石仙霞
[摘? 要] 直覺思維可以理解為運(yùn)用已有數(shù)學(xué)知識及經(jīng)驗(yàn),對問題進(jìn)行高度加工,從整體認(rèn)識問題、解決問題的思維過程. 直覺思維也常作為一個人數(shù)學(xué)思維能力,數(shù)學(xué)判斷能力高低的評判標(biāo)準(zhǔn),可見直覺思維在數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)中具有舉足輕重的作用. 因此,直覺思維的培養(yǎng)也變得勢在必行了.
[關(guān)鍵詞] 直覺思維;思維過程;思維能力
運(yùn)用直覺思維解題表面上看具有一定的偶然性,然而直覺思維的產(chǎn)生需要長期積累,其中蘊(yùn)含著豐富的知識經(jīng)驗(yàn)和敏銳的觀察力. 在教學(xué)中,教師要注重學(xué)生直覺思維的培養(yǎng),這樣才有利于學(xué)生“跳出”按部就班、循規(guī)蹈矩的推理過程,讓思維更自由、更開放,更具創(chuàng)造力. 同時,直覺思維是對問題的整體把握,具有無意識性,使思維更豐富、更廣闊,更具獨(dú)特性和創(chuàng)新性.
直覺思維是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中不可缺失的一部分,那么,如何讓直覺思維大放異彩呢?筆者根據(jù)幾個教學(xué)實(shí)例,淺談直覺思維在數(shù)學(xué)中的有效應(yīng)用,以其提醒師生重視直覺思維的培養(yǎng).
用直覺感知數(shù)字特點(diǎn)
數(shù)學(xué)題目千變?nèi)f化,如果都是通過常規(guī)的思路解題,顯然容易碰壁,那么要培養(yǎng)學(xué)生多元的解題思路,離不開直覺思維. 直覺思維也經(jīng)常應(yīng)用于選擇題中,因選項(xiàng)的加入及解題步驟的省略,有利于直覺思維的發(fā)展.
例1 已知四邊形的邊長分別為25,39,52,60,該四邊形外接于一圓,那么圓的周長為(? ? )
A. 62π B. 63π C. 64π D. 65π
題目分析:若想求圓的周長,需知曉圓的半徑,該題實(shí)為如何求多邊形的外接圓的半徑. 依據(jù)學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn),善用解三角形的方法求解,但用此方法解決該問題顯然行不通,需要另外尋找新思路. 此題為選擇題,選項(xiàng)也成了可以利用的條件,憑直覺可以感知解決該題的關(guān)鍵是已知條件里的數(shù)字和選項(xiàng)答案的數(shù)字信息,當(dāng)解題的重點(diǎn)落在數(shù)字上,勾股數(shù)的思路也被打開了. 經(jīng)過驗(yàn)證,“39,52,65”“25,60,65”為兩組勾股數(shù),顯然答案選擇D.
此題的解題重點(diǎn)是對數(shù)字特征的挖掘,尤其是勾股數(shù)的聯(lián)想需要學(xué)生對數(shù)字有高度的敏感度. 這種敏感度依賴于直覺,直覺的獲得雖然存在某種意義的偶然,但絕非憑空產(chǎn)生的,而是需要有扎實(shí)的基礎(chǔ)做保障. 因此,要培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維,需要著重培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基礎(chǔ)和敏銳的數(shù)學(xué)思維,這是一個長期的過程,絕不能急于求成,一蹴而就.
用直覺感知條件特征
對已知條件的理解是數(shù)學(xué)解題的關(guān)鍵,因?yàn)樗伎冀嵌炔煌?,有可能會出現(xiàn)不同的解法,直覺思維可能從無意識反應(yīng)成為解題的關(guān)鍵,教師要引導(dǎo)學(xué)生通過已知條件獲取更多信息,從而發(fā)現(xiàn)隱藏條件,輕松解題.
例2 如圖1,已知四邊形ABCD為凸四邊形,其中AB=AC=AD,∠BAD=80°,則∠BCD=________.
師:請大家探討一下可以如何求解.
生1:由AB=AC得∠ABC=∠ACB,同理∠ADC=∠ACD,則∠BCD==140°.
