“讓我們教猜想吧!”這是幾十年前美國著名數(shù)學家G·波利亞向全世界教育工作者發(fā)出的呼喚。在新課程改革蓬蓬勃勃的今天,重溫大師對我們的教誨倍感親切。隨著新課程改革的實施,課堂是學生學習的主要天地,也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的主要場所。《數(shù)學課程標準》指出:“數(shù)學學習應當是有利于學生主動地進行觀察、實驗、猜測、驗證、推理與交流等數(shù)學活動。動手實踐、自主探索與合作交流是學生學習數(shù)學的重要方式?!痹跀?shù)學教學活動中培養(yǎng)學生大膽猜想,是提高學生創(chuàng)造能力的有效途徑。教師職責已經(jīng)越來越少地傳遞知識,而越來越多地激勵思考,教師必須集中更多的時間和精力從事那些有效果的和有創(chuàng)造性的活動,教學中必須要有猜想教學的地位,這一點務必引起我們的重視。本文針對當前數(shù)學課堂過分注重演繹、推理,過分強調(diào)形式、邏輯的弊端,提出什么是猜想,探討了猜想在課堂教學活動中的應用。
數(shù)學猜想的涵義
猜想是對研究的對象或問題進行觀察、實驗、分析、比較、聯(lián)想、類比、歸納等,依據(jù)已有的材料知識做出符合一定的經(jīng)驗與事實的推測性想象的思維方法。從心理學角度看,猜想是一次思維活動,是學生有方向的猜測與判斷,包含了理性的思考和自覺的判斷;從學生的學習過程來看,猜想是學生有效學習的良好準備,它包含學生從事新的學習或實踐的知識準備,包含了積極動機和良好的情感。
猜想的特點 猜想具有真實性、探索性、靈活性和創(chuàng)造性等基本特點。猜想是人們依據(jù)事實、憑借直覺所做出的合理推測,是一種創(chuàng)造性的思維活動。在數(shù)學中,任何一個定理,只要不是其它數(shù)學定理的直接推論,就可以經(jīng)過猜想而建立起來。猜想有一定的事實根據(jù),不受現(xiàn)存事實的束縛。猜想包含著以事實作為基礎的可貴的想象成份。一個猜想越大膽,它所包含的想象成份越多。
猜想的重要性 素質教育的重點是創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng),這正是合情猜想所具備的主要功能。猜想能幫助人們比較迅速地發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律,提供研究的線索和方法,是培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的主要途徑,合情猜想所具備的主要功能。猜想能幫助人們比較迅速地發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律,提供研究的線索和方法,是培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的主要途徑,合情猜想能捉進學生以一個創(chuàng)造者、發(fā)明者的身份去探索知識,無疑在心理上將會產(chǎn)生一種極大的滿足和喜悅,從而激發(fā)興趣,促進學習的主動性,從而促進創(chuàng)造能力的提高。
猜想的實現(xiàn)途徑 數(shù)學猜想就是數(shù)學中的合情推理,它是有一定規(guī)律的,如類比的比律、歸納的規(guī)律等,并且要以數(shù)學知識和經(jīng)驗為支柱。猜想的實現(xiàn)途徑,可以是探索試驗、類比、歸納、構造、聯(lián)想、審美以及它們之間的組合等。實施猜想前,請記住“在解決一個數(shù)學問題之前,你選的猜想這個問題的內(nèi)容,在你完全做出詳細解答之前,你先得猜想解答的思路”。
猜想在數(shù)學教學中的應用
數(shù)學教學中,教師們可以引導學生大膽的猜想,發(fā)表獨到的見解,主動地參與學習的全過程,使學生在學好知識的同時,發(fā)展能力。教師們應根據(jù)不同的教學內(nèi)容,抓住不同的時機,創(chuàng)設猜想的情景,讓學生去大膽猜想。
第一,精心創(chuàng)設情境,引導學生猜想,激發(fā)學生學習興趣。數(shù)學教學中,培養(yǎng)學生進行猜想,是激發(fā)學生學習興趣,發(fā)展學生直覺思維,掌握探求知識方法的必要手段,我們要精心創(chuàng)設問題情境,積極引導,熱情鼓勵學生進行猜想,以真正達到啟迪思維,傳授知識的目的。啟發(fā)學生進行猜想,首先要點燃學生主動探索之火,教師們決不能急于把自己全部的秘密都吐露出來,而要“引在前”,“引”學生觀察分析,“引”學生大膽設問,“引”學生充分活動,讓學生去猜想問題的結論,猜想解題的方向,猜想由特殊到一般的可能,讓學生把各種各樣的想法都講出來,讓學生成為學習的主義,推動其思維的主動性。
