摘 要:概念和應(yīng)用是數(shù)學(xué)思維必不可少的兩樣基礎(chǔ),深度理解“定義”,并掌握“公式”是真正學(xué)好數(shù)學(xué)的基本功,而不是靠題海和訓(xùn)練套路的。
關(guān)鍵詞:直覺(jué);抽象;數(shù)學(xué)思維
思維是人們根據(jù)已知條件,依托已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),對(duì)未知的客觀事物的間接反映,是認(rèn)識(shí)過(guò)程的高級(jí)階段,即以感知為基礎(chǔ)又超越感知的智力活動(dòng)。數(shù)學(xué)思維是一種有序的、有系統(tǒng)的思考,是層層遞進(jìn)地觀察、猜想、探索和發(fā)現(xiàn)事物規(guī)律的邏輯思維。
一、 軟件畫(huà)圖激發(fā)直覺(jué)思維
直覺(jué)思維是沒(méi)有經(jīng)過(guò)完整的分析過(guò)程和嚴(yán)密的邏輯推理,憑借靈感快速理解,仰仗頓悟作出判斷的非邏輯思維。記得我從理科考場(chǎng)走出來(lái)時(shí),聽(tīng)見(jiàn)學(xué)生議論著(2018年全國(guó)Ⅰ理科16)已知函數(shù)f(x)=2sinx+sin2x,則函數(shù)f(x)的最小值是 ,很多學(xué)生說(shuō)他們的答案是0。為了驗(yàn)證他們的答案,我利用手機(jī)中函數(shù)的圖像,發(fā)現(xiàn)最小值不是0。
平時(shí)我們可以在數(shù)學(xué)軟件geogebra的在命令框中直接輸入f(x)=2sinx+sin2x,便得到函數(shù)的圖像,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)猜想錯(cuò)誤,激發(fā)了學(xué)生的探究的熱情。接著再在geogebra軟件的在命令框中直接輸入derivativef(x)=2sinx+sin2x,便得到f(x)的導(dǎo)函數(shù)圖像,引導(dǎo)學(xué)生如何由圖像想性質(zhì),經(jīng)歷如何用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)f(x)的最小值的過(guò)程。
二、 推理論證形成抽象思維
抽象思維是人們以概念為起點(diǎn)運(yùn)用分析、綜合、歸納、演繹方法去進(jìn)行邏輯推理的思維方式,主要用于代數(shù)方面。該題推理過(guò)程就是學(xué)生抽象思維的結(jié)果,具體如下:首先,讓學(xué)生知道該題是應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的最小值問(wèn)題,其次,在求解的過(guò)程中,讓學(xué)生明確函數(shù)的相關(guān)求導(dǎo)公式,函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)數(shù)符號(hào)的關(guān)系,由函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間和單調(diào)減區(qū)間求得函數(shù)的最小值點(diǎn),第三,求得相應(yīng)的三角函數(shù)值,最后代入求得函數(shù)的最小值。
代數(shù)推理方法1(直接求導(dǎo)):首先對(duì)函數(shù)f(x)=2sinx+sin2x進(jìn)行求導(dǎo),化簡(jiǎn)求得f′(x)=2cosx+2cos2x=2cosx+4cos2x-2=4(cosx+1)(cosx-12),由不等式f′(x)>0得函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為[2kπ-13π,2kπ+13π],k∈Z,由不等式f′(x)<0得函數(shù)的單調(diào)減區(qū)間為[2kπ+13π,2kπ+53π],k∈Z,比較函數(shù)的極值和端點(diǎn)值,從而確定函數(shù)的最小值。即當(dāng)x=2kπ-13π,k∈Z時(shí),函數(shù)f(x)取得最小值是-332。
代數(shù)推理方法2(換元后求導(dǎo)):首先引導(dǎo)學(xué)生對(duì)函數(shù)f(x)=2sinx+sin2x化同名,f(x)=2sinx(1+cosx)=2×2tanx21+tan2x2(1+1-tan2x21+tan2x2),
換元,設(shè)t=tanx2,則f(t)=2×2t1+t2(1+1-t21+t2)=8t(1+t2)2,求導(dǎo)化簡(jiǎn)得f′(t)=-8(3t2-1)(1+t2)3,確定出函數(shù)的減區(qū)間為(-∞,-33],[33,+∞),增區(qū)間為[-33,33],由函數(shù)的極值和函數(shù)圖像,得t=-33時(shí),函數(shù)f(x)取得最小值,
確定函數(shù)的最小值是-332。
以上過(guò)程正如張景中院士所說(shuō)“好的教材、好的讀物、好的老師,就應(yīng)當(dāng)向?qū)W生展示數(shù)學(xué)思維的美妙,引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)震撼感、力量感、解放感和科學(xué)之美”。
三、 日常積累拓寬數(shù)學(xué)思維
(一) 加強(qiáng)概念和應(yīng)用,提升直覺(jué)思維
數(shù)學(xué)解題是學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念、定理和公式的一種靈感和頓悟,是對(duì)學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)積累的數(shù)學(xué)知識(shí)的積累,對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)思考過(guò)程的一種提煉,是數(shù)學(xué)能力的一種升華。因此學(xué)生要熟悉概念、公式和定理的使用條件,結(jié)合自身的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),提升直覺(jué)思維作出正確的判斷。
(二) 加強(qiáng)知識(shí)網(wǎng)絡(luò),培養(yǎng)思維導(dǎo)圖
加強(qiáng)各模塊間聯(lián)系,構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò),搭建橋梁在原來(lái)認(rèn)為毫無(wú)關(guān)聯(lián)的各章節(jié)知識(shí)或諸理論分支之間,往往可以覺(jué)察到某種統(tǒng)一性或相關(guān)性,進(jìn)一步溝通內(nèi)化,拓展學(xué)生眼界,讓學(xué)生形成思維導(dǎo)圖。
(三) 加強(qiáng)數(shù)形結(jié)合,培養(yǎng)思維敏銳
學(xué)生的觀察力和觀察角度與其的直覺(jué)息息相關(guān),觀察力敏銳的學(xué)生,洞察事物本質(zhì),直覺(jué)思維出現(xiàn)的概率高,直覺(jué)效果非常好。數(shù)形結(jié)合激發(fā)學(xué)生的洞察力和頓悟力,而洞察力和頓悟力又是直覺(jué)思維的突出特點(diǎn),因此,平常解題中常常應(yīng)用數(shù)形結(jié)合,提高學(xué)生思維的敏銳。
總之,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的樂(lè)趣是學(xué)生思考之樂(lè),是挑戰(zhàn)之樂(lè)。產(chǎn)生數(shù)學(xué)思維的源泉在雙基和合理認(rèn)知結(jié)構(gòu),這就要求教師在平常教學(xué)中要幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)、熟練通法緊抓不放。只有掌握好數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本結(jié)構(gòu),掌握好數(shù)學(xué)的基本技能,強(qiáng)化基礎(chǔ)的同時(shí)滲透數(shù)學(xué)思想方法、特別是數(shù)形結(jié)合思想,抽象概括能力,提升空間想象能力,推理論證能力,數(shù)據(jù)處理能力,運(yùn)算求解能力的解題能力。注意幫助學(xué)生查缺補(bǔ)漏,舉一反三、觸類旁通,才能有助于學(xué)生的思維由單向型向多向型轉(zhuǎn)變,由直觀向抽象轉(zhuǎn)變,由粗糙向嚴(yán)謹(jǐn)轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力。
參考文獻(xiàn):
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作者簡(jiǎn)介:
陳錦平,福建省福州市,福建省福州高級(jí)中學(xué)。