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对发现式数学教学的思考

时间:2015-05-26 09:55 点击:
摘要:发现式数学教学就是将数学课堂变为发现与创造的课堂,因此教师既要重视演绎推理,更要重视合情推理,使学生能够体验到发现与猜想过程中的兴趣,激发学生的好奇心与创新激情。 关键词:发现式数学教学演绎推理好奇心创新激情 在数学教学中采用发现式教
摘要:发现式数学教学就是将数学课堂变为发现与创造的课堂,因此教师既要重视演绎推理,更要重视合情推理,使学生能够体验到发现与猜想过程中的兴趣,激发学生的好奇心与创新激情。
  关键词:发现式数学教学演绎推理好奇心创新激情
  在数学教学中采用发现式教学法,是指教师不直接把现成的知识传授给学生,而是引导学生在教师事先精心设计、周密组织安排的一系列学习活动中,通过自主探索、合作交流,像数学家那样去自己发现数学事实、主动获取数学知识的一种教学方法。这样教师不仅要教会学生演绎推理,更要教会学生合情推理,培养学生的好奇心及创造激情,从而让学生体验数学发现和创造的历程,发展他们的创新意识。
  一、教会学生掌握演绎推理的基本方法与规律
  推理是从一个或几个已知命题得出另一个新命题的思维过程。演绎推理是由一般到特殊的推理。如果大前提正确,并遵守推理的基本规律,那么演绎推理得到的结论一定正确。它是证明数学结论、建立数学理论体系的重要推理方法。然而,有的学生在推理过程中,对作为大前提的已有定理、定义断章取义,忽视某些条件,因而导致错误结论。
  例如,判断函数?(x)=1g(x-1)+1g(x+1)的奇偶性。有的学生将函数变形为,?(x)=1g(x-1)(x+1)=1g(x2-1),由?(x)=1g(-x)=1g[(-x)2-1]=1g(x2-1)=?(x),于是得出错误结论,?(x)是偶函数。事实上,?(x)的定义域是﹛x|x>1﹜,对任意x∈﹛x|x>1﹜时,而-x﹛x|x>1﹜,因此并不满足偶函数的定义:对定义域中的任意X都有?(-x)=?(x)。
  在教学中针对定理、定义中的条件,特别是隐含条件,都要通过典型例题,让学生从错误中揣摩、理解,让学生发现前提中每个条件的必要性、不可或缺性,避免学生头脑中产生虚假前提。
  在解决问题时,学生遇到的最大困惑是没有解题思路,找不到解题的切入点。这就要求我们在教学中不仅要重视定理等结论的教学,更要重视分析问题解决问题的方法与思想教学、重视解决问题过程教学。在数学中常用的数学思想方法有综合法、分析法、逆向思维方法、数形结合思想、转化思想、构造思想方法、特殊值法等。只要教师精心设计好发现步骤,引导学生逐步发现,学生必然会兴致勃勃地去探索。有些数学问题,采用通常的思路很难解答,这时就需要我们发散思维,采取特殊的思想和方法。
  例如,已知a,b,c,d,e皆为实数,且满足a+b+c+d+e=8,a2+b2+c2+d2+e2=16,求证:。很多学生见到问题后感到茫然,不知从何下手。然而,我们从函数思想出发,构造出二次函数f(x)=4x2+2(a+b+c+d)x+(a2+b2+c2+d2+e2),配方后得,?(x)=(x+a)2+(x+b)2+(x+c)2+(x+d)2。学生很容易发现,?(x)≥0,又二次函数二次项系数为正,所以根的判别式?≥0,据此可推得要证结论。
  由此可见,数学中的奇思妙想,转化与变通,有时能够起到拨云见日、破解迷思的奇效,它是智慧的积累、是经验与灵感的结晶。只有通过大量训练,日积月累,掌握各种数学思想方法,久而久之,就会运用自如。
  二、教会学生合情推理
  合情推理是指运用观察、实验、归纳、类比、推广、限定、猜想等一套自然科学常用的探索方式的方法进行的推理。我国的理科教学,历来较多强调逻辑推理,而对科学发现的合情推理有所忽视,导致我们培养的学生动手能力较差、创造性不强,极大地影响了创造性人才的培养,因此,加强对合情推理能力的培养已是刻不容缓。
  1.在归纳猜想中培养学生的创新素质
