng)用十分廣泛,如電商根據(jù)顧客近期的消費(fèi)記錄向顧客推送相似商品的廣告信息,60%購(gòu)買了牛奶的顧客會(huì)購(gòu)買面包等。
1 關(guān)聯(lián)規(guī)則概述
1.1 規(guī)則與關(guān)聯(lián)規(guī)則
形如“如果…那么…”,通過(guò)條件得到結(jié)果,就是一項(xiàng)規(guī)則。關(guān)聯(lián)規(guī)則可以用蘊(yùn)含式:R:X Y表示,度量一項(xiàng)規(guī)則是否夠好有兩個(gè)指標(biāo):置信度(Confidence)和支持度(Support)。
1.2 置信度和支持度
置信度:表示一條規(guī)則值得信賴的程度。如果A表示條件,B表示結(jié)果,則置信度的數(shù)學(xué)表示為Confidence(A―>B)=P(B|A),其含義是在條件A發(fā)生的情況中同時(shí)條件B發(fā)生的概率。
支持度:表示在總體情況下當(dāng)前情況發(fā)生的概率。如果A、B均表示一種可能發(fā)生的情況,則支持度數(shù)學(xué)表示為Support(A―>B)=P(AB),其含義是A、B同時(shí)發(fā)生的概率。
1.3 關(guān)聯(lián)規(guī)則的相關(guān)概念
項(xiàng)目(Item):集合I={k1,k2,…,kn}中每一個(gè)kn(n=1,2,…,n)叫做一個(gè)項(xiàng)目。集合I叫做項(xiàng)集(Itemset)。集合中元素個(gè)數(shù)為k的項(xiàng)集叫做k-項(xiàng)集(k-Itemset)。
交易(Transaction):集合I的子集構(gòu)成的集合稱為交易,記為T,T I。每一筆交易有自己唯一的編號(hào),即交易號(hào)TID。若干交易構(gòu)成的集合D稱為交易集D,交易集D中包含的交易個(gè)數(shù)記為count(D)。
項(xiàng)集支持度:對(duì)于規(guī)則X Y,Support(X Y)=count(X∪Y)/count(D),X、Y I,支持度的含義就是含X、Y的交易數(shù)與總交易數(shù)之比。
項(xiàng)集置信度:Confidence(X Y)=Support(X Y)/Support(X),置信度的含義是包含X、Y的交易與包含X的交易之比。支持度與置信度刻畫了用戶興趣程度,一般來(lái)說(shuō),兩者都高表示用戶對(duì)其興趣越高。
1.4 最小支持度與頻繁項(xiàng)集
關(guān)聯(lián)規(guī)則作用的集合必須滿足一個(gè)最小支持閾值,即存在最小支持度(Minimum Support)。所有項(xiàng)的支持度均大于等于最小支持度的集合,稱之為頻繁項(xiàng)集(Frequent Itemset)。同樣也存在一個(gè)最小置信度(Minimum Confidence)。最小支持度與最小置信度用來(lái)衡量關(guān)聯(lián)規(guī)則的最低可靠程度。
1.5 強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則
滿足支持度大于等于最小支持度,置信度大于等于最小置信度的關(guān)聯(lián)規(guī)則稱之為強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則(Strong Rules)。反之,稱為弱關(guān)聯(lián)規(guī)則。
2 Apriori算法的實(shí)現(xiàn)
Apriori算法是一種生成關(guān)聯(lián)規(guī)則的頻繁項(xiàng)集挖掘經(jīng)典算法,利用該算法,可以找到項(xiàng)之間關(guān)系。Apriori算法有兩個(gè)重要的性質(zhì):
(1)頻繁項(xiàng)集的子集一定是頻繁項(xiàng)集。
(2)非頻繁項(xiàng)集的超集一定是非頻繁項(xiàng)集。
Apriori算法挖掘的步驟:
(1)掃描數(shù)據(jù)庫(kù),算出初始項(xiàng)集K1各個(gè)項(xiàng)的支持度,即1-項(xiàng)集的支持度,通過(guò)最小支持度篩選得到1-項(xiàng)集的頻繁集,記為Q1。
(2)掃描數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)Q1中項(xiàng)與項(xiàng)之間連接∞得到備選項(xiàng)集K2,K2是2-項(xiàng)集。
(3)通過(guò)最小支持度篩選K2得到頻繁集Q2,即將K2中不滿足最小支持度的項(xiàng)舍去得到Q2。
(4)通過(guò)Q2以(2)中的方法計(jì)算出K3,通過(guò)K3以(3)中的方法計(jì)算出Q4,繼續(xù)掃描數(shù)據(jù)庫(kù),用(2)(3)中方法繼續(xù)計(jì)算更高層次的頻繁項(xiàng)集,(2)中使用的的方法叫做連接(Join),(3)中使用的方法叫做剪枝(Prune),重復(fù)步驟連接、剪枝,直到不再產(chǎn)生新的項(xiàng)集為止。例:
K1={k1,k2,k3,k4,k5},最小支持度Supmin=45%,最小置信度Conmin=45%
(1)計(jì)算k1各項(xiàng)支持度:sup{k1}=50%,sup{k2}=75%,sup{k3}=75%,sup{k4}=25%,sup{k5}=75%。
sup(k4)
(2)Q1中項(xiàng)與項(xiàng)之間做連接 :K2={{k1,k2},{k1,k3},{k1,k5},{k2,k3},{k2,k5},{k3,k5}}。
(3)計(jì)算K2各項(xiàng)支持度,得到sup{k1,k2}
(4)循環(huán)(2)(3)中步驟,最終得到頻繁項(xiàng)集{k2,k3,k5}。通過(guò){k2,k3,k5}的非空子集和最小置信度即可產(chǎn)生強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則。
3 Apriori算法的不足
Apriori算法存在一個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題是效率低。因?yàn)锳priori算法是從1-項(xiàng)集開始逐層計(jì)算得到最大項(xiàng)集的,從k-項(xiàng)集通過(guò)連接、剪枝到k+1項(xiàng)集需要掃描一次數(shù)據(jù)庫(kù),如果項(xiàng)集中項(xiàng)數(shù)越多,則掃描次數(shù)越多。比如:項(xiàng)集中含10個(gè)項(xiàng),則要掃描數(shù)據(jù)庫(kù)10次,I/O負(fù)載特別大。針對(duì)它的不足,Jiawei Han等人提出了FP-growth算法,也有人研究出一些改進(jìn)算法,大大提高了算法的效率。
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依據(jù)教育部頒布的《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》和福建省教育廳頒布的《福建省普通高中新課程數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)實(shí)施指導(dǎo)意見(jiàn)(試行)》、《福建省普通高中學(xué)生學(xué)業(yè)基礎(chǔ)會(huì)考方案(試行)》、《2018年福建省普通高中學(xué)生學(xué)業(yè)基礎(chǔ)會(huì)考數(shù)學(xué)學(xué)科考試大綱(試行)》,并結(jié)合我省普通高中數(shù)學(xué)學(xué)科的教學(xué)實(shí)際情況進(jìn)行命題.
二、命題原則
1.導(dǎo)向性原則.面向全體學(xué)生,有利于促進(jìn)學(xué)生全面、和諧、健康的發(fā)展,有利于中學(xué)實(shí)施素質(zhì)教育,有利于體現(xiàn)數(shù)學(xué)學(xué)科新課程理念,充分發(fā)揮基礎(chǔ)會(huì)考對(duì)普通高中數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)的正確導(dǎo)向作用.
2.基礎(chǔ)性原則.突出學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能,注重學(xué)科基本思想和方法,考查初步應(yīng)用知識(shí)分析、解決問(wèn)題的能力,試題難易適當(dāng),不出偏題和怪題.
3.科學(xué)性原則.試題設(shè)計(jì)必須與考試大綱要求相一致,具有較高的信度、效度.試卷結(jié)構(gòu)合理,試題內(nèi)容科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn),試題文字簡(jiǎn)潔、規(guī)范,試題答案準(zhǔn)確、合理.
4.實(shí)踐性原則.堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際,試題背景應(yīng)來(lái)自學(xué)生所能理解的生活現(xiàn)實(shí),符合學(xué)生所具有的數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí)和其他學(xué)科現(xiàn)實(shí),貼近學(xué)生的生活實(shí)際,關(guān)注數(shù)學(xué)的應(yīng)用及其與社會(huì)的聯(lián)系.
5.公平性原則.試題的考查內(nèi)容、素材選取、試卷形式對(duì)每個(gè)學(xué)生而言要體現(xiàn)公平性,制定合理的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),尊重不同的解答方式和表現(xiàn)形式.
三、考試目標(biāo)與要求
高中畢業(yè)會(huì)考數(shù)學(xué)科考試的主要考查方面包括:中學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本數(shù)學(xué)思想方法.
1.知識(shí)
知識(shí)是指《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》(以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)中所規(guī)定的必修課程中的數(shù)學(xué)概念、性質(zhì)、法則、公式、公理、定理.
基本技能包括按照一定程序與步驟進(jìn)行運(yùn)算、處理數(shù)據(jù)、繪制圖表等.
對(duì)知識(shí)的要求依次是了解、理解、掌握三個(gè)層次.
(1)了解:要求對(duì)所列知識(shí)的含義有初步的、感性的認(rèn)識(shí),知道這一知識(shí)內(nèi)容是什么,能按照一定的程序和步驟照樣模仿,并能(或會(huì))在有關(guān)的問(wèn)題中識(shí)別和認(rèn)識(shí)它.
這一層次所涉及的主要行為動(dòng)詞有了解,知道,識(shí)別,模仿等.
(2)理解:要求對(duì)所列知識(shí)內(nèi)容有較深刻的理性認(rèn)識(shí),知道知識(shí)間的邏輯關(guān)系,能夠?qū)λ兄R(shí)作正確的描述說(shuō)明并用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá),能夠利用所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行比較、判別、討論,具備利用所學(xué)知識(shí)解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的能力.
這一層次所涉及的主要行為動(dòng)詞有:理解,描述,說(shuō)明,表達(dá),推測(cè),想像,比較,判別,會(huì)求,會(huì)解,初步應(yīng)用等.
(3)掌握:要求能夠?qū)λ械闹R(shí)內(nèi)容進(jìn)行推導(dǎo)、證明,能夠利用所學(xué)知識(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、研究、討論,并且加以解決.
這一層次所涉及的主要行為動(dòng)詞有:掌握,導(dǎo)出,分析,推導(dǎo),證明,研究,討論,選擇,決策,運(yùn)用、解決問(wèn)題等.
2.能力
能力是指空間想象能力、抽象概括能力、推理論證能力、運(yùn)算求解能力、數(shù)據(jù)處理能力以及應(yīng)用意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí).
(1)空間想象能力:能根據(jù)條件作出正確的圖形,根據(jù)圖形想象出直觀形象;能正確地分析出圖形中基本元素及其相互關(guān)系;能對(duì)圖形進(jìn)行分解、組合與變形;會(huì)運(yùn)用圖形與圖表等手段形象地揭示問(wèn)題的本質(zhì).
(2)抽象概括能力:對(duì)具體的實(shí)例,通過(guò)抽象概括,能發(fā)現(xiàn)研究對(duì)象的本質(zhì)屬性;并從給定的信息材料中,概括出一般性結(jié)論,同時(shí)能將其用于解決問(wèn)題或作出新的判斷.
