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        合情推理在小學(xué)數(shù)學(xué)四個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

        2013-05-16 02:07:52莆田涵江區(qū)三江口鎮(zhèn)三江小學(xué)梁仁東
        海峽科學(xué) 2013年7期
        關(guān)鍵詞:合情數(shù)學(xué)教學(xué)

        莆田涵江區(qū)三江口鎮(zhèn)三江小學(xué) 梁仁東

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        合情推理在小學(xué)數(shù)學(xué)四個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

        莆田涵江區(qū)三江口鎮(zhèn)三江小學(xué) 梁仁東

        在解決問(wèn)題的過(guò)程中,合情推理具有猜測(cè)和發(fā)現(xiàn)結(jié)論、探索和提供思路的作用,是“發(fā)現(xiàn)真理”的思維。合情推理適合小學(xué)生的思維特點(diǎn),小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)注重合情推理的應(yīng)用,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。

        合情推理 小學(xué)數(shù)學(xué) 教學(xué)應(yīng)用

        推理一般包括演繹推理和合情推理,合情推理是根據(jù)已有的事實(shí)和正確的結(jié)論(包括定義、公理、定理等)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的結(jié)果,以及個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)等推測(cè)某些結(jié)果的推理過(guò)程,歸納、類比是合情推理中常用的思維方法。在解決問(wèn)題的過(guò)程中,合情推理具有猜測(cè)和發(fā)現(xiàn)結(jié)論、探索和提供思路的作用,是“發(fā)現(xiàn)真理”的思維?!稊?shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》也提出,“學(xué)生通過(guò)義務(wù)教育階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),經(jīng)歷觀察、實(shí)驗(yàn)、猜想、證明等數(shù)學(xué)活動(dòng),發(fā)展合情推理能力和初步的演繹推理能力?!币虼?,教師應(yīng)當(dāng)創(chuàng)造性地使用教材,將合情推理落實(shí)到“數(shù)與代數(shù)”、“空間與圖形”、“統(tǒng)計(jì)與概率”、“實(shí)踐與綜合應(yīng)用”等四個(gè)領(lǐng)域之中,把數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程展開(kāi)、還原,讓學(xué)生經(jīng)歷觀察、比較、歸納、類比……即根據(jù)合情推理提出猜想,然后再通過(guò)演繹推理證明猜想是否正確,發(fā)展學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

        1 合情推理在“數(shù)與代數(shù)”中的應(yīng)用

        “數(shù)與代數(shù)”的內(nèi)容主要包括數(shù)與式、方程與不等式、函數(shù),它們都是研究數(shù)量關(guān)系和變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。這一領(lǐng)域的整數(shù)、分?jǐn)?shù)、小數(shù)和百分?jǐn)?shù)及其運(yùn)算的意義、法則、定律等都是從紛繁復(fù)雜的生活實(shí)際問(wèn)題中概括出來(lái)的,從“多”中求“同”,也就是從個(gè)別特殊的事物中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,并進(jìn)行歸納。因此,教學(xué)中,通常適用從特殊到一般,從個(gè)別事物中概括出一般規(guī)律的歸納思維方法,而且根據(jù)小學(xué)生的年齡特點(diǎn),一般使用不完全歸納法。

        (1)概括意義。

        得出:分子比分母小的分?jǐn)?shù)叫真分?jǐn)?shù),真分?jǐn)?shù)小于1。

        得出:分子比分母大或分子和分母相等的分?jǐn)?shù)叫假分?jǐn)?shù),假分?jǐn)?shù)大于或等于1。

        (2)歸納定律。

        如:(3×5)×4=3×(5×4)

        (15×25)×4=15×(25×4)

        (34×28)×21=34×(28×21)……

        得出:(a×b)×c=a×(b×c),叫作乘法結(jié)合律。

        (3)發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

        如:6÷3=2

        24÷12=2

        48÷24=2

        120÷60=2……

        得出:被除數(shù)和除數(shù)同時(shí)乘或除以相同的數(shù)(零除外),商不變。

        (4)抽象數(shù)量關(guān)系。

        如:一個(gè)游泳圈12元,3個(gè)游泳圈多少元?列式:12×3=36(元)

        一個(gè)皮球15元,3個(gè)皮球多少元?列式:15×3=45(元)

        一瓶可樂(lè)7元,2瓶可樂(lè)多少元?列式:7×2=14(元)

        ……

        得出:總價(jià)=單價(jià)×數(shù)量

        教學(xué)中,教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,把數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程展開(kāi)、還原,讓學(xué)生經(jīng)歷“觀察—?dú)w納—驗(yàn)證”歸納推理的整個(gè)過(guò)程,讓學(xué)生明白應(yīng)用不完全歸納法得出的結(jié)論不一定正確,還需要進(jìn)一步證明。這樣,就能讓學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)的產(chǎn)生、發(fā)展過(guò)程,避免對(duì)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械的程式化訓(xùn)練,從而通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)感。