  归纳是由部分到整体、由个别到一般的推理。归纳所得的结论是尚属未知的一般现象,该结论超越了前提所包容的范围,由归纳推理得到的结论具有猜测的性质,结论是否真实,还需经过逻辑证明。因此,它不能作为数学证明的工具,但通过归纳推理得到的猜想,可以作为进一步研究的起点,帮助人们发现问题和提出问题。
  例如,求和:13+23+33+43+…+n3。可先启发学生从简单事例归纳,13+23=?(9=32),13+23+33=?(36=62),13+23+33+43=?(100=102),13+23+33+43+53=?(225=152),学生通过计算、观察、概括,可以猜想到13+23+33+43+…+n等于某个自然数的平方。3、6、10、15、…有什么规律呢?带着这一问题,同学们考试讨论、尝试,教师再适时启发1+2+3+4+…+n=?,很快同学们就会归纳、并猜想到13+23+33+43+…+n3=(1+2+3+…n)2=。
  我们可以通过数学归纳法证明上述猜想是正确的。没有经过证明的猜想可能是错误的。如著名的费尔马猜想:对一切非负整数n,形如的数都是素数就是错的。即便是错误的猜想,也会产生积极的意义,这在数学发展史上并不鲜见。归纳、猜想活跃了学生思维,调动了学生的学习积极性与创造性。
  2.在类比中激发学生潜能
  类比是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相似或相同,推演出它们在其他方面也相似或相同,类比推理是由特殊到特殊的推理,是从一种事物的特殊属性推测另一种事物的特殊属性。类比是从人们已经掌握了的事物的属性,推测正在研究中的事物的属性,它以旧认识为基础,类比出新的结果。类比的结果是猜测性的,不一定可靠,但它却具有发现的功能。例如,在教学中,将集合的运算与实数的运算类比,将对数函数的研究方法与指数函数的研究方法:数形结合,由图形到性质类比,将函数的极限运算性质与数列的极限运算性质类比。这样一方面,促进了学生联想与知识迁移,加强了新旧知识间的联系,有利于学生建立起知识结构体系,另一方面,学生类比的过程也是学习科学研究方法的过程,有利于学生的发展。
  因此,合情推理既是科学的探究方法,也是一种发现式教学方式。在教学中,我们要努力创造一种宽松的教学环境,鼓励学生大胆猜想、既动手又动脑,培养学生发现的习惯与兴趣,提高解学生分析问题和解决问题的能力。
  三、激发学生好奇心与创造激情
  好奇心是人类的天性,教师应当创设满足学生好奇心的环境,设计合理的问题来激起学生的求知欲好奇心。
  例如,学习等比数列前n项和公式时,可向学生讲一个故事:古印度国王为了奖赏象棋的发明者,决定答应他的任何要求,而发明者提出的要求是:“请在棋盘的第一格上放1粒小麦,在第二格上放2粒小麦,在第三格上放4粒,第四格上放8粒,就这样每次增加1倍,一直到第64格为止”。国王刚开始觉得很好笑,但很快就发现他国库里的小麦已经搬光了,还到不了棋盘上的第50格。请问,棋盘上64个格子小麦的总数是多少?折算为重量,大约是多少?在好奇心的驱使下,学生开始列式、计算,发现需要计算等比数列的前64项和,怎么计算呢?这就将学生的注意力吸引在了课题上。此时教师要创造民主、和谐、平等的教学氛围保护学生求知欲,允许学生课堂插话,低声议论等,鼓励学生敢于质疑,大胆想象,要善于发现学生的闪光点,并及时予以肯定和鼓励,增强学生的自信心。开展多种教学活动来满足学生的好奇心。对于一些重点难点问题,除了课堂教学外,我们开展各种丰富多彩的教学活动,如组织辩论赛,搞数学竞赛,相互测验,数学家故事会,分析古今中外数学趣题、一题多解、一题巧解等。通过活动激发学生的学生热情与创新激情,提高学生发现创新的综合素质。
  发现式数学教学不仅重视数学知识,更重视培养学生的思维能力、培养学生的数学思想方法,培养学生发现创新的兴趣和能力。
  参考文献:
  [1]徐光考.数学探究性课堂教学的探索[J].数学通报,2005(10).
  [2]丁石孙.数学与创造[M].大连:大连理工大学出版社,2008(7).

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