(3)推理論證能力:推理既包括演繹推理,也包括合情推理;論證方法既包括按形式劃分的演繹法和歸納法,也包括按思考方法劃分的直接證法和間接證法.應(yīng)學(xué)會(huì)運(yùn)用合情推理進(jìn)行猜想,再運(yùn)用演繹推理進(jìn)行證明.會(huì)根據(jù)已知的事實(shí)和已獲得的正確數(shù)學(xué)命題,論證某一數(shù)學(xué)命題的真實(shí)性.
(4)運(yùn)算求解能力:會(huì)根據(jù)法則、公式進(jìn)行正確運(yùn)算、變形和數(shù)據(jù)處理,能根據(jù)問(wèn)題的條件尋找與設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)捷的運(yùn)算途徑;能根據(jù)要求借助計(jì)算器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)和近似計(jì)算.
(5)數(shù)據(jù)處理能力:會(huì)收集、整理、分析數(shù)據(jù),能從大量數(shù)據(jù)中抽取對(duì)研究問(wèn)題有用的信息,并作出判斷.數(shù)據(jù)處理能力主要依據(jù)統(tǒng)計(jì)或統(tǒng)計(jì)案例中的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析,并解決給定實(shí)際問(wèn)題.
(6)應(yīng)用意識(shí):能綜合應(yīng)用所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)、思想和方法解決問(wèn)題,包括解決相關(guān)學(xué)科、生產(chǎn)、生活中簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)問(wèn)題;能理解問(wèn)題陳述的材料,并對(duì)所提供的信息資料進(jìn)行歸納、整理和分類,將實(shí)際問(wèn)題抽象為數(shù)學(xué)問(wèn)題;能應(yīng)用相關(guān)的數(shù)學(xué)方法解決問(wèn)題進(jìn)而加以驗(yàn)證,并能用數(shù)學(xué)語(yǔ)言正確地表達(dá)和說(shuō)明.應(yīng)用的主要過(guò)程是依據(jù)現(xiàn)實(shí)的生活背景,提煉相關(guān)的數(shù)量關(guān)系,將現(xiàn)實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題,構(gòu)造數(shù)學(xué)模型,并加以解決.
(7)創(chuàng)新意識(shí):對(duì)新穎的信息、情境和設(shè)問(wèn),選擇有效的方法和手段收集信息,綜合與靈活地應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)、思想方法進(jìn)行獨(dú)立思考、探索和研究,提出解決問(wèn)題的思路,創(chuàng)造性地解決問(wèn)題.
3.?dāng)?shù)學(xué)思想方法
數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)知識(shí)在更高層次上的抽象和概括,它蘊(yùn)含在數(shù)學(xué)知識(shí)發(fā)生、發(fā)展和應(yīng)用的過(guò)程中.對(duì)數(shù)學(xué)思想方法的考查是對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)在更高層次上的抽象和概括的考查,主要考查函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想、分類與整合思想、化歸與轉(zhuǎn)化思想、特殊與一般思想、必然與或然思想等.對(duì)數(shù)學(xué)思想方法的考查要與數(shù)學(xué)知識(shí)的考查結(jié)合進(jìn)行,通過(guò)數(shù)學(xué)知識(shí)的考查,反映學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)思想方法的理解和掌握程度.考查時(shí),要從學(xué)科整體意義上考慮,注重通性通法,淡化特殊技巧,有效地檢測(cè)學(xué)生對(duì)中學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)中所蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想方法的掌握程度.
4.個(gè)性品質(zhì)
個(gè)性品質(zhì)是指學(xué)生個(gè)體的情感、態(tài)度和價(jià)值觀.要求學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)視野,認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的科學(xué)價(jià)值和人文價(jià)值,崇尚數(shù)學(xué)的理性精神,形成審慎思維的習(xí)慣,體會(huì)數(shù)學(xué)的美學(xué)意義.
四、考試內(nèi)容
普通高中《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的五個(gè)必修模塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容.具體分述如下:
(一)集合
1.集合的含義與表示
了解集合的含義,了解元素與集合的關(guān)系;能用自然語(yǔ)言、圖形語(yǔ)言、集合語(yǔ)言(列舉法或描述法)描述具體問(wèn)題.
2.集合間的基本關(guān)系
理解集合之間包含與相等的含義;了解全集、子集、空集的含義.
3.集合的基本運(yùn)算
理解兩個(gè)集合的并集與交集的含義,會(huì)求兩個(gè)簡(jiǎn)單集合的并集與交集;理解補(bǔ)集的含義,會(huì)求給定子集的補(bǔ)集;會(huì)用Venn圖表達(dá)兩個(gè)簡(jiǎn)單集合間的關(guān)系及運(yùn)算.
(二)函數(shù)概念與基本初等函數(shù)Ⅰ(指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、冪函數(shù))
1.函數(shù)
了解構(gòu)成函數(shù)的要素,會(huì)求一些簡(jiǎn)單函數(shù)的定義域和值域,了解映射的概念;會(huì)根據(jù)不同的需要選擇恰當(dāng)?shù)姆椒?如圖象法、列表法、解析法)表示函數(shù);了解簡(jiǎn)單的分段函數(shù),并能簡(jiǎn)單應(yīng)用(函數(shù)分段不超過(guò)三段);理解函數(shù)的單調(diào)性、(?。┲导捌鋷缀我饬x;了解函數(shù)奇偶性的含義;會(huì)運(yùn)用基本初等函數(shù)的圖象分析函數(shù)的性質(zhì).
2.指數(shù)函數(shù)
理解有理指數(shù)冪的含義,了解實(shí)數(shù)指數(shù)冪的意義,掌握有理指數(shù)冪的運(yùn)算及性質(zhì);理解指數(shù)函數(shù)的概念及其單調(diào)性,掌握函數(shù)圖象通過(guò)的特殊點(diǎn),會(huì)畫底數(shù)為2、3、10、 、 的指數(shù)函數(shù)的圖象;知道指數(shù)函數(shù)是一類重要的函數(shù)模型.
3. 對(duì)數(shù)函數(shù)
理解對(duì)數(shù)的概念及其運(yùn)算性質(zhì),會(huì)用換底公式將一般對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化成自然對(duì)數(shù)或常用對(duì)數(shù),了解對(duì)數(shù)在簡(jiǎn)化運(yùn)算中的作用;理解對(duì)數(shù)函數(shù)的概念及其單調(diào)性,掌握對(duì)數(shù)函數(shù)圖象通過(guò)的特殊點(diǎn),會(huì)畫底數(shù)為2、10、 的對(duì)數(shù)函數(shù)的圖象;知道對(duì)數(shù)函數(shù)是一類重要的函數(shù)模型,知道指數(shù)函數(shù) ( > 0,且 ≠1) 與對(duì)數(shù)函數(shù) ( > 0,且 ≠1)互為反函數(shù).
4. 冪函數(shù)
了解冪函數(shù)的概念;了解冪函數(shù)y= ,y= 2,y= 3, , 的圖象的變化情況.
5.函數(shù)與方程
了解函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的聯(lián)系,會(huì)判斷一元二次方程實(shí)根的存在性及實(shí)根的個(gè)數(shù);會(huì)用二分法求某些方程的近似解.
6.函數(shù)模型及其應(yīng)用
了解指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)的增長(zhǎng)特征,知道直線上升、指數(shù)爆炸、對(duì)數(shù)增長(zhǎng)等不同函數(shù)類型增長(zhǎng)的含義;了解函數(shù)模型(如指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)、分段函數(shù)等在社會(huì)生活中普遍使用的函數(shù)模型)的廣泛應(yīng)用.
(三)立體幾何初步
1.空間幾何體
了解柱、錐、臺(tái)、球及其簡(jiǎn)單組合體的結(jié)構(gòu)特征,會(huì)用這些特征描述現(xiàn)實(shí)生活中簡(jiǎn)單物體的結(jié)構(gòu);能畫出簡(jiǎn)單空間圖形(長(zhǎng)方體、球、圓柱、圓錐、棱柱等的簡(jiǎn)易組合)的三視圖,能識(shí)別上述的三視圖所表示的立體模型,會(huì)用斜二側(cè)法畫出它們的直觀圖;會(huì)用平行投影方法畫出簡(jiǎn)單空間圖形的三圖視與直觀圖,了解空間圖形的不同表示形式;了解球、棱柱、棱錐、臺(tái)的表面積和體積的計(jì)算公式.
2. 點(diǎn)、直線、平面之間的位置關(guān)系
理解空間直線、平面位置關(guān)系的定義,會(huì)用以下公理和定理進(jìn)行推理:
公理1:如果一條直線上的兩點(diǎn)在一個(gè)平面內(nèi),那么這條直線在此平面內(nèi).
公理2:過(guò)不在一條直線上的三點(diǎn),有且只有一個(gè)平面.
公理3:如果兩個(gè)不重合的平面有一個(gè)公共點(diǎn),那么它們有且只有一條過(guò)該點(diǎn)的公共直線.
公理4:平行于同一條直線的兩條直線平行.
定理:空間中如果兩個(gè)角的兩條邊分別對(duì)應(yīng)平行,那么這兩個(gè)角相等或互補(bǔ).
以立體幾何的上述定義、公理和定理為出發(fā)點(diǎn),通過(guò)直觀感知、操作確認(rèn)、思辨論證,認(rèn)識(shí)和理解空間中線面平行、垂直的有關(guān)性質(zhì)與判定.
理解以下判定定理,并用以證明一些空間位置關(guān)系的簡(jiǎn)單命題:
平面外一條直線與此平面內(nèi)的一條直線平行,則該直線與此平面平行.
一個(gè)平面內(nèi)的兩條相交直線與另一個(gè)平面平行,則這兩個(gè)平面平行.
一條直線與一個(gè)平面內(nèi)的兩條相交直線垂直,則該直線與此平面垂直.
一個(gè)平面過(guò)另一個(gè)平面的垂線,則兩個(gè)平面垂直.
掌握以下性質(zhì)定理并用以證明一些空間位置關(guān)系的簡(jiǎn)單命題:
一條直線與一個(gè)平面平行,則過(guò)該直線的任一個(gè)平面與此平面的交線與該直線平行.
兩個(gè)平面平行,則任意一個(gè)平面與這兩個(gè)平面相交所得的交線相互平行.
垂直于同一個(gè)平面的兩條直線平行.
兩個(gè)平面垂直,則一個(gè)平面內(nèi)垂直于交線的直線與另一個(gè)平面垂直.
(四)平面解析幾何初步
1.直線與方程
掌握確定直線位置的幾何要素;理解直線的傾斜角和斜率的概念,掌握過(guò)兩點(diǎn)的直線斜率的計(jì)算公式;能根據(jù)兩條直線的斜率判定這兩條直線平行或垂直;掌握直線方程的三種形式(點(diǎn)斜式、兩點(diǎn)式及一般式),了解斜截式與一次函數(shù)的關(guān)系;能用解方程組的方法求兩相交直線的交點(diǎn)坐標(biāo);掌握兩點(diǎn)間的距離公式、點(diǎn)到直線的距離公式,會(huì)求兩平行直線間的距離.