        2 合情推理在“空間與圖形”中的應(yīng)用

        關(guān)于“空間與圖形”的教學(xué),《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:應(yīng)注重使學(xué)生通過(guò)觀察、操作、推理等手段,逐步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單幾何體和平面圖形的形狀、大小、位置關(guān)系及變換;注重通過(guò)觀察物體、認(rèn)識(shí)方向、制作模型、設(shè)計(jì)圖案等活動(dòng),發(fā)展學(xué)生的空間觀念。這一領(lǐng)域中,點(diǎn)、線、面、體相互聯(lián)系,很多新的知識(shí)在很大程度上是在先前的知識(shí)上發(fā)展起來(lái)的,在方法、思想等方面都有著一定的聯(lián)系,教學(xué)中可應(yīng)用類比推理,根據(jù)兩個(gè)不同對(duì)象的某些方面(如特性、屬性、關(guān)系等)相同或相似,推出它們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗨?,?lái)探索新知。

        例如,教學(xué)平行四邊形面積的計(jì)算,首先,復(fù)習(xí)舊知:“長(zhǎng)方形、正方形是特殊的平行四邊形,對(duì)邊都平行且相等,具有很大的相似性?!逼浯危伴L(zhǎng)方形的面積=底×高,正方形的面積=邊長(zhǎng)×邊長(zhǎng)”,引導(dǎo)學(xué)生猜想:“平行四邊形面積的計(jì)算公式是怎樣的,用什么方法來(lái)驗(yàn)證自己的猜想?”

        應(yīng)用類比推理,就是要抓住事物普遍存在的相似性,即使是相差甚遠(yuǎn)的兩類對(duì)象只要按其內(nèi)在聯(lián)系的相似性就能進(jìn)行類比。如,長(zhǎng)方體和圓柱的體積可用“底面積×高”進(jìn)行計(jì)算,類推棱柱和圓柱形鋼管等都可以這樣計(jì)算。計(jì)算三角形的面積,可把兩個(gè)完全一樣的三角形移拼轉(zhuǎn)化成平行四邊形進(jìn)行計(jì)算;類推梯形面積的計(jì)算公式的推導(dǎo)。由圓的面積計(jì)算公式推導(dǎo)類比圓柱體積計(jì)算公式的推導(dǎo);圓錐的體積和圓柱的體積的類比;不規(guī)則圖形面積的計(jì)算和規(guī)則圖形類比等等。

        教學(xué)中,要著眼于直觀感知與操作確認(rèn),多從學(xué)生熟悉的實(shí)際出發(fā),讓學(xué)生動(dòng)手看一看,比一比,想一想,猜一猜,給足時(shí)間與空間,組織學(xué)生實(shí)踐操作,讓學(xué)生參與類比推理的全過(guò)程:觀察—類比—聯(lián)想。借助舊知識(shí)進(jìn)行類比推理,將學(xué)生的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)向橫向拓展、向縱向延伸,加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握,將先后的知識(shí)組成一個(gè)完整的體系。

        3 合情推理在“統(tǒng)計(jì)與概率”中的應(yīng)用

        “統(tǒng)計(jì)與概率”是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)收集、整理、描述和分析以及對(duì)事件發(fā)生可能性的刻畫,來(lái)幫助人們作出合理的推斷和預(yù)測(cè)?!稊?shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào):教學(xué)中應(yīng)注重學(xué)生有意識(shí)地經(jīng)歷收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、作出推斷和決策的統(tǒng)計(jì)過(guò)程,在具體情境中對(duì)可能性的體驗(yàn),培養(yǎng)統(tǒng)計(jì)推理能力。

        統(tǒng)計(jì)中的合情推理是利用已有的知識(shí)對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,作出合理的預(yù)測(cè)或推斷,是一種可能性的推理,與其它推理不同的是,由統(tǒng)計(jì)推理得到的結(jié)論無(wú)法用邏輯推理的方法去檢驗(yàn),只有靠實(shí)踐來(lái)證實(shí)。如:為參加市乒乓球賽,學(xué)校要從兩人中挑選一人,選誰(shuí)比較合適呢?首先應(yīng)由學(xué)生對(duì)兩人在校隊(duì)練習(xí)的成績(jī)、雙方交戰(zhàn)的紀(jì)錄等情況進(jìn)行調(diào)查,然后整理成數(shù)據(jù),進(jìn)行比較分析,再根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)作出決策,確定應(yīng)該選誰(shuí)參加。又如教學(xué)“平均數(shù)”,解決問(wèn)題:①小明身高1.5米,到平均水深1.2米的游泳池游泳,是否有危險(xiǎn)?②六(1)班學(xué)生的平均身高比六(2)班的高,六(1)班的小明是否一定比六(2)班的小華高。解決第一題,學(xué)生就要通過(guò)收集游泳池深水區(qū)和淺水區(qū)的水深數(shù)據(jù),明確深水區(qū)的水深超過(guò)小明的身高,然后作出推斷。解決第二題,讓學(xué)生對(duì)每個(gè)學(xué)生的身高數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)六(1)班學(xué)生也有矮的,六(2)班的學(xué)生也有高的。