【例一】某個QQ群在有幾名同學在玩一個數(shù)字哈哈鏡游戲,這些同學依次偏號為1,2……,n。在哈哈鏡中,每個同學看到的像用數(shù)對(p,q)(p 這道題是探索性問題,學生如果利用直接推理,則困難不少。但若能以猜想開路,情形就不同了。我們可以引導學生猜出編號2、3、4的同學看到的像(6,8)9(8,11),(11,15),并讓學生觀察像的變化特點,可發(fā)現(xiàn):編號1,2,3,4的同學看到的像的變化分別是:(5,5+1),(5+1,5+1+2),(5+1+2,5+1+2+3),(5+1+2+3+4)……由此可猜想編號為n的同學看到的像為(5+1+……+n-1,5+1……+n)即然后用數(shù)學歸納法加以證明。這樣隨著猜想的不斷深入,學生的興趣被有效地激發(fā)出來,創(chuàng)造性思維得到較好的培養(yǎng)。 第二,重視合情推理,培養(yǎng)學生猜想能力,有利于增強學生的學習動力。在教與學過程中,人們往往比較重視演繹推理而忽視合情推理,實際上,合情推理(直覺思維,聯(lián)想類比,歸納猜想等)在解題的過程中具有推測和發(fā)現(xiàn)結論,探索和提供思路的重要作用。因此,根據(jù)新課程標準的要求,教學中應充分發(fā)揮合情推理的作用,在講解數(shù)學知識時,不是直接告訴學生,而是讓學生逐步地猜想這些知識,不失為是一個事半功倍的好辦法。 【例二】如圖,在四棱錐B-ACDE中,△ABC是等腰直角三角形,∠ABC=90°,CD和AE都垂直于平面ABC,且AE=AC=2,CD=2。 (1)F為直線BE上的一動點,當點F在何處時,直線DF∥面ABC? 本題是一道立體幾何探索性問題,教學中通過實驗猜想點F位置,不妨設點F在BE的中點處,連結DF,把DF沿DC方向往面ABC平移,讓點D落在點C處,再進一步啟發(fā)學生猜想點F位置?取AB中點H,連續(xù)CH、FH,易證四邊形CDFH為平行四邊形,從而DF∥CH,則DF∥面ABC 本題的證明是通過觀察、分析、實驗、猜想,最后者得出證明。對學生來說,學生的理解更為透徹,知識的處理更為合理。教師在教學中應重視合情推理,使學生在過程中“學會”并“會學”,開拓學生思維訓練途徑,培養(yǎng)學生猜想能力,從而增強學生學習動力。 第三,猜想與驗證相結合,提高學生的猜想能力,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識。真正的學習存在于發(fā)現(xiàn)和解決問題的過程。在基礎教育從“關注學科知識的傳授”向“加強學生的發(fā)展”轉變的今天,我們的數(shù)學教學應該更多地為學生提供猜想的機會,以培養(yǎng)學生的創(chuàng)造精神和創(chuàng)造能力。 【例三】設數(shù)列的首項且 記……),判斷數(shù)列是否為等比數(shù)列,并證明你的結論。 對于這一問題,教學中留出充裕的時間讓學生進行觀察、歸納、猜想。當學生從所表現(xiàn)出的規(guī)律,猜想出時,便是學生創(chuàng)造性火花的閃現(xiàn)。當然這樣的猜想,還要引導學生驗證。 顯然,猜想在本題中起了很重要的作用,事實上,解決有關數(shù)列的通項公式,經(jīng)??梢杂貌伦C的方法來處理。我們在教學中應經(jīng)常鼓勵學生去大膽也猜想結論,猜想規(guī)律,大膽地猜想解法,然后再去驗證,使學生在不斷地猜想和驗證過程中,促進創(chuàng)造力的培養(yǎng)。 讓猜想走進數(shù)學課堂 數(shù)學科考試要求在考試中要適當設置開放性、探索性試題,考查學生的創(chuàng)新意識和探究精神,試題在情景、設問等方面進行體現(xiàn)。因此,我們必須發(fā)揮自己的聰明才智,總結當前好的教學模式,探索出符合培養(yǎng)猜想能力的教學模式,構建新型的師生關系和充滿生命力的課堂教學運行體系,以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。一是要營造一個寬松的、良好的可供學生猜想的空間,如教師可以經(jīng)常地引導學生“從最簡單的開始!”——以此作為座右銘,為歸納、猜想提供一個適當?shù)某霭l(fā)點和立足點,讓學生主動、積極地去猜想。經(jīng)常地引導學生尋找可以類比的合適對象,然后,可借鑒類比對象一些結果,鼓勵學生作大膽的猜測,培養(yǎng)學生強烈的“不妨猜一猜”的意識。二是教師把教學過程設計為再創(chuàng)造的過程,在證明一個數(shù)學定理之前,得先引導學生猜想這個定理的內(nèi)容,在完全做出詳細證明之前,得先引導學生猜測證明的思路。三是在解題活動中,要引導學生見沒有答案(或結論)時,可先猜測一下答案(或結論);猜測答數(shù)的形式,答數(shù)的范圍;猜測解題方向,以形成思路;對某思路的能解性,做出估計;在演繹試推中提倡推中有猜,猜后再推。培養(yǎng)學生“不妨猜一猜”的良好習慣。 猜想是一種高層次的思維活動,是數(shù)學發(fā)現(xiàn)過程中的創(chuàng)造性思維活動。只要數(shù)學的學習過程稍能反映出數(shù)學發(fā)明過程的話,那么就應當讓猜測、合情推理占有適當?shù)奈恢谩?傊孪胧菙?shù)學思想的一個重要組成部分,也是數(shù)學教學應積極提倡的一種教學手段。從現(xiàn)在起,教師要自覺地教學生合理猜想。 (作者單位:福建省莆田第二十五中學)