蘭玥
摘 要 本文闡述了培養(yǎng)學生直覺思維的重要性,并說明如何在日常數(shù)學教學中培養(yǎng)數(shù)學直覺思維的幾點作法。
關(guān)鍵詞 數(shù)學直覺思維 數(shù)學直覺思維的重要性 培養(yǎng)學生數(shù)學直覺思維的方法
中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:A
隨著科學的發(fā)展,直覺思維在科學認識中活動的作用越來越為人們所關(guān)注。愛因斯坦說:“我相信直覺和靈感?!迸砑永找舱f:“邏輯用于論證,直覺可用于發(fā)明。”由于數(shù)學直覺思維有著邏輯思維所不可替代的重要作用,因此直觀感知、直覺猜想等數(shù)學直覺思維的培養(yǎng)在高中數(shù)學教學中有著特殊的意義,它有利于學生自主探索、動手實踐、合作交流、閱讀自學等數(shù)學學習方法和學習能力的形成。
但是由于抽象性、嚴密性和精確性等數(shù)學自身所具有的特點,長期以來我們總認為只有嚴格的邏輯思維對數(shù)學學習才有作用,這往往容易掩蓋直覺思維的光芒。同時,數(shù)學教師由于自身長期接受邏輯思維的訓練,也容易忽視直覺思維的作用,這就使得在教學過程中,學生對自身的直覺思維渾然不覺,而這種過分重視邏輯推理的思維模式,有時使數(shù)學學習的過程變得艱深而枯燥,學生得不到數(shù)學思維的真正樂趣。
徐利治教授說過:“數(shù)學直覺是可以后天培養(yǎng)的,實際上每個人的數(shù)學直覺也是不斷提高的。” 在中學的數(shù)學教學中幾乎每部分的內(nèi)容都可以滲入直覺思維,下面談談如何在日常數(shù)學教學中滲透數(shù)學直覺思維的培養(yǎng)的幾點作法。
1用經(jīng)驗觸發(fā)直覺
“直覺并不是一種神秘的,非理性的認識能力,它的產(chǎn)生有其客觀基礎(chǔ),是建立在邏輯思維、形象思維和實踐活動基礎(chǔ)上的一種思維認識方式,它以理智的長期醞釀和經(jīng)驗的長期積累為前提。”一般來說,經(jīng)驗越豐富,,基礎(chǔ)越扎實,“潛能”就越大,直覺思維能力就越強。因此,在數(shù)學教學中要引導學生有目的的實踐,有意識的總結(jié)經(jīng)驗,并充分的利用經(jīng)驗,使自己的直覺思維能力的發(fā)展有一個堅實的基礎(chǔ)。
例1:解不等式
分析:本題可化為不等式組求解,但比較麻煩。根據(jù)我們已有的經(jīng)驗知道是不等式的解集。于是利用這個經(jīng)驗,產(chǎn)生直覺把原不等式化為,通過化簡得到。很快就得到了結(jié)論。
2用美感引導直覺
一般認為美的意識和美感是數(shù)學直覺思維的本質(zhì)。數(shù)學中美的含義是豐富的,它主要表現(xiàn)為:對稱性、簡單性、和諧性。數(shù)學美的觀點一旦與具體數(shù)學問題想結(jié)合,我們就可以憑借原有的知識和經(jīng)驗產(chǎn)生審美直覺,從而確定正確的研究方向。因此,我們在教學過程中要多引導學生發(fā)現(xiàn)美、欣賞美,提高學生的審美能力,這有利于培養(yǎng)學生對數(shù)學對象間關(guān)系的直覺意識,提高他們的直覺思維能力。
例2:在二項式定理教學中,我們可以先給出楊輝三角的前面5行,讓學生感知它結(jié)構(gòu)的對稱美,憑直覺寫出它的下面幾行,并由此得出二項式定理。同時,由于數(shù)學公式的簡單美,就促使學生思考利用連加號來表示二項式定理。這樣的教學設計喚起了學生的審美意識,使學生的數(shù)學直覺有更多的展示空間。
3用整體觀點誘發(fā)直覺思維
直覺思維是充分調(diào)動自己的知識經(jīng)驗,對思考對象進行整體上的考察,并通過合理的猜想而做出的大膽的假設,它省去了中間的分析推理環(huán)節(jié),側(cè)重于整體上的把握。因此,培養(yǎng)學生的整體思維意識是提高學生直覺思維能力的重要途徑。
例3:對32541這個五位數(shù),能否改變各個數(shù)字的位置,把它變?yōu)橐粋€五位數(shù)的素數(shù),如果能,一共有幾種方法;如果不能,說明理由?