2.圓與方程
掌握確定圓的幾何要素,掌握?qǐng)A的標(biāo)準(zhǔn)方程與一般方程;能根據(jù)給定直線、圓的方程,判斷直線與圓的位置關(guān)系;能根據(jù)給定兩個(gè)圓的方程判斷圓與圓的位置關(guān)系;能用直線和圓的方程解決一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題;了解用代數(shù)方法處理幾何問(wèn)題的思想.
3.空間直角坐標(biāo)系
了解空間直角坐標(biāo)系,會(huì)用空間直角坐標(biāo)刻畫點(diǎn)的位置;會(huì)求空間兩點(diǎn)間的距離.
(五)算法初步
1.算法的含義、程序框圖
了解算法的含義,了解算法的思想;理解程序框圖的三種基本邏輯結(jié)構(gòu):順序、條件分支、循環(huán).
2. 基本算法語(yǔ)句
了解幾種基本算法語(yǔ)句——輸入語(yǔ)句、輸出語(yǔ)句、賦值語(yǔ)句、條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句的含義.
3.算法案例
了解秦九韶算法、輾轉(zhuǎn)相除法、更相減損術(shù)等算法案例.
(六)統(tǒng)計(jì)
1. 隨機(jī)抽樣
理解隨機(jī)抽樣;會(huì)用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣方法從總體中抽取樣本;了解分層抽樣和系統(tǒng)抽樣方法.
2. 用樣本估計(jì)總體
了解分布的意義和作用,能根據(jù)頻率分布表畫頻率分布直方圖、頻率折線圖、莖葉圖,了解他們各自的特點(diǎn);理解樣本數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的意義和作用,會(huì)計(jì)算數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差(不要求記憶公式);能從樣本數(shù)據(jù)中提取基本的數(shù)字特征(如平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差),并作出合理的解釋;會(huì)用樣本的頻率分布估計(jì)總體分布,會(huì)用樣本的基本數(shù)字特征估計(jì)總體的基本數(shù)字特征,理解樣本估計(jì)總體的思想;會(huì)用隨機(jī)抽樣的基本方法和樣本估計(jì)總體的思想,解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題.
3. 變量的相關(guān)性
會(huì)作兩個(gè)有關(guān)聯(lián)變量的數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖,并利用散點(diǎn)圖認(rèn)識(shí)變量間的相關(guān)關(guān)系;了解最小二乘法的思想,能根據(jù)給出的線性回歸方程系數(shù)公式建立線性回歸方程(線性回歸方程系數(shù)公式不要求記憶).
(七)概率
1. 事件與概率
了解隨機(jī)事件發(fā)生的不確定性和頻率的穩(wěn)定性,了解概率的意義及頻率與概率的區(qū)別;了解兩個(gè)互斥事件的概率加法公式.
2.古典概型
理解古典概型及概率計(jì)算公式;會(huì)計(jì)算一些隨機(jī)事件的基本事件數(shù)及其發(fā)生的概率.
3.隨機(jī)數(shù)與幾何概型
了解隨機(jī)數(shù)的意義,了解幾何概型的意義,能運(yùn)用模擬方法估計(jì)概率.
(八)基本初等函數(shù)Ⅱ(三角函數(shù))
1.任意角、弧度
了解任意角的概念和弧度制的概念;能進(jìn)行弧度與角度的互化.
2.三角函數(shù)
理解任意角三角函數(shù)(正弦、余弦、正切)的定義;能用單位圓中的三角函數(shù)線推導(dǎo)出 的正弦、余弦、正切的誘導(dǎo)公式及 的正弦、余弦的誘導(dǎo)公式;能畫出 , , 的圖象,了解三角函數(shù)的周期性;理解正弦函數(shù)、余弦函數(shù)在[0,2π]上的性質(zhì)(如單調(diào)性、值和最小值、圖象與x軸交點(diǎn)等),理解正切函數(shù)在( )上的單調(diào)性;理解同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式: , ;了解函數(shù) 的物理意義,了解函數(shù) 中參數(shù)A, , 對(duì)函數(shù)圖象變化的影響;會(huì)用三角函數(shù)解決一些簡(jiǎn)單實(shí)際問(wèn)題.
(九)平面向量
1.平面向量的實(shí)際背景及基本概念
了解向量的實(shí)際背景;理解平面向量概念和兩個(gè)向量相等的含義;理解向量的幾何表示.
2.向量的線性運(yùn)算
掌握向量加、減法的運(yùn)算,理解其幾何意義;掌握向量數(shù)乘運(yùn)算及其幾何意義,理解兩個(gè)向量共線的含義;了解向量的線性運(yùn)算性質(zhì)及其幾何意義.
3.平面向量的基本定理及坐標(biāo)表示
了解平面向量的基本定理及其意義;掌握平面向量的正交分解及其坐標(biāo)表示;會(huì)用坐標(biāo)表示平面向量的加法、減法與數(shù)乘運(yùn)算;理解用坐標(biāo)表示的平面向量共線的條件.
4.平面向量的數(shù)量積
理解平面向量數(shù)量積的含義及其物理意義;了解平面向量的數(shù)量積與向量投影的關(guān)系;掌握數(shù)量積的坐標(biāo)表達(dá)式,會(huì)進(jìn)行平面向量數(shù)量積的運(yùn)算;會(huì)運(yùn)用數(shù)量積表示兩個(gè)向量的夾角,會(huì)判斷兩個(gè)平面向量的垂直關(guān)系.
5.向量的應(yīng)用
會(huì)用向量方法解決一些簡(jiǎn)單的平面幾何問(wèn)題;會(huì)用向量方法解決簡(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題與其他一些實(shí)際問(wèn)題.
(十)三角恒等變換
1.兩角和與差的三角函數(shù)公式
會(huì)用向量的數(shù)量積推導(dǎo)出兩角差的余弦公式;會(huì)用兩角差的余弦公式推導(dǎo)出兩角和的正弦、余弦、正切公式,二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它們的內(nèi)在聯(lián)系.
2.簡(jiǎn)單的三角恒等變換
能運(yùn)用上述公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的恒等變換(包括導(dǎo)出積化和差、和差化積、半角公式,但不要求記憶).
(十一)解三角形
1.正弦定理和余弦定理
掌握正弦定理、余弦定理,并能解決一些簡(jiǎn)單的三角形度量問(wèn)題.
2.正弦定理和余弦定理的應(yīng)用
能夠運(yùn)用正弦定理、余弦定理等知識(shí)和方法解決一些與測(cè)量和幾何計(jì)算有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題.
(十二)數(shù)列
1.?dāng)?shù)列的概念和簡(jiǎn)單表示法
了解數(shù)列的概念和幾種簡(jiǎn)單的表示方法(列表、圖象、通項(xiàng)公式);知道數(shù)列是自變量為正整數(shù)的特殊函數(shù).
2.等差數(shù)列、等比數(shù)列
理解等差數(shù)列、等比數(shù)列的概念;掌握等差數(shù)列、等比數(shù)列的通項(xiàng)公式與前n項(xiàng)和公式;能判斷數(shù)列的等差或等比關(guān)系,并用等差數(shù)列、等比數(shù)列的有關(guān)知識(shí)解決相應(yīng)的問(wèn)題;了解等差數(shù)列與一次函數(shù)的關(guān)系,等比數(shù)列與指數(shù)函數(shù)的關(guān)系.
(十三)不等式
1.不等關(guān)系與一元二次不等式
了解不等式(組)的實(shí)際背景,會(huì)從實(shí)際問(wèn)題的情境中抽象出不等式模型;了解一元二次不等式與相應(yīng)的二次函數(shù)、一元二次方程的聯(lián)系;會(huì)解一元二次不等式.
2.二元一次不等式組與簡(jiǎn)單線性規(guī)劃問(wèn)題
會(huì)從實(shí)際情境中抽象出二元一次不等式組;了解二元一次不等式的幾何意義,能用平面區(qū)域表示二元一次不等式組;會(huì)從實(shí)際情境中抽象出一些簡(jiǎn)單的二元線性規(guī)劃問(wèn)題,并能加以解決.
3.基本不等式: ( )
了解基本不等式的證明過(guò)程;會(huì)用基本不等式解決簡(jiǎn)單的(?。┲祮?wèn)題.
五、考試形式
考試采用閉卷筆試的形式,全卷100分,考試時(shí)間90分鐘.考試不使用計(jì)算器.
