有過幾何學(xué)習(xí)經(jīng)驗的教師和學(xué)生都有這么一種感覺,即幾何證明既像是數(shù)學(xué)的事,又像是語文的事。說是數(shù)學(xué)的事固然很好理解,說是語文的事是因為在幾何證明的過程中,離不開用邏輯嚴(yán)密的語言來表達(dá)證明過程。在實際教學(xué)中,有時會出現(xiàn)即使數(shù)學(xué)思路再好,但由于語言表達(dá)能力不強(qiáng)、表達(dá)不到位,最終出現(xiàn)詞不達(dá)意的情形。面對這樣的情況,催生了我們另外的一個想法:在幾何證明的教學(xué)中,不能只教幾何概念與規(guī)律,也要大力滲透學(xué)生表達(dá)能力的培養(yǎng)。由于這種表達(dá)最后是通過文字、符號寫出來的,因此也可以說這種表達(dá)能力就是數(shù)學(xué)寫作能力。
談到數(shù)學(xué)教學(xué)中的寫作,筆者想到著名哲學(xué)大師培根的一句話,即“寫作使人精確”,意思是說在寫作的過程中,由于寫作者要將自己的思維、思路用文字符號表達(dá)出來,因此寫作的過程,就是復(fù)雜的思維加工過程,而在這個過程中,人的思維會由模糊走向清晰,因而就有了寫作使人精確的說法。幾何證明講究的是用最簡潔的語言去完成一個邏輯嚴(yán)密、絲絲入扣的證明過程,寫作是基本功,精確是最終目的。因此,從這個角度來看,在幾何證明的教學(xué)中加強(qiáng)數(shù)學(xué)寫作能力的培養(yǎng)也是符合幾何教學(xué)的規(guī)律的。
有鑒于此,筆者在實際教學(xué)中給予幾何證明以更多的注意,在實踐的基礎(chǔ)上形成了一些理論思考。在此,將自己的理論思考用文字表達(dá)出來,以期與同行們分享。
一、建立幾何圖景,數(shù)學(xué)寫作能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)
幾何證明的重要特點在于學(xué)生頭腦中要有一個清晰的幾何圖景——當(dāng)然,這個清晰是需要一個過程的,我們所說的清晰的幾何圖景是指思維加工的最終結(jié)果。而這個幾何圖景由模糊變清晰的過程,往往就顯示了學(xué)生在面對幾何證明題時的思維加工過程。
幾何證明最基本的模式就是給出已知條件,然后讓學(xué)生去求解或求證。從學(xué)習(xí)心理學(xué)的角度來看,這實際上是給了學(xué)生問題解決的起點,要學(xué)生通過自己的思維加工,獲得由已知到求解與求證之間的證明思路。思路往往是思維的體現(xiàn),但作為解題尤其是考試,最終是要通過文字將思維過程表達(dá)出來的,根據(jù)學(xué)習(xí)心理學(xué)的研究,這里存在一個思維向文字轉(zhuǎn)換,而從經(jīng)驗的角度來看,這正是寫作的過程。幾何圖景在這一過程中所起的是一個中轉(zhuǎn)站的作用,即學(xué)生在思維加工的過程中,會自然產(chǎn)生一個幾何圖景,這個圖景將成為學(xué)生寫出證明過程的有效載體。
以證明三角形全等為例。證明三角形全等有多種方法,其中,“三條對應(yīng)邊相等的三角形是全等三角形”(SSS)是比較基本的。當(dāng)學(xué)生在運用這一規(guī)律進(jìn)行證明時,學(xué)生頭腦中的幾何圖景是什么呢?根據(jù)我們的調(diào)查以及相關(guān)的理論學(xué)習(xí),學(xué)生頭腦中此時的幾何圖景就是兩個對應(yīng)邊相應(yīng)的三角形,而且它們能夠完全重合(即全等)。有了這一幾何圖景之后,學(xué)生再去進(jìn)行寫作就方便多了。而如果學(xué)生頭腦中沒有幾何圖景或者幾何圖景不清晰,他們的證明過程就會變得很困難,自然筆下也就無物了。
二、圖形文字共析,數(shù)學(xué)寫作能力培養(yǎng)的途徑
幾何證明中的寫作,伴隨的是一個文字與圖形的一一對應(yīng)。在日常的幾何證明教學(xué)中,我們讓學(xué)生做得比較多的是努力寫出證明過程,而在這一現(xiàn)象背后的學(xué)生思維是什么呢?正是學(xué)生對照著幾何圖形,利用所學(xué)的幾何規(guī)律進(jìn)行邏輯推理,將自己的思路變成文字的過程。顯然,幾何證明的主要目標(biāo)有兩個:一是圖形,二是文字。因此,我們可以通過圖文共析,來培養(yǎng)學(xué)生的寫作能力。
如一道普通的幾何證明題:在正方形ABCD中,點P是AB的中點;連接DP,并過B點作BE⊥DP的延長線于E,連接AE,過點A作AF⊥AE交DP于點F,連接BF。求證:PF=EP+EB。
