房震
在中學數(shù)學中,由兩個數(shù)學系統(tǒng)中所含元素的屬性在某些方面相同或相似,推出它們的其他屬性也可能相同或相似的思維形式被稱為類比推理,運用類比推理的模式解決數(shù)學問題的方法稱為類比法。
類比在數(shù)學知識延伸拓展過程中常借助于比較、聯(lián)想來啟發(fā)誘導以尋求思維的變異和發(fā)散。在歸納知識系統(tǒng)時又可用來串聯(lián)不同層次的類似內(nèi)容,幫助理解和記憶。因此,歸納法和類比法既是數(shù)學學習的重要方法,也是數(shù)學發(fā)現(xiàn)的有效方法。
類比法是由此及彼以及由彼及此的聯(lián)想方法,教師在教學中必須善于引導學生去聯(lián)想、類比,才能充分調(diào)動學生的想象力,讓他們通過比較去發(fā)現(xiàn)、去認識、去掌握知識。培養(yǎng)具有創(chuàng)造能力的人才,就要幫助他們學會歸納和類比。類比具有啟迪思維、提供線索、舉一反三的作用,對發(fā)展思維特別是創(chuàng)造性思維十分有利,類比在中學數(shù)學中隨處可見。如通過類比,從等差數(shù)列通項公式把加法類比為乘法,把乘法類比為乘方,即得到等比數(shù)列通項公式,同樣,等差數(shù)列中有關(guān)公式,如類比為。同時,類比法是系統(tǒng)掌握新知識、鞏固舊知識,使新舊知識融會貫通的有效方法。在實際教學中,教師必須有意識地引導學生注意知識之間的比較,比如,實系數(shù)一元二次方程有求根公式,根與系數(shù)的關(guān)系,在復系數(shù)一元二次方程時,也應適用。這就是看到了兩者在形式上的相似之處。由長方形對邊互相平行,鄰邊互相垂直,對照長方體對面互相平行,相鄰邊互相垂直,引起類比聯(lián)想:長方形對角線的平方等于長和寬的平方和,聯(lián)想長方體的對角線也有類似關(guān)系,事實上,長方體對角線的平方等于其相鄰三條棱的平方和。同時,類比法是系統(tǒng)掌握新知識、鞏固舊知識,使新舊知識融會貫通的有效方法。數(shù)學的發(fā)展是一個不斷地從原有知識向深度和廣度推進的過程,所以,各個系統(tǒng)的知識與知識之間必然存在著相似之處,更何況,許多知識的發(fā)展就是類比發(fā)現(xiàn)的結(jié)果。從舊知識去發(fā)現(xiàn)新知識,這不僅僅能起到事半功倍的效果,還將會大大提高學生的學習興趣,取得良好的學習效果。
在數(shù)學教學中,可以從以下兩方面引導學生開展類比聯(lián)想活動。一方面,在新課中做出類比聯(lián)想的示范。另一方面,啟發(fā)學生利用類比聯(lián)想去制定解題方案,以建立新猜想、新概念。
類比法的前提和結(jié)論之間有著或然的聯(lián)系。也就是說,當前提為真時,其結(jié)論可能為真,也可能為假。例如,在數(shù)學教學過程中,我們發(fā)現(xiàn)有的學生經(jīng)常把sin()形式地與a(b+c)相類比,錯誤地得出sin()=sin+
sin。由定理“平面內(nèi)兩直線同時垂直于第三條直線,則這兩條直線平行”到命題“空間內(nèi)兩直線同時垂直于第三條直線,則這兩條直線平行”屬“推廣”行為,可惜不成功。但是,該定理到命題“空間內(nèi)兩直線同時垂直于一個平面,則這兩條直線平行”不是推廣,而是類比,并且成功了。以上各例表明:
類比的確可以幫助學生發(fā)現(xiàn)有意義的真命題,并且,學生一旦養(yǎng)成了類比的習慣,掌握了一定的方法要領,思路就會變寬,思維就會變活躍。因此,類比是每一個期望自己有所發(fā)現(xiàn)的學生必須具備的一種方法。
類比和推廣是有區(qū)別的。
類比所需要的想象力,往往由背景所引發(fā)。類比所需要的完善性,也往往以背景為基礎,絕不能瞎想硬套。然而,在同一背景下,各人的反應卻可以大不相同。由此可見,思維的方式、思維的習慣、思維活躍程度等等,往往同學識廣博程度一樣重要。
類比總是類比,類比不等于雷同。關(guān)于某一類對象成套定理體系,類比到另一類對象時,有些命題的真假性被破壞是不足為奇的。
教師在教學中進行類比活動,必須注意以下三方面:
類比法的基礎在于客觀世界的相對穩(wěn)定性,帶來了各種事物的聯(lián)系的多樣的統(tǒng)一,但類比法除了同構(gòu)類比和一部分實質(zhì)類比聯(lián)想之外,可靠性較小,中學生又容易自覺或不自覺地進行各種各樣的類比,有的類比是應當及時否定的。
幫助學生抓住類比根源和類比目標。分清類比根源,主要是要確認對應“相似”元素和對應的“相似”關(guān)系。如三角形三個內(nèi)角的平分線交于一點,這個點是內(nèi)切圓圓心,類比到三棱錐的各個二面角平分面交于一點,這個點是三棱錐的內(nèi)切球心。
要使學生認識到類比出來的結(jié)論還需要通過邏輯論證的檢驗,結(jié)論或者得到證明而被肯定,或者被推翻。
類比法在各種邏輯推理中,是最富有創(chuàng)造的一種方法。這是因為類比法不限于在同類事物中進行對比,也不必像演繹法那樣,受一般原理的限制,亦不必像歸納法一樣,需要考慮歸納材料的個數(shù)。使用類比,可以跨越各個種類進行不同種類事物的類比,可以比較本質(zhì)的特征。它比之歸納,更富有想象,因而具有較強的探索和預測的作用。
(作者單位:江蘇省丹徒中等專業(yè)學校)