六、試卷結(jié)構(gòu)
一、會(huì)計(jì)主體理論評(píng)述
對(duì)所有者權(quán)益性質(zhì)的認(rèn)定依賴于人們對(duì)會(huì)計(jì)主體性質(zhì)的認(rèn)定。迄今為止,所有者權(quán)益并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義,現(xiàn)有的定義也并沒(méi)有揭示所有者權(quán)益的本質(zhì),其根源在于人們對(duì)會(huì)計(jì)主體性質(zhì)認(rèn)識(shí)的差異。
(一)所有權(quán)理論評(píng)述所有權(quán)理論的基本出發(fā)點(diǎn)是“股東是企業(yè)的所有者”,“股東擁有企業(yè)的所有權(quán)”。所有權(quán)理論認(rèn)為,所有者擁有資產(chǎn)和負(fù)債,資產(chǎn)是所有者所擁有的權(quán)利,而負(fù)債是所有者所承擔(dān)的義務(wù),權(quán)利減去負(fù)債后的凈額便是所有者權(quán)益。所有權(quán)理論的資產(chǎn)負(fù)債表方程式為:資產(chǎn)一負(fù)債=所有者權(quán)益,其所對(duì)應(yīng)的資產(chǎn)負(fù)債表則為報(bào)告式。
所有權(quán)理論的主要目標(biāo)就是確定和分析所有者的凈財(cái)富,也就是所有權(quán)的價(jià)值。嚴(yán)格的所有權(quán)理論進(jìn)一步認(rèn)為,負(fù)債為“負(fù)資產(chǎn)”,“資產(chǎn)一負(fù)債”就是企業(yè)的凈資產(chǎn),而所有者權(quán)益就成為“凈資產(chǎn)”。美國(guó)財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)概念公告第6號(hào)《財(cái)務(wù)報(bào)表的各種要素》對(duì)所有者權(quán)益的定義是:“所有者權(quán)益或凈資產(chǎn)是某一個(gè)主體的資產(chǎn)扣除其負(fù)債的剩余部分”,這里將所有者權(quán)益等同于凈資產(chǎn),可見(jiàn)美國(guó)財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則概念公告對(duì)所有者權(quán)益的定義的依據(jù)正是所有權(quán)理論。
一般認(rèn)為,所有權(quán)理論只適用于獨(dú)資和合伙這類不公開募股的公司,并不適用于公眾公司。除了股東之外,企業(yè)還有許多利益相關(guān)者,如債權(quán)人、職工、社區(qū)居民、政府等,這些利益相關(guān)者也擁有對(duì)企業(yè)的特定權(quán)益,企業(yè)主體理論正是對(duì)這種現(xiàn)實(shí)的反映。另外,企業(yè)的剩余索取權(quán)并不總是歸股東所有,在某些特定情況下(如企業(yè)經(jīng)營(yíng)不善導(dǎo)致資不抵債)企業(yè)的所有權(quán)將被債權(quán)人接收,剩余權(quán)益理論正是對(duì)這種現(xiàn)實(shí)的反映。
所有權(quán)理論將負(fù)債抽象為“負(fù)資產(chǎn)”,實(shí)質(zhì)上將負(fù)債的義務(wù)屬性抽象掉了,負(fù)債不再是一個(gè)獨(dú)立的會(huì)計(jì)要素,而成為特定類別的“資產(chǎn)”;所有者權(quán)益的所有權(quán)屬性也被抽象掉了,而成為“凈資產(chǎn)”,成為總資產(chǎn)的一個(gè)部分,所有權(quán)理論實(shí)質(zhì)上否定了所有權(quán)的存在,與其基本的出發(fā)點(diǎn)相矛盾。按照所有權(quán)理論編制的資產(chǎn)負(fù)債表所提供的信息只是有關(guān)資產(chǎn)、負(fù)資產(chǎn)和凈資產(chǎn)的信息,降低了資產(chǎn)負(fù)債表的信息含量,這是所有權(quán)理論最致命的缺陷。
(二)企業(yè)主體理論評(píng)述企業(yè)主體理論認(rèn)為應(yīng)將企業(yè)主體與所有者和其他利益相關(guān)者分離開來(lái),企業(yè)主體是有別于供資者的一個(gè)主體,將企業(yè)視為具有獨(dú)立人格的獨(dú)立主體,這也是被法律和制度認(rèn)可的事實(shí)。企業(yè)主體擁有企業(yè)的資源,負(fù)有向所有者和債權(quán)人支付的義務(wù)。相應(yīng)的資產(chǎn)負(fù)債表方程式為:資產(chǎn)=權(quán)益,或者,資產(chǎn):負(fù)債十所有者權(quán)益。在這一等式中,負(fù)債和所有者權(quán)益被置于相同的地位,都是企業(yè)資產(chǎn)的來(lái)源,其區(qū)別僅在于,債權(quán)人的權(quán)益不受其他計(jì)價(jià)項(xiàng)目的影響,而所有者權(quán)益則是一種剩余權(quán)益,或者說(shuō),負(fù)債是企業(yè)的特定義務(wù),而剩余部分則是歸屬于所有者的權(quán)益。
企業(yè)主體理論將“資產(chǎn)”定義為歸屬于企業(yè)主體的權(quán)利,“權(quán)益”定義為資產(chǎn)的來(lái)源,所有者權(quán)益則是權(quán)益扣除負(fù)債后的剩余權(quán)益。企業(yè)主體理論的缺陷在于對(duì)“權(quán)益”的定義。毫無(wú)疑問(wèn),企業(yè)的資產(chǎn)主要來(lái)源于債權(quán)人和所有者,會(huì)計(jì)實(shí)務(wù)核算的負(fù)債和所有者權(quán)益也主要是債權(quán)人和所有者向企業(yè)投入資源形成的,但企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中會(huì)形成新的資產(chǎn)(主要體現(xiàn)為資產(chǎn)價(jià)值的增加),這也是企業(yè)存在的根本目的,這部分資產(chǎn)并不是來(lái)源于債權(quán)人和所有者的投入,這說(shuō)明會(huì)計(jì)實(shí)務(wù)核算的權(quán)益并不全是“資產(chǎn)的來(lái)源”。另外,有許多權(quán)益項(xiàng)目的形成也并不是“資產(chǎn)的來(lái)源”,如,“應(yīng)計(jì)利息”產(chǎn)生的原因不是債權(quán)人向企業(yè)提供了資金,而是源于企業(yè)占用了債權(quán)人的資金;“應(yīng)交稅金”產(chǎn)生的原因也不是政府向企業(yè)提供了資產(chǎn),而是企業(yè)法定的義務(wù);“留存收益”記錄的是企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)導(dǎo)致的所有者權(quán)益增加,而不是所有者向企業(yè)投人資產(chǎn)??梢?jiàn),將“權(quán)益”定義為資產(chǎn)的來(lái)源與會(huì)計(jì)實(shí)務(wù)相矛盾。
(三)剩余權(quán)益理論評(píng)述剩余權(quán)益理論是介于所有權(quán)理論和企業(yè)主體理論之間的一種理論,其目的是為了更好地向普通股股東提供與決策有關(guān)的信息。該理論所對(duì)應(yīng)的資產(chǎn)負(fù)債表方程式為:資產(chǎn)-特定權(quán)益=剩余權(quán)益。
特定權(quán)益包括債權(quán)人權(quán)益和優(yōu)先股東權(quán)益。在通常情況下,優(yōu)先股票既具有債權(quán)的性質(zhì)又有所有者權(quán)益的性質(zhì)。有些優(yōu)先股票實(shí)際上具有到期日和金額,到期時(shí)必須用現(xiàn)金償還。這樣的優(yōu)先股票與一般債權(quán)并無(wú)不同。特定權(quán)益的主要特征是它的數(shù)額通常不受資產(chǎn)計(jì)價(jià)程序的影響,而歸屬于普通股的權(quán)益則受到資產(chǎn)計(jì)價(jià)程序的影響,即要按上述資產(chǎn)負(fù)債表方程式來(lái)計(jì)算剩余權(quán)益。
剩余權(quán)益理論兼具所有權(quán)理論和企業(yè)主體理論缺陷。如果按所有權(quán)理論將特定權(quán)益定義為“負(fù)資產(chǎn)”,則剩余權(quán)益也就成為“凈資產(chǎn)”,資產(chǎn)負(fù)債表也就只能提供有關(guān)“資產(chǎn)”的信息。如果按企業(yè)主體理論將“特定權(quán)益”和“剩余權(quán)益”定義為“企業(yè)資產(chǎn)來(lái)源”,則與會(huì)計(jì)實(shí)務(wù)核算的特定權(quán)益和所有者權(quán)益相矛盾。
(四)基金理論評(píng)述基金理論將從事業(yè)務(wù)活動(dòng)的單位作為會(huì)計(jì)核算的對(duì)象,這一業(yè)務(wù)活動(dòng)單元的利益范圍成為基金。該理論所對(duì)應(yīng)的會(huì)計(jì)等式為:資產(chǎn)=基金?;鹂砂从猛痉譃榛痦?xiàng)目。我國(guó)在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期采用了基金理論,將資產(chǎn)限定為流動(dòng)資產(chǎn)、固定資產(chǎn)和專項(xiàng)資產(chǎn),并為之設(shè)立了三個(gè)相對(duì)應(yīng)的基金,即流動(dòng)基金、固定基金和專項(xiàng)基金,其根本目的在于控制資產(chǎn)的運(yùn)用,以達(dá)到專款專用。這種做法對(duì)國(guó)家直接管理企業(yè)能發(fā)揮一定的作用,但限制了企業(yè)成為一個(gè)產(chǎn)權(quán)清晰、權(quán)責(zé)明確、政企分開、管理科學(xué)、追逐利潤(rùn)的主體?;鹄碚撊毕菰谟诤鲆暳似髽I(yè)所有權(quán)的存在,也忽視了企業(yè)是一個(gè)獨(dú)立的主體,因此,基金理論所建立的會(huì)計(jì)主體并不適合于企業(yè)。
二、資產(chǎn)扣除負(fù)債的含義
我國(guó)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)資產(chǎn)和負(fù)債的定義是:“資產(chǎn)是指企業(yè)過(guò)去的交易或者事項(xiàng)形成的、由企業(yè)擁有或者控制的、預(yù)期會(huì)給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益的資源;負(fù)債是指企業(yè)過(guò)去的交易或者事項(xiàng)形成的、預(yù)期會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)利益流出企業(yè)的現(xiàn)時(shí)義務(wù)。”該定義所揭示出的資產(chǎn)的最本質(zhì)特性是“資源”,負(fù)債的最本質(zhì)特性是“義務(wù)”。那么,資產(chǎn)能扣除負(fù)債?
(一)兩個(gè)集合的扣除運(yùn)算借助兩個(gè)集合的差來(lái)探討“扣除”的含義。設(shè)A和B表示兩個(gè)任意的集合,從集合A中扣除集合B的元素得到的集合稱為A和B的差集,記為A―B。集合A和B之間存在三
種可能的關(guān)系,A包含B、A與B不相交、A與B相交,如圖1所示。
從圖1可知:(1)當(dāng)A包含B,A扣除B就是將集合B從集合A中扣除,剩余部分為A中沒(méi)有陰影的部分,是集合A的一個(gè)子集。(2)由于A與B不相交,集合A扣除集合B,剩余部分仍然為集合A,或者說(shuō)從集合A中扣除集合B沒(méi)有產(chǎn)生任何實(shí)質(zhì)的影響。(3)當(dāng)A與B相交,集合A扣除集合B就是將兩集合相交部分從集合A中扣除,剩余部分為A中沒(méi)有陰影部分,是集合A的一個(gè)子集。由此可以看出,集合A扣除集合B剩余部分一定是集合A的一個(gè)子集,當(dāng)A與B不相交時(shí),集合A扣除集合B還是集合A本身,“扣除”沒(méi)有產(chǎn)生任何實(shí)際影響。