由于篇幅所限,筆者這里就不呈現(xiàn)具體的證明過程了。對這一題能夠有效證明的師生會有一種共同的感覺,即在此題的證明過程中,基于圖形進(jìn)行分析,明確直角三角形AFD與AEB全等,并利用其中的其他等量關(guān)系,即可完成證明。對于相當(dāng)一部分學(xué)生來說,要將這些關(guān)系用精確的語言表達(dá)出來,且不出現(xiàn)歧義、空缺,有時并不是一件輕而易舉的事情。筆者的經(jīng)驗是,對于初學(xué)者,可以引導(dǎo)他們先在草稿紙上完成思路(有興趣的老師可以結(jié)合思維導(dǎo)圖來完成),其中要特別強(qiáng)調(diào)每一個步驟與上一步驟是否關(guān)系嚴(yán)密,有沒有漏寫的,有沒有錯寫的。必要的時候,還可以提供部分寫作不嚴(yán)密的學(xué)生的寫作過程作為范例進(jìn)行剖析。最簡單也是最重要的,就是幾何證明中的“因為……所以……”(當(dāng)然實際過程中用的是符號),“因為”后面跟哪些條件,這些“因為”為什么會成立,“所以”后面寫哪些結(jié)果,都是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,需要在培養(yǎng)過程中下大力氣。這樣通過正面引導(dǎo)和錯例剖析,可以讓學(xué)生形成一個好的推理意識,從而使得基于幾何證明的數(shù)學(xué)寫作能夠形成較強(qiáng)的能力。
三、教師點撥提升,數(shù)學(xué)寫作能力提升的關(guān)鍵
數(shù)學(xué)寫作能力的形成與一般能力不同,考慮到其在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的時效性、重要性,我們認(rèn)為這種能力的培養(yǎng)離不開教師的點撥提升,也就是說不能完全依靠學(xué)生的自悟來自然形成。而事實上,我們在數(shù)學(xué)課堂上是很少進(jìn)行有意識的寫作能力的培養(yǎng)的,因此學(xué)生除了在語文課堂上能夠得到寫作訓(xùn)練之外,針對數(shù)學(xué)特點的寫作培訓(xùn)相對就顯得比較少。而根據(jù)我們的觀察研究,很多學(xué)生能夠?qū)W好包括語文在內(nèi)的所謂文科,而對數(shù)學(xué)在內(nèi)的理科學(xué)習(xí)則會存在困難。其中的重要原因就是沒有結(jié)合學(xué)生的數(shù)學(xué)思維進(jìn)行數(shù)學(xué)寫作能力的培養(yǎng)。
也許有人認(rèn)為數(shù)學(xué)與寫作沒有關(guān)系,但在我們看來這卻犯了學(xué)科至上主義的錯誤。作為學(xué)習(xí),數(shù)學(xué)與其他學(xué)科存在許多共通的地方,尤其是寫作本身就是思維的產(chǎn)物,而數(shù)學(xué)學(xué)科則是思維的體操,因此理論上說數(shù)學(xué)與寫作有著密切的關(guān)系。而在我們的實踐中,當(dāng)我們通過培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)寫作能力,以促進(jìn)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)時,效果也是比較明顯的。
當(dāng)然,這里要特別注意的是,數(shù)學(xué)寫作不能異化為寫作任務(wù)的完成,否則對于學(xué)生來說就是一個災(zāi)難。也就是說,在數(shù)學(xué)寫作能力培養(yǎng)的過程中,興趣仍然是第一位的,無論多好的培養(yǎng)目的,離開了興趣幾乎將一事無成。我們的經(jīng)驗是,針對學(xué)生在包括幾何證明在內(nèi)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中容易出現(xiàn)的問題,分析他們思維上存在的困難并通過多種方式幫他們克服這種困難。當(dāng)他們在思維上覺得順了的時候,就要通過寫作來體現(xiàn)這種思維的結(jié)果。事實證明,這種由內(nèi)而外、由隱而顯的方式,可以促進(jìn)學(xué)生對數(shù)學(xué)知識掌握的清晰化,可以促進(jìn)學(xué)生的緘默知識變成顯性知識,對于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)而言,價值是非常大的。
(江蘇省如皋市磨頭鎮(zhèn)初級中學(xué))