分析:學生的一般思路:先排除個位數(shù)字是2,5,4的情況,再逐一考察剩下的情形,篩去不符合的。 但如果從整體上考察3,2,5,4,1這五個數(shù)字,由3+2+5+4+1=15,便“一眼看出”不論怎樣改變數(shù)字的位置,排出來的五位數(shù)一定是3的倍數(shù),而不是素數(shù)。
4用聯(lián)想喚醒直覺
直覺思維是根據(jù)問題情境,通過對現(xiàn)有知識的靈活變通,使得思維處于一種“轉(zhuǎn)向思考”的狀態(tài)中。通過聯(lián)想,可以將已有的知識經(jīng)驗與問題信息聯(lián)系起來,從直覺感知中得到某種預感,然后再進行邏輯推理和證明,進而使問題得到解決,這樣就能使學生的數(shù)學直覺思維得到恰如其分的運用,為學生直覺思維的培養(yǎng)提供了良好的機會,于是聯(lián)想將直覺思維喚醒了。
例4:函數(shù) ,的最小值為,求數(shù)列通項式。
分析:思路一:要求數(shù)列的通項公式就要先求函數(shù)的最值,而函數(shù)的最值可以利用求導數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,然后根據(jù)單調(diào)性求最值。這種思路雖然較容易想到,但解題過程較為繁雜。
思路二:聯(lián)想到以前處理帶根號的問題用平方的方法,直覺得將其整理、平方,轉(zhuǎn)化為方程在給定區(qū)間上有解的問題:
思路三:此式不僅含有根號,還有平方再加1這個結(jié)構(gòu),于是聯(lián)想到了三角中的正切與正割的關(guān)系,就嘗試用三角換元,后來還聯(lián)想到用斜率來處理,于是問題的計算量大大的減小了。令,則,
問題轉(zhuǎn)化為求點與點(2n,0)的直線的斜率的相反數(shù),如圖,直線與圓相切時斜率最大,可求出此時斜率為。
思路四:此式含有和x,由根號聯(lián)想到了平方,它們的平方和為,它們的平方差為常數(shù)1,由平方和,又聯(lián)想到了柯西不等式,而柯西不等式是,出現(xiàn)的是平方和,如果出現(xiàn)平方差就好了,而
5用合情推理發(fā)展直覺
G·玻利亞在《數(shù)學與猜想》中說 “為了取得真正的成就,必須學會合情推理,即是數(shù)學猜想,數(shù)學猜想是一種直覺思維,利用它不僅可以預測解決現(xiàn)有問題的思路,而且可以提出有價值的問題。”在課堂教學中有意識地對學生進行一些不完全歸納推理、類比推理的訓練,讓學生經(jīng)歷由數(shù)學直覺思維得到數(shù)學發(fā)現(xiàn)的過程,提高他們對數(shù)學的學習的熱情和信心。
6用反思彌補直覺
由于直覺的結(jié)論具有不確定性,它可能是錯誤的結(jié)論,也可能是偉大的發(fā)現(xiàn),這就需要我們給予其必要的證明和實踐檢驗。因此,要養(yǎng)成學生反思的習慣,以彌補直覺思維的“缺陷”:一是為了發(fā)現(xiàn)錯誤的直覺認識,從正面引導學生重新思考,二是為了避免出現(xiàn)以直覺代替論證的情況。
數(shù)學直覺思維能力的培養(yǎng)有助于學生培養(yǎng)思維的敏捷性,靈活性和獨創(chuàng)性,用整體思維的方法去把握問題解決的方向,這有利于創(chuàng)造型人才的培養(yǎng)。同時,數(shù)學直覺思維和邏輯思維并不是對立的,在邏輯思維中蘊含著直覺思維;直覺思維又以邏輯思維為前提。在數(shù)學教學中必須二者并重,在培養(yǎng)數(shù)學邏輯思維的同時應加強對學生直覺思維能力的訓練,讓直覺思維與邏輯思維相輔相成。
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