(二)資產(chǎn)與負(fù)債的關(guān)系用符號(hào)A表示企業(yè)的資產(chǎn)集合。按照資產(chǎn)的定義,集合A的構(gòu)成元素為具備特定條件的“資源”,或者說(shuō)具備“企業(yè)過(guò)去的交易或者事項(xiàng)形成的”、“由企業(yè)擁有或者控制的”、“預(yù)期會(huì)給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益的”這三個(gè)條件的資源構(gòu)成了集合A。用符號(hào)B表示企業(yè)的負(fù)債集合。按照負(fù)債的定義,集合B的構(gòu)成元素為具備特定條件的“義務(wù)”,或者說(shuō)具備“企業(yè)過(guò)去的交易或者事項(xiàng)形成的”、“預(yù)期會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)利益流出企業(yè)的”、“現(xiàn)時(shí)的”這三個(gè)條件的義務(wù)構(gòu)成了集合B。
資源包含自然資源和社會(huì)資源兩大類,前者如陽(yáng)光:空氣、水、土地、森林、草原、動(dòng)物、礦藏等,后者包括人力資源、信息資源以及經(jīng)過(guò)勞動(dòng)創(chuàng)造的各種物質(zhì)財(cái)富。義務(wù)的本質(zhì)屬性為人與人之間的社會(huì)關(guān)系,指政治上、法律上或道義上應(yīng)盡的責(zé)任。因此,資源與義務(wù)屬于完全不同的范疇,或者說(shuō),不存在既是資源又是義務(wù)的資源,也不存在既是義務(wù)又是資源的義務(wù)。進(jìn)而可知,集合A和集合B的構(gòu)成元素沒(méi)有相同的,也即集合A與集合B不相交,因此,集合A扣除集合B剩余部分仍然是集合A,即資產(chǎn)集合扣除負(fù)債集合仍然為資產(chǎn)集合,或者說(shuō),資產(chǎn)扣除負(fù)債沒(méi)有任何實(shí)際意義。
(三)資產(chǎn)扣除負(fù)債的特定含義“資產(chǎn)=負(fù)債+所有者權(quán)益”是復(fù)式記賬和編制資產(chǎn)負(fù)債表的基石,由該等式可以得到“資產(chǎn)-負(fù)債=所有者權(quán)益”。但資產(chǎn)負(fù)債表等式僅僅反映的是等式兩邊的價(jià)值相等,并不表示“資產(chǎn)”與“負(fù)債+所有者權(quán)益”性質(zhì)相同。資產(chǎn)負(fù)債表等式可以更為準(zhǔn)確地表述為“資產(chǎn)的價(jià)值=負(fù)債的價(jià)值+所有者權(quán)益的價(jià)值”,“資產(chǎn)-負(fù)債=所有者權(quán)益”則實(shí)質(zhì)上是“資產(chǎn)的價(jià)值-負(fù)債的價(jià)值=所有者權(quán)益的價(jià)值”。因此,“資產(chǎn)-負(fù)債=所有者權(quán)益”只能用來(lái)計(jì)量所有者權(quán)益的價(jià)值,并不是對(duì)所有者權(quán)益屬性的規(guī)定?!百Y產(chǎn)扣除負(fù)債”的特定含義就是資產(chǎn)的價(jià)值減去負(fù)債的價(jià)值,這只是規(guī)定了所有者權(quán)益的計(jì)量方法,并不是對(duì)所有者權(quán)益的定義。
三、所有者權(quán)益定義的改進(jìn)
企業(yè)主體理論將“資產(chǎn)”定義為歸屬于企業(yè)主體的權(quán)利,“權(quán)益”定義為資產(chǎn)的來(lái)源,提出的資產(chǎn)負(fù)債表等式為“資產(chǎn)=權(quán)益”。本文不贊同企業(yè)主體理論對(duì)“資產(chǎn)”和“權(quán)益”的定義,但接受將“資產(chǎn)=權(quán)益”作為資產(chǎn)負(fù)債表等式。筆者不贊同所有權(quán)理論將“負(fù)債”看作是“負(fù)資產(chǎn)”,也不贊同將所有者權(quán)益定義為“凈資產(chǎn)”,但接受所有者權(quán)益為“剩余權(quán)益”的觀點(diǎn)。以此為基礎(chǔ),筆者對(duì)所有者權(quán)益會(huì)計(jì)定義進(jìn)行改進(jìn)。
一、注意符號(hào)的識(shí)別與記憶
例1 用適當(dāng)?shù)姆椒ū硎鞠铝屑希海?)方程x2=1的解組成的集合;(2)不等式3x≥4-2x的解集。
錯(cuò)解:(1){x|-1,1},{x=-1或x=1};(2){x≥■}。
集合語(yǔ)言主要有三種形態(tài),即自然語(yǔ)言、符號(hào)語(yǔ)言和圖形語(yǔ)言。平時(shí)的數(shù)學(xué)表達(dá)更多的是使用符號(hào)語(yǔ)言。表示集合的方法,課本上介紹了列舉法和描述法。例1兩小題的錯(cuò)因是學(xué)生把兩種表示方法混淆了,同時(shí)用描述法和列舉法來(lái)表示集合。筆者建議在教學(xué)中多強(qiáng)調(diào)兩種表示法的特點(diǎn)和適用條件,多讓學(xué)生練習(xí)體會(huì)它們的區(qū)別。
例2 用適當(dāng)?shù)姆椒ū硎鞠铝屑希海?)一次函數(shù)y=x+3與y=-2x+6的圖象的交點(diǎn)組成的集合;(2)二次函數(shù)y=x2-4的函數(shù)值組成的集合。
錯(cuò)解:(1){1,4};(2){(x,y)|y=x2-4}。
高中數(shù)學(xué)主要涉及的集合有兩類:數(shù)集和平面點(diǎn)集。例2兩小題的錯(cuò)因是學(xué)生沒(méi)有弄清楚集合的元素是什么:(1)表示兩個(gè)數(shù)1和4組成的集合;(2)表示二次函數(shù)y=x2-4圖象上的點(diǎn)組成的集合,與題目要求不符。列舉法表示數(shù)集和平面點(diǎn)集的區(qū)別在于集合元素是數(shù)還是點(diǎn),或者看看每個(gè)元素之間有沒(méi)有用括號(hào)隔開;描述法表示數(shù)集和平面點(diǎn)集的區(qū)別是豎線前面的元素符號(hào)是數(shù)還是點(diǎn)。
符號(hào)語(yǔ)言是一種高度抽象的人工符號(hào)系統(tǒng),因此它常常成為數(shù)學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)。正確理解集合符號(hào)語(yǔ)言的前提是對(duì)集合符號(hào)能正確地識(shí)別和記憶。筆者建議廣大教師重視數(shù)學(xué)符號(hào)語(yǔ)言的教學(xué),組織學(xué)生對(duì)一些符號(hào)進(jìn)行辨析、識(shí)別和記憶,同時(shí)加強(qiáng)訓(xùn)練,加深學(xué)生對(duì)符號(hào)的理解和記憶。
二、注意空集?芰的概念和性質(zhì)
例3 用正確的符號(hào)填空:(1)?芰_________{0};(2)0________?芰;(3)?芰_________{?芰}。
錯(cuò)解:(1)=;(2)∈;(3)=。
空集是不含任何元素的集合,記為?芰。例3中(1)(2)兩題的錯(cuò)因是學(xué)生把空集概念中“沒(méi)有”元素中的沒(méi)有和0表示“沒(méi)有”的意思混淆了;(3)的錯(cuò)因是學(xué)生前面接觸的集合都要加{},所以誤以為所有的集合都要加{}。實(shí)際上{?芰}可以理解為有一個(gè)元素是?芰的集合。筆者建議在教學(xué)中可以把不用加{}就表示集合的符號(hào)羅列一下(如:?芰,N,Z,Q,R),方便學(xué)生記憶。
例4 已知集合A={x|a+1<x<2a},B={x|x<4},若A?哿B,求a取值范圍。
錯(cuò)解:A?哿B,2a≤4,a≤2。
空集是一個(gè)特殊且重要的集合,所以它有一些獨(dú)特的性質(zhì):1.對(duì)任意的集合A,有A∩?芰=?芰;2.對(duì)任意的集合A,有A∪?芰=A;3.空集是任何集合A的子集,即?芰?哿A。例4的錯(cuò)因是忽視了空集的第三個(gè)性質(zhì)。所以這題要分A=?芰和A≠?芰兩種情況討論。
三、注意臨界點(diǎn)的取舍
例5 已知集合A={x|-2<x≤4},B={x|x<a},若A?哿B,求實(shí)數(shù)a取值范圍。
■
錯(cuò)解:a≤4。
臨界點(diǎn)的討論一直是含參問(wèn)題的難點(diǎn)。例5的錯(cuò)因是學(xué)生誤以為字母a取到等號(hào)集合B就含有4這個(gè)元素。實(shí)際上集合B是否含有4這個(gè)元素主要是看x<a中不等號(hào)是否有等號(hào)。筆者建議引導(dǎo)學(xué)生單獨(dú)考慮臨界點(diǎn)的等號(hào),把取等號(hào)時(shí)兩個(gè)集合的情況寫出來(lái),對(duì)照條件是否滿足,再進(jìn)行最后的取舍。
例6 若全集U={x|x≥-3},A={x|x>1|},則?奩UA=__________。
■
錯(cuò)解:?奩UA={x|-3<x<1}。
集合運(yùn)算中臨界點(diǎn)的取舍是考試考查的重點(diǎn)。例6的錯(cuò)因是學(xué)生沒(méi)有理解補(bǔ)集的概念。筆者建議在講解補(bǔ)集概念時(shí),重點(diǎn)突出補(bǔ)集中元素的兩個(gè)特點(diǎn):1.在全集U中;2.不在集合A中。在解題過(guò)程中可以運(yùn)用補(bǔ)集的兩個(gè)性質(zhì):(?奩UA)∩A=?芰和(?奩UA)∪A=U對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),這樣就知道臨界點(diǎn)是否可以取到。
四、注意新定義集合的理解和運(yùn)算
例7 設(shè)集合S={0,1,2,3,4,5},A是S的子集,當(dāng)x∈A時(shí),若有x-1?埸A且x+1?埸A,則稱x是A的一個(gè)“孤立元素”;如果A中含有4個(gè)元素,且沒(méi)有“孤立元素”,則這樣的集合有_________。
錯(cuò)解:{0,1,2,3};{1,2,3,4};{2,3,4,5}。
例7 的錯(cuò)因是學(xué)生沒(méi)有正確理解“孤立元素”的含義。本題轉(zhuǎn)化為學(xué)生容易理解的內(nèi)容是:不含“孤立元素”是指集合A中每個(gè)元素的前一個(gè)或后一個(gè)數(shù)也在A中。而不是指集合A中元素必須全部相鄰。
【關(guān)鍵詞】集合;子集;特征函數(shù);包含與排除
為了證明本原理的定理,我們事先要做一些引導(dǎo),我們討論一個(gè)有限或無(wú)窮的集合U.U的子集A的特征函數(shù)A(x)是U中變?cè)獂的函數(shù).根據(jù)x屬于或不屬于A定義
A(x)=1或0.
U的特征函數(shù)為常數(shù)1(因此U也表示單位數(shù)),空集的特征函數(shù)是常數(shù)0,U的子集A,B,C,…的特征函數(shù)分別用A(x),B(x),C(x),…表示,如果不致發(fā)生誤解的話,也可以把A(x),B(x),C(x),…簡(jiǎn)寫成A,B,C,…即用同樣的符號(hào)表示U的子集和它的特征函數(shù).
A是B的一個(gè)子集的充要條件是對(duì)所有x成立A(x)≤B(x)或簡(jiǎn)寫成A≤B.
如果U是一個(gè)有限集,那么子集A中元素的個(gè)數(shù)是∑A(x),其中和式取遍U中所有元素.
定理1 設(shè)有N個(gè)對(duì)象,令Nα,Nβ,…,Nμ,Nλ分別表示這些對(duì)象中具有某種性質(zhì)α,β,…,μ和λ的對(duì)象的個(gè)數(shù).類似的,令Nαβ,Nαγ,…,Nαβλ,…,Nαβγ…μλ分別表示同時(shí)具有性質(zhì)α和β,α和γ,…,α,β和γ,…,α,β,γ,…,μ和λ的對(duì)象的個(gè)數(shù).那么不具有性質(zhì)α,β,γ,…,μ,λ中任一性質(zhì)的對(duì)象個(gè)數(shù)N0等于
N-Nα-Nβ-Nγ-…-Nμ-Nλ+Nαβ+Nαγ+…+ Nμλ-Nαβλ-…±Nαβγ…μλ.
證明 設(shè)A,B,C,…分別為具有性質(zhì)α,β,γ…的對(duì)象所組成的子集,則A,B,C,…的余集的交集表示不具有性質(zhì)α,β,γ…中的任何一個(gè)性質(zhì)的對(duì)象所組成的集合.我們需要找出它所含元素的個(gè)數(shù),令N0是它所含元素的個(gè)數(shù),N是對(duì)象的個(gè)數(shù),其他Nα,Nβ,…的含義同定理.由上可得A,B,C,…的余集的交集的特征函數(shù)是:
(1-A)(1-B)(1-C)…=1-A-B-C-…+AB+AC+BC+…-ABC-…
所以它的元素個(gè)數(shù)N0等于
∑[(1-A)(1-B)(1-C)…]= ∑1-∑A-∑B-∑C-…+∑(AB)+∑(AC)+∑(BC)+…-
∑(ABC)-…= N-Nα-Nβ- Nγ-…+Nαβ+Nαγ+ Nβγ-…-Nαβγ-….