        學(xué)生經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)推理的整個(gè)過(guò)程,理解了平均數(shù)的實(shí)際意義。就不會(huì)為統(tǒng)計(jì)而統(tǒng)計(jì),而是明確了統(tǒng)計(jì)的目的,避免單純的統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算。

        4 合情推理在“實(shí)踐與綜合應(yīng)用”中的應(yīng)用

        設(shè)立“實(shí)踐與綜合應(yīng)用”領(lǐng)域的重要目標(biāo)是加強(qiáng)數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系,數(shù)學(xué)各部分知識(shí)之間的聯(lián)系,以及數(shù)學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科的綜合,讓學(xué)生經(jīng)歷觀察、操作、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、推理等實(shí)踐活動(dòng),學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和方法,經(jīng)過(guò)自主探索和合作交流,解決與生活經(jīng)驗(yàn)密切聯(lián)系的、具有一定挑戰(zhàn)性和綜合性的問(wèn)題,學(xué)會(huì)與他人合作交流,獲得積極的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情感,解決實(shí)際問(wèn)題的成功體驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的發(fā)展,樹立正確的數(shù)學(xué)觀。因而為學(xué)生合情推理能力的培養(yǎng)提供了發(fā)展的機(jī)會(huì),拓寬課堂教學(xué)范圍,大大超越以接受為主的內(nèi)容活動(dòng)范疇。如教學(xué)《合理存款》,①出示情景圖,讓學(xué)生獲取數(shù)學(xué)信息,形成問(wèn)題:小明媽媽準(zhǔn)備一萬(wàn)元等六年后小明上大學(xué)用,怎樣存款收益最大?②讓學(xué)生匯報(bào)課前通過(guò)各種渠道收集有關(guān)人民幣儲(chǔ)蓄的種類及利率相關(guān)規(guī)定的信息,篩選信息。③根據(jù)信息設(shè)計(jì)存款方案,并對(duì)方案進(jìn)行比較、預(yù)測(cè)、推斷,排除一些方案。④運(yùn)用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算,驗(yàn)證篩選出最優(yōu)方案。這樣,讓學(xué)生經(jīng)歷收集加工信息,根據(jù)信息設(shè)計(jì)方案,并進(jìn)行預(yù)測(cè)、推斷、篩選和驗(yàn)證,有機(jī)滲透了合情推理的思維,綜合應(yīng)用合情推理各類方式,養(yǎng)成善于觀察、猜測(cè)、分析、推理的好習(xí)慣。

        教學(xué)中,在每個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用合情推理方式不是固定不變的,而是要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,或歸納推理,或類比推理,或統(tǒng)計(jì)推理,或綜合應(yīng)用。還應(yīng)注意合情推理結(jié)論的或然性,不能過(guò)分夸大合情推理的優(yōu)勢(shì),將合情推理等同于演繹推理,要讓學(xué)生在解問(wèn)題的過(guò)程中知道合情推理的結(jié)論不一定正確,需要進(jìn)一步證明,必須與演繹推理優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),形成正確應(yīng)用合情推理的意識(shí),將合情推理的應(yīng)用提高到一個(gè)更加科學(xué)的層次,以至成為“科學(xué)發(fā)現(xiàn)的金鑰匙”。

        [1] 喬治.波利亞.怎樣解題[M].閻育蘇,譯.北京:科學(xué)出版社,1982.

        [2] [美]喬治.波利亞.數(shù)學(xué)與猜想(第一卷)[M].李心燦,譯.北京:科學(xué)出版社,1984.

        [3] [美]喬治.波利亞.數(shù)學(xué)與猜想(第二卷)[M].李心燦,譯.北京:科學(xué)出版社, 1984.

        [4] [美]喬治.波利亞.數(shù)學(xué)的發(fā)現(xiàn)(第二卷)[M].劉景麟,譯.呼和浩特:內(nèi)蒙古人民出版社, 1981.

        [5] 史寧中. 數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)解讀[M]. 北京: 北京師范大學(xué)出版社, 2012.

        [6] 余輝.循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的合情推理能力[J].福建教育:小學(xué)版, 2010(6): 46-48.

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