即求出所需求元素的個(gè)數(shù),定理即證.
定理2 假定有N個(gè)對(duì)象,像在定理1中那樣,它們能夠具有性質(zhì)α,β,…,μ,λ,給每個(gè)對(duì)象帶上一個(gè)權(quán)數(shù).用Wα表示具有性質(zhì)α的所有對(duì)象所帶的權(quán)數(shù)總值(那些對(duì)象所帶權(quán)數(shù)數(shù)值的和),用Wβ表示具有性質(zhì)β的所有對(duì)象所帶的權(quán)數(shù)總值等等.類似的,令Wαβ,Wαγ,…,Wαβλ,…,Wαβγ…μλ分別表示同時(shí)具有性質(zhì)α和β,α和γ,…,α,β和γ,…,α,β,γ,…,μ和λ的對(duì)象所帶權(quán)數(shù)總值.如果W是所有對(duì)象所帶的權(quán)數(shù)總值,那么不具有性質(zhì)α,β,γ,…,μ,λ中任一性質(zhì)的那些對(duì)象所帶的權(quán)數(shù)總值等于W-Wα-Wβ-Wγ-…-Wμ-Wλ+Wαβ+Wαγ+…+ Wμλ- Wαβλ-…±Wαβγ…μλ.
證明 設(shè)A,B,C,…分別為具有性質(zhì)α,β,γ,…的對(duì)象所組成的子集,則不具有性質(zhì)α,β,γ,…中的任何一個(gè)性質(zhì)的對(duì)象所組成的集合是A,B,C,…的余集的交集,則有∑xA是具有性質(zhì)α的所有對(duì)象的權(quán)數(shù)總值,類似的∑xB表示具有性質(zhì)β的所有對(duì)象的權(quán)數(shù)總值……我們需要找出A,B,C,…的余集的交集中對(duì)象所帶的權(quán)數(shù)總值,由此可得,它的特征函數(shù)是:
(1-A)(1-B)(1-C)…=1-A-B-C-…+AB+AC+BC+…-ABC-….
那么,不具有性質(zhì)α,β,γ,…中任一性質(zhì)的那些對(duì)象所帶的權(quán)數(shù)總值W0等于
a+b+c+…+k+l-min(a,b)-min(a,c)-…-min(k,l)+min(a,b,c)+…±m(xù)in(a,b,c,…,k,l).
證 令N=max(a,b,c,…,k,l).當(dāng)N=0時(shí),結(jié)論顯然成立.當(dāng)N>0時(shí),將數(shù)1,2,…,N看作對(duì)象,并對(duì)它們應(yīng)用定理1.如果一個(gè)數(shù)≤a,則稱該數(shù)具有性質(zhì)α,若≤b,則稱具有性質(zhì)β,等等,既沒(méi)有性質(zhì)α也沒(méi)有性質(zhì)β…的對(duì)象的個(gè)數(shù)顯然等于0.于是
N-[a+b+c+…+k+l-min(a,b)-min(a,c)-…-min(k,l)+min(a,b,c)+…±m(xù)in(a,b,c,…,k,l)]=0,即證.
在這里我們從集合的角度,證明了包含與排除原理的兩個(gè)定理,其中定理2是定理1的推廣,而定理1是定理2的特殊情況.并通過(guò)例題對(duì)所證明的定理進(jìn)行了應(yīng)用,在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中通常應(yīng)用定理2即可.
【參考文獻(xiàn)】
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目前現(xiàn)有的針對(duì)煙草營(yíng)銷策略的研究,多采用數(shù)據(jù)挖掘的思想,基于數(shù)據(jù)挖掘的營(yíng)銷策略是對(duì)終端客戶進(jìn)行分類,根據(jù)用戶的銷量和誠(chéng)信記錄把用戶分為多個(gè)等級(jí),但這種分級(jí)策略只能反應(yīng)用戶的銷量信息,把這個(gè)分類作為營(yíng)銷策略依據(jù)太單薄,只能起一定的輔助作用。更深入地研究是根據(jù)客戶的資料和歷史訂單數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)有商戶進(jìn)行聚類,獲取到自主的商戶分類,但盲目的聚類會(huì)導(dǎo)致商戶的分類沒(méi)有實(shí)際意義,或獲取的結(jié)果是無(wú)助于營(yíng)銷目的的。
2技術(shù)關(guān)鍵
本系統(tǒng)采用基于營(yíng)銷目的的商戶聚類,技術(shù)關(guān)鍵包括三部分內(nèi)容:數(shù)據(jù)預(yù)處理中的特征選擇、基于限制目標(biāo)的商戶精確聚類和基于聚類結(jié)果的多層關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的研究。
2.1特征選擇
假定獲取的數(shù)據(jù)的維數(shù)為n,通常情況下n是很大的一個(gè)數(shù),為簡(jiǎn)化模型,也為了防止模型陷入過(guò)擬合(維數(shù)災(zāi)難),需要進(jìn)行降維處理,即僅把對(duì)項(xiàng)目改造判定起關(guān)鍵作用的因素挑選出來(lái)。本系統(tǒng)采用PCA算法來(lái)進(jìn)行降維處理,過(guò)程如下:
1)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣Z的樣本的協(xié)方差矩陣Cov;
2)計(jì)算協(xié)方差矩陣Cov的本征向量e1,e2,…,en的本征值。本征值按大到小排序;
3)投影數(shù)據(jù)
到本征矢張成的空間之中,利用貢獻(xiàn)分析取前m個(gè)向量Y1,Y2,…,Ym。
2.2基于營(yíng)銷目標(biāo)限制的商戶精確聚類算法
現(xiàn)有聚類算法一般沒(méi)有約束條件,只根據(jù)相似度來(lái)進(jìn)行聚類,為了能夠體現(xiàn)約束條件,需要在聚類相似度或者樣本距離之間把限制條件增加進(jìn)去,這樣在樣本聚類的時(shí)候即可使得具有相同營(yíng)銷特性的樣本或者客戶被劃分到同一個(gè)類中。煙草終端商戶的大部分屬性是分類屬性,例如:地區(qū)、類別等,此外還有數(shù)字型屬性、日期型屬性,由于存在不同類型的屬性,常規(guī)的聚類算法無(wú)法使用,為此,采用把數(shù)字屬性和日期屬性劃分區(qū)間的思路,這樣可以轉(zhuǎn)化成分類屬性的方式來(lái)進(jìn)行聚類。進(jìn)而可建立如下商戶模型:分類對(duì)象X∈Ω,X=[A1=x1]∧[A2=x2]∧…∧[Am=xm],其中xj∈DOM(Aj),1≤j≤m,為簡(jiǎn)便起見(jiàn),將對(duì)象X∈Ω用向量(x1,x2,…,xm)表達(dá),如果屬性Aj的值不存在,則Aj=ε。令Χ={X1,X2,…,Xn}為n個(gè)分類對(duì)象的集合,用集合方式表達(dá)分類對(duì)象,則Xi={xi,1,xi,2,…,xi,m},如果屬性Aj的值不存在,則集合中不出現(xiàn)xi,j,容易得到|Xi|≤m。如果存在Xi,j=Xk,j,1≤j≤m,則Xi=Xk。為方便聚類,利用聚類匯總來(lái)壓縮原始數(shù)據(jù),從而達(dá)到提高算法效率的目的。一個(gè)類C可以由如下三元組(n,I,S)來(lái)表示。其中n為類C中的對(duì)象數(shù)量,I={i1,i2,…,iu}是C內(nèi)所有屬性值的集合,S={s1,s2,…,su},其中sj為ij在類C中的數(shù)量,ij∈I,1≤j≤u。集合S按升序排列,即s1≤s2≤…≤su,這同時(shí)也暗示集合I的元素按其在C中的數(shù)量按升序排列。三元組(n,I,S)被稱作類C的聚類匯總CS,CS的三個(gè)成員分別記作CS.n、CS.I和CS.S;對(duì)于CS.I的任一元素ij∈CS.I,則記作CS.I.ij,對(duì)于sj∈CS.S,則記作CS.S.sj,其中1≤j≤u。
2.3基于煙草營(yíng)銷的多層關(guān)聯(lián)規(guī)則的研究
針對(duì)本項(xiàng)目,對(duì)關(guān)聯(lián)規(guī)則定義進(jìn)行擴(kuò)展,對(duì)形如:XY的關(guān)聯(lián)規(guī)則,不再限定X和Y為一個(gè)項(xiàng)目集,而把X和Y定義為條件的合取范式,每個(gè)條件Ai=True/False為布爾表達(dá)式。此時(shí)的Ai為一個(gè)項(xiàng)目集,它的含義與原來(lái)的X和Y的含義相同,如果把結(jié)果中的條件布爾表達(dá)式寫成Cj=True/False,則關(guān)聯(lián)規(guī)則有如下形式:(A1=True/False)∧(A2=True/False)∧…∧(An=True/False)(C1=True/False)∧(C2=True/False)∧…∧(Cm=True/False)關(guān)聯(lián)規(guī)則的開采問(wèn)題可以分解成以下兩個(gè)子問(wèn)題:
①?gòu)臄?shù)據(jù)集合或交易集合D中發(fā)現(xiàn)所有的頻繁項(xiàng)目集。
②從頻繁項(xiàng)目集中生成所有置信度不小于用戶定義的最小置信度minconf的關(guān)聯(lián)規(guī)則。即對(duì)任一個(gè)頻繁項(xiàng)目集F和F的所有非空真子集S,SF,如果sup(F)/sup(F-S)≥minconf,則(F-S)S就是一條有效的關(guān)聯(lián)規(guī)則。按上述方法發(fā)現(xiàn)所有類似的規(guī)則。這兩個(gè)步驟中第2步要相對(duì)容易,因此項(xiàng)目的研究將更關(guān)注第1步,由于最大頻繁項(xiàng)目集已經(jīng)隱含了所有頻繁項(xiàng)目集,所以可以把發(fā)現(xiàn)頻繁項(xiàng)目集的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為發(fā)現(xiàn)最大頻繁項(xiàng)目集的問(wèn)題。針對(duì)煙草營(yíng)銷的客戶,進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘時(shí),是在上一步的基礎(chǔ)上,即針對(duì)每一個(gè)商戶群進(jìn)行規(guī)則挖掘。在獲取到最大頻繁項(xiàng)目集后,順序生成頻繁項(xiàng)目集,然后獲取到可用的關(guān)聯(lián)規(guī)則。此時(shí)獲取的關(guān)聯(lián)規(guī)則是底層關(guān)聯(lián)規(guī)則,然后再采用概念樹的方法對(duì)獲取的底層關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行匯總。概念樹由煙草領(lǐng)域?qū)<腋鶕?jù)屬性的領(lǐng)域知識(shí)提供,按特定屬性的概念層次從一般到具體排序。樹的根結(jié)點(diǎn)是用any表示最一般的概念,葉結(jié)點(diǎn)是最具體的概念即屬性的具體值。
一、思考“本質(zhì)屬性”
對(duì)“學(xué)什么”這一問(wèn)題的思考,實(shí)際上就是對(duì)學(xué)生“學(xué)習(xí)目標(biāo)(Objective)”的確定過(guò)程。如果把學(xué)生視為學(xué)習(xí)的主體,那么這樣的學(xué)習(xí)目標(biāo)相對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)就具有客觀性,是課程編制者或者教師對(duì)學(xué)生應(yīng)當(dāng)“學(xué)什么”的期望(Expectation)。對(duì)“怎樣學(xué)”的思考,首先是將學(xué)習(xí)目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生應(yīng)當(dāng)執(zhí)行并完成的學(xué)習(xí)任務(wù)(Task),之后是思考學(xué)生為完成任務(wù)所需要經(jīng)歷的學(xué)習(xí)活動(dòng)(Activity)。對(duì)“學(xué)什么”和“怎樣學(xué)”這兩個(gè)問(wèn)題的思考并不是截然分開的,二者的思考應(yīng)當(dāng)是融合在一起,并且都要基于對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)及其認(rèn)識(shí)過(guò)程本質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)。
比如“平行四邊形的面積”,[2]這一知識(shí)點(diǎn)反映的是一個(gè)平行四邊形面積的大小與這個(gè)平行四邊形內(nèi)部元素(底邊長(zhǎng)度和高的長(zhǎng)度)之間相互依賴與制約的關(guān)系,其本質(zhì)屬性是對(duì)客觀規(guī)律的描述,此類知識(shí)的特點(diǎn)相對(duì)于學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)具有“確定性”,不依人的意志為轉(zhuǎn)移。認(rèn)識(shí)這種知識(shí)的基本方法是“發(fā)現(xiàn)(Discover)”,也就是通過(guò)觀察并比較諸多不同對(duì)象,從中發(fā)現(xiàn)共性,這樣的共性就成為了具有一定普遍意義的規(guī)律。
數(shù)學(xué)課程中另外一類知識(shí)其本質(zhì)屬性是人的“發(fā)明(Invention)”,這一類知識(shí)通常是依賴于人的主觀“需求(Need)”而出現(xiàn)的。以分?jǐn)?shù)為例,這種“需求”至少表現(xiàn)在三個(gè)方面。從語(yǔ)言的視角看,當(dāng)表達(dá)數(shù)量關(guān)系的時(shí)候,同一種數(shù)量關(guān)系通常會(huì)有兩種說(shuō)法,這兩種說(shuō)法往往是“雙向同義”的。如果說(shuō)“甲的收入比乙的收入多100元”,就會(huì)有反過(guò)來(lái)并且意義相同的說(shuō)法,即“乙的收入比甲的收入少100元”。如果說(shuō)“甲的收入是乙的3倍”,需要反過(guò)來(lái)并且要求意義相同的說(shuō)法,那么沒(méi)有分?jǐn)?shù),這樣的說(shuō)法就難以實(shí)現(xiàn)。有了分?jǐn)?shù),就可以說(shuō)“乙的收入是甲收入的三分之一”,從而實(shí)現(xiàn)了“雙向同義”的語(yǔ)言描述。
歷史上人們對(duì)分?jǐn)?shù)的“需求”還表現(xiàn)在“量(Magnitude)”的測(cè)量方面。在沒(méi)有度量單位的時(shí)候,人們對(duì)量與量之間的比較通常都是“用小量大”,當(dāng)出現(xiàn)“量不盡”的情況時(shí),就“用余量小”,如此反復(fù),量盡為止。比如圖1兩條線段分別表示量A和量B,其中A是較大的量。
量A:― ― ― ― ― ―
量B:―――
圖1 量的比較示意圖
如果需要了解并且表達(dá)兩個(gè)量之間關(guān)系的時(shí)候,人們首先就會(huì)用較小的量B去與較大的量A重疊測(cè)量,目的是為了知道幾次量盡,從而就可以知道量A中包含了幾個(gè)量B。但是測(cè)量過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)量不盡的情況,也就是有剩余的情況出現(xiàn)。(見(jiàn)圖2)
量A:
量B:
圖2 “量不盡”示意圖
圖2中用量B測(cè)量量A重疊2次后,出現(xiàn)了小于量B的剩余量C,這時(shí)候人們通常會(huì)用剩余的量C反過(guò)來(lái)去與量B重疊測(cè)量,如果仍然量不盡,就繼續(xù)重復(fù)這一“用余量小”的過(guò)程。圖2用C量B的結(jié)果恰好三次量盡。這時(shí)候就需要用數(shù)來(lái)描述量A與量B之間的關(guān)系,此時(shí)僅有整數(shù)就不夠了,有了分?jǐn)?shù)就可以說(shuō)“A是B的2(或者)”,也可以說(shuō)“B是A的”。用“比”的語(yǔ)言說(shuō)就是A與B的比是7∶3,或者B與A的比是3∶7。
數(shù)學(xué)家對(duì)分?jǐn)?shù)的“需求”還表現(xiàn)為對(duì)除法運(yùn)算“封閉”的愿望。在整數(shù)范圍內(nèi),兩個(gè)整數(shù)相除,可能得不到整數(shù)的結(jié)果,這種情況就叫作“整數(shù)集合對(duì)除法運(yùn)算不封閉”,也就是整數(shù)集合內(nèi)兩個(gè)元素的運(yùn)算結(jié)果跑到了整數(shù)集合的外面了。因此需要擴(kuò)大整數(shù)集合的范圍,把分?jǐn)?shù)合并到整數(shù)集合中來(lái),由此形成了數(shù)學(xué)中的有理數(shù)集合,在這個(gè)集合中除法運(yùn)算就能保證封閉了,即任何兩個(gè)有理數(shù)相除的結(jié)果一定還是有理數(shù)。
“發(fā)現(xiàn)”的知識(shí)與“發(fā)明”的知識(shí)屬性不同,當(dāng)然學(xué)習(xí)的方式也就有了差異。發(fā)現(xiàn)的過(guò)程核心環(huán)節(jié)是“觀察與比較”,發(fā)明的過(guò)程重在“需求與創(chuàng)造”。針對(duì)不同屬性的知識(shí),備課中就要思考如何為學(xué)生設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)活動(dòng)。
二、如何設(shè)計(jì)“發(fā)現(xiàn)”的過(guò)程
對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)至少應(yīng)當(dāng)包括兩個(gè)方面。首先應(yīng)當(dāng)是定性的認(rèn)識(shí),比如對(duì)于“平行四邊形面積”來(lái)說(shuō),應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)無(wú)論什么樣的平行四邊形,其面積的大小都受制于底邊長(zhǎng)度和高的長(zhǎng)度;在定性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,就可以有定量的認(rèn)識(shí),即面積的大小等于底邊與高的乘積。針對(duì)定性的認(rèn)識(shí),需要觀察并且比較不同的平行四邊形,在不同中發(fā)現(xiàn)共性,也就是所有平行四邊形面積的大小都受制于底邊長(zhǎng)度和高的長(zhǎng)度;而對(duì)于定量的認(rèn)識(shí),也就是平行四邊形的面積等于底邊與高的乘積,需要觀察平行四邊形與面積相等的長(zhǎng)方形之間的關(guān)系而得到。如果把長(zhǎng)方形視為特殊的平行四邊形,那么就可以將定性的認(rèn)識(shí)與定量的認(rèn)識(shí)合為一體,把學(xué)習(xí)目標(biāo)確定為“發(fā)現(xiàn)平行四邊形面積的大小與底邊和高的關(guān)系”。
既然這一學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)依賴于觀察與比較,那么教師在備課中需要思考的就是如何設(shè)計(jì)能夠溝通學(xué)習(xí)目標(biāo)及觀察與比較活動(dòng)之間聯(lián)系的學(xué)習(xí)任務(wù)。這種任務(wù)的設(shè)計(jì)是否有效,取決于兩個(gè)前提,第一是觀察者為什么需要觀察,也就是要為學(xué)生提供觀察的理由,這種理由可以使得學(xué)生具有觀察的動(dòng)機(jī);第二是觀察什么,也即需要為學(xué)生提供觀察對(duì)象以及思考方向。學(xué)習(xí)任務(wù)的敘述可以是以問(wèn)題的形式出現(xiàn)的,不妨稱之為“問(wèn)題型”任務(wù)。比如針對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)“發(fā)現(xiàn)平行四邊形面積的大小與底邊及高的關(guān)系”,可以設(shè)計(jì)如下的問(wèn)題型任務(wù):“下面是三組平行四邊形,每一組中兩個(gè)平行四邊形面積是否相等?你是怎么得到結(jié)論的?”
圖3 平行四邊形面積比較圖
第一組中兩個(gè)平行四邊形的底邊長(zhǎng)度不相等,但是高的長(zhǎng)度相等;第二組中兩個(gè)平行四邊形的底邊長(zhǎng)度相等,但是高的長(zhǎng)度不相等;第三組中兩個(gè)平行四邊形的底邊長(zhǎng)度相等,同時(shí)高的長(zhǎng)度也相等。為了回答這樣兩個(gè)問(wèn)題,學(xué)生可能的學(xué)習(xí)活動(dòng)有用眼睛“看”,看不出來(lái)還可以用尺子“量”,當(dāng)然也可以用剪刀把兩個(gè)平行四邊形“剪”下來(lái)重疊在一起“看”。所有的活動(dòng)都是針對(duì)“是否相等”以及“為什么”這樣兩個(gè)問(wèn)題,因此活動(dòng)就不是盲目的,而是有目的的,活動(dòng)的目的性使得學(xué)生具有了參與活動(dòng)的動(dòng)機(jī)。同時(shí),教師為學(xué)生提供的三組圖形相當(dāng)于為學(xué)生的觀察提供了對(duì)象。通過(guò)活動(dòng)最終期望學(xué)生發(fā)現(xiàn)平行四邊形面積的大小與底邊以及高有關(guān)。
學(xué)習(xí)任務(wù)的敘述還可以是“指令性”的,就是指明要求學(xué)生做什么。比如在前面任務(wù)已經(jīng)完成的基礎(chǔ)上,為了能夠發(fā)現(xiàn)平行四邊形面積公式,可以給學(xué)生布置如下任務(wù):“在方格紙上畫出一個(gè)長(zhǎng)方形,再畫出一個(gè)與長(zhǎng)方形面積相等的平行四邊形,和你的同伴說(shuō)說(shuō)你的畫法?!睂W(xué)生依據(jù)前面觀察的經(jīng)驗(yàn),在畫圖過(guò)程中自然而然地就會(huì)把平行四邊形的底和高與長(zhǎng)方形的長(zhǎng)和寬建立起聯(lián)系。在以上學(xué)習(xí)活動(dòng)的基礎(chǔ)上,最后可以通過(guò)布置指令性任務(wù):“請(qǐng)自己總結(jié)出計(jì)算平行四邊形的面積公式,將你的結(jié)論寫出來(lái)?!蓖ㄟ^(guò)以上三項(xiàng)任務(wù),學(xué)生經(jīng)歷一系列以觀察與比較為核心的學(xué)習(xí)活動(dòng),就應(yīng)當(dāng)可以達(dá)成“發(fā)現(xiàn)平行四邊形面積的大小與底邊和高的關(guān)系”這一學(xué)習(xí)目標(biāo)。
三、“發(fā)明”的過(guò)程需要經(jīng)歷
對(duì)于“發(fā)明”的知識(shí),認(rèn)識(shí)的核心環(huán)節(jié)是感受需求,并且經(jīng)歷自主發(fā)明的過(guò)程。以分?jǐn)?shù)為例,分?jǐn)?shù)的學(xué)習(xí)包括分?jǐn)?shù)概念的形成與語(yǔ)言表述、分?jǐn)?shù)之間的相等與不等關(guān)系、分?jǐn)?shù)的運(yùn)算以及分?jǐn)?shù)與除法和比的關(guān)系等內(nèi)容,這些內(nèi)容需要一個(gè)螺旋上升的學(xué)習(xí)過(guò)程。如果把分?jǐn)?shù)的本質(zhì)屬性定位于語(yǔ)言,那么其學(xué)習(xí)過(guò)程就應(yīng)當(dāng)遵循語(yǔ)言學(xué)習(xí)的規(guī)律。語(yǔ)言通常是按照“先聽說(shuō),后讀寫”的順序進(jìn)行學(xué)習(xí)的。通過(guò)“聽說(shuō)”可以感受到分?jǐn)?shù)的存在以及分?jǐn)?shù)概念的含義,通過(guò)“讀寫”讓學(xué)生經(jīng)歷“發(fā)明”的過(guò)程,感受數(shù)學(xué)中文字語(yǔ)言、圖形語(yǔ)言以及符號(hào)語(yǔ)言之間的相互關(guān)系。學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)之初,首先應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生感受到對(duì)分?jǐn)?shù)的“需求”,體現(xiàn)“讓知識(shí)因需要而產(chǎn)生”的教學(xué)原則。因此小學(xué)三年級(jí)“分?jǐn)?shù)初步認(rèn)識(shí)”的學(xué)習(xí)目標(biāo)可以確定為如下三個(gè):感受分?jǐn)?shù)在語(yǔ)言中的存在及其必要性;經(jīng)歷分?jǐn)?shù)符號(hào)從“多樣”到“統(tǒng)一”的發(fā)明過(guò)程;了解分?jǐn)?shù)的含義。
針對(duì)第一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo),可以設(shè)計(jì)如下的學(xué)習(xí)任務(wù):“鐘表上表示的時(shí)間是‘7點(diǎn)半’,思考其中的‘半’是什么意思?與同伴交流自己的想法。”(見(jiàn)圖4)
圖4 鐘表示意圖
學(xué)生在執(zhí)行并完成這一任務(wù)的過(guò)程中,自然要思考和交流分針轉(zhuǎn)動(dòng)一圈與半圈的關(guān)系,或者時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一格與半格之間的關(guān)系。這種思考與交流一方面感受到二分之一的現(xiàn)實(shí)存在,同時(shí)也能初步感受到分?jǐn)?shù)用于描述局部與整體關(guān)系的含義。類似的任務(wù)還可以設(shè)計(jì)為如下的形式。
將一張長(zhǎng)方形紙對(duì)折,折痕將整張紙平均分成了兩部分。這兩部分的大小是什么關(guān)系?用盡可能多的語(yǔ)言說(shuō)說(shuō)其中一部分的大小與整張紙之間的關(guān)系。
用盡可能多的語(yǔ)言說(shuō)說(shuō)“10元錢”與“2元錢”之間的關(guān)系。
這樣的任務(wù)可以啟發(fā)學(xué)生在思考和交流的過(guò)程中,溝通描述數(shù)量關(guān)系的多種語(yǔ)言之間的聯(lián)系。比如關(guān)于“10元錢”與“2元錢”之間的關(guān)系,學(xué)生可能利用先前熟悉的描述加減關(guān)系的語(yǔ)言,說(shuō)出:“10元比2元多8元”和“2元比10元少8元”。學(xué)生還可能利用二年級(jí)學(xué)習(xí)過(guò)的“倍的認(rèn)識(shí)”說(shuō):“5個(gè)2元等于10元”或者“10元是2元的5倍”,此時(shí)恰好說(shuō)明需要一種與之相反的說(shuō)法:“2元是10元的五分之一”,“五分之一”自然而然地因需要而產(chǎn)生了。
通過(guò)“聽說(shuō)”初步感受分?jǐn)?shù)的含義后,就需要用符號(hào)來(lái)表示分?jǐn)?shù)。符號(hào)作為一種數(shù)學(xué)的語(yǔ)言,具有“人造(Artificial)”的特點(diǎn),其發(fā)生與發(fā)展必然是從“多樣”走向“統(tǒng)一”的過(guò)程。如果把分?jǐn)?shù)的符號(hào)表示方法直接告知學(xué)生,表面看省時(shí)省力,但失去的是學(xué)生經(jīng)歷發(fā)明符號(hào)的思考過(guò)程。為了讓學(xué)生經(jīng)歷這種“發(fā)明”的思考過(guò)程,針對(duì)第二個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo),可以設(shè)計(jì)這樣的學(xué)習(xí)任務(wù):“你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)用什么樣的符號(hào)表示二分之一?向同伴介紹你的發(fā)明。”在北京小學(xué)萬(wàn)年花城分?!白兘虨閷W(xué)教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)”的課堂中,發(fā)現(xiàn)學(xué)生依據(jù)這個(gè)任務(wù)開展活動(dòng)后,的確出現(xiàn)了“多樣”的符號(hào)表達(dá)。(見(jiàn)圖5)
圖5 學(xué)生分?jǐn)?shù)符號(hào)表達(dá)
在這些符號(hào)表達(dá)中,學(xué)生運(yùn)用斜線、橫線、逗號(hào)等多種方式表達(dá)“分”的含義。而且還發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生在寫“二分之一”的符號(hào)時(shí),喜歡將2寫在左側(cè)或者上面。這實(shí)際上反映出平時(shí)習(xí)慣的閱讀和書寫順序(從左向右,自上而下)對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)分?jǐn)?shù)的符號(hào)是有影響的。分?jǐn)?shù)“二分之一”的讀法是“先2后1”,因此學(xué)生書寫也是這樣的順序。
在學(xué)生“多樣”的發(fā)明充分交流和展示之后,教師可以補(bǔ)充一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù):“同一個(gè)二分之一出現(xiàn)了這么多不同的符號(hào),行嗎?應(yīng)當(dāng)怎么辦呢?”補(bǔ)充這個(gè)任務(wù)的目的在于引發(fā)學(xué)生思考,分?jǐn)?shù)符號(hào)作為一種數(shù)學(xué)語(yǔ)言,其重要作用是用于交流,多樣化會(huì)帶來(lái)交流的困難,因此需要統(tǒng)一,統(tǒng)一的目的是讓所有人看到后都能夠知道其確定的含義。
在這兩個(gè)任務(wù)之后,為了進(jìn)一步溝通不同語(yǔ)言之間的聯(lián)系,深化對(duì)分?jǐn)?shù)含義的理解,可以再為學(xué)生布置一個(gè)任務(wù):“舉個(gè)例子說(shuō)明的意思,在小組內(nèi)交流不同的想法?!睂W(xué)生可以通過(guò)畫圖、折紙、講故事等多樣化的活動(dòng)完成這個(gè)任務(wù),在完成任務(wù)的過(guò)程中自然會(huì)加深對(duì)分?jǐn)?shù)含義的理解。
如果時(shí)間允許,還可以設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)與其他學(xué)科溝通聯(lián)系的學(xué)習(xí)任務(wù)。比如中國(guó)傳統(tǒng)文化中成語(yǔ)和詩(shī)詞的學(xué)習(xí)通常是語(yǔ)文課程中的內(nèi)容,如果引入到數(shù)學(xué)課程的教學(xué)中,一方面可以溝通不同學(xué)科知識(shí)之間的聯(lián)系,同時(shí)也能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,感受到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的現(xiàn)實(shí)意義。在前面已經(jīng)初步認(rèn)識(shí)分?jǐn)?shù)之后,可以利用成語(yǔ)“半斤八兩”設(shè)計(jì)如下的學(xué)習(xí)任務(wù):“中國(guó)古代用‘斤’和‘兩’作為重量單位,16兩為1斤。古代成語(yǔ)中有‘半斤八兩’的說(shuō)法,請(qǐng)你用今天學(xué)習(xí)的知識(shí)描述這個(gè)成語(yǔ)的意思?!边@個(gè)任務(wù)的思考討論實(shí)際上已經(jīng)滲透了六年級(jí)將要學(xué)習(xí)的“正比例”的知識(shí)。如果把“斤”和“兩”看作兩類不同的量,那么其相互依賴的關(guān)系可以從表1中明顯看出。
類似的成語(yǔ)還有“事半功倍”與“事倍功半”等。中國(guó)古代詩(shī)詞中也有蘊(yùn)含著分?jǐn)?shù)含義的。比如明代詩(shī)人杜庠的題為“岳陽(yáng)樓”的詩(shī):“茫茫雪浪帶煙蕪,天與西湖作畫圖。樓外十分風(fēng)景好,一分山色九分湖?!倍赐ズ呛鲜『秃笔〉姆纸?,岳陽(yáng)樓位于洞庭湖畔湖南省一側(cè),在樓中能夠遠(yuǎn)眺君山?!皹峭馐诛L(fēng)景好,一分山色九分湖”可以用分?jǐn)?shù)的語(yǔ)言描述為,把樓外的風(fēng)景看作10,那么山景占了其中的,水景占了,描繪出了近大遠(yuǎn)小的視覺(jué)效果。
“變教為學(xué)”教學(xué)改革期望的是學(xué)生“自由、自主、自信”地開展學(xué)習(xí)活動(dòng),為此就需要教師在備課中準(zhǔn)確把握知識(shí)的本質(zhì)屬性,合理設(shè)置學(xué)習(xí)目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,“把目標(biāo)變成任務(wù)、把知識(shí)變成問(wèn)題、把方法變成活動(dòng)”,讓學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)中“愛(ài)做、能做、善做”。所謂“愛(ài)做”就是學(xué)生對(duì)于執(zhí)行學(xué)習(xí)任務(wù)具有積極性和主動(dòng)性,也就是所謂內(nèi)在的動(dòng)機(jī)(Motivation),讓學(xué)習(xí)活動(dòng)成為學(xué)生“自覺(jué)自愿”的主動(dòng)活動(dòng),而不是“被逼無(wú)奈”的被動(dòng)活動(dòng);所謂“能做”是期望每位學(xué)生都能夠明白自己應(yīng)當(dāng)做什么和怎樣做,而不是“部分人做,其他人陪”;所謂“善做”指的是每位學(xué)生都有做好的愿望,活動(dòng)過(guò)程中有機(jī)會(huì)向同伴學(xué)習(xí),也有機(jī)會(huì)與同伴分享自己的想法。真正做到“每位學(xué)生都有活動(dòng),每位學(xué)生都有機(jī)會(huì)”。
參考文獻(xiàn):
[1]郜舒竹.“變教為學(xué)”從哪兒做起[J].教學(xué)月刊小學(xué)版(數(shù)學(xué)),2013(9).
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