師:很好,生1利用等腰三角形的特性來求解,解題思路清晰、準(zhǔn)確. 那么還有其他的解法嗎?(問題提出后,學(xué)生有所困惑,教師繼續(xù)引導(dǎo))
師:由AB=AC=AD,我們能不能和圓建立聯(lián)系呢?
生2:以A為圓心,AB為半徑畫圓.
師:是這樣嗎?(教師展示圖2)
生3:是的.
師:圖形構(gòu)建好了,該如何解?
生4:由圖可知,∠BAD=80°,且∠BAD為圓心角,由此可知∠BCD為80°弧所對應(yīng)的圓周角,可得∠BCD==140°.
給出第一個解法后,教師又耐心地讓學(xué)生通過對圖形的感知,聯(lián)想到了圖2,根據(jù)圓心角及圓周角的相關(guān)知識進(jìn)行了第二種解法的探究. 在探究的過程中,培養(yǎng)了學(xué)生建模能力及空間思維能力,有利于學(xué)生數(shù)學(xué)思維的發(fā)展.
在教師的引導(dǎo)下,充分利用已知條件的特征進(jìn)行圖形建模,深挖隱含在已知里的條件,為解題提供方向. 在教學(xué)中,教師既是領(lǐng)導(dǎo)者,也是旁觀者;既要放權(quán)給學(xué)生,讓學(xué)生大膽地進(jìn)行假設(shè),也要及時地引導(dǎo)和鼓勵. 只有這樣,才能使學(xué)生體驗(yàn)更多的新方法,獲得新思維,收獲更多的喜悅和信心.
用實(shí)驗(yàn)法,體驗(yàn)創(chuàng)新
數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)法鼓勵學(xué)生主動參與,動手操作,親身體驗(yàn)學(xué)習(xí)的過程. 從而通過動手實(shí)驗(yàn)、認(rèn)真觀察、主動探究,發(fā)現(xiàn)內(nèi)在規(guī)律,獲得新知識,掌握新技能. 同時,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)法的應(yīng)用有利于開發(fā)學(xué)生的直覺思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神.
題目分析:此題中n是未知項(xiàng),直接計算毫無規(guī)律可言,那么要引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)法,借助固定值,去發(fā)現(xiàn)隱藏題目中的規(guī)律,從而進(jìn)行解題.
師:這個題型很多同學(xué)可能未接觸過,現(xiàn)在給一些提示,供大家參考. 因?yàn)楦鲾?shù)字里有n個9,直接運(yùn)算顯然行不通,現(xiàn)將n定義為固定值,通過假設(shè)的方法看看有沒有什么發(fā)現(xiàn). 假設(shè)n=1,2,3,合計為Sn. 現(xiàn)在請大家一起來驗(yàn)證,看看是否可以找到規(guī)律.
生1:假設(shè)n=1,則S1=9×9+19=100.
師:當(dāng)n=1時,因?yàn)橹当容^小,所以容易直接求出答案,隨著n值的增加,計算所需要的時間會更多,我們是否可以將生1的計算過程改寫一下呢?
生2:可以改寫為S1=(10-1)(10-1)+(20-1)=102.
師:很好,根據(jù)數(shù)字的特點(diǎn),有效地結(jié)合了完全平方公式,那我們繼續(xù).
生3:假設(shè)n=2,則S2=99×99+199=(100-1)(100-1)+(200-1)=1002.
師:若結(jié)合生1和生2的結(jié)論,是否可以將生2的結(jié)論進(jìn)一步轉(zhuǎn)化呢?
生4:1002=102×2.
師:很好,那么結(jié)合前面的結(jié)論對n=3進(jìn)行驗(yàn)證.
生5:假設(shè)n=3,則S3=999×999+1999=(1000-1)(1000-1)+(2000-1)=10002=103×2.
師:現(xiàn)在你們認(rèn)為Sn等于什么呢?
生6:Sn=10n×2=102n.
通過對特殊數(shù)的觀察,教師一步步地進(jìn)行有效引導(dǎo),最終完成了復(fù)雜的運(yùn)算. 在解數(shù)學(xué)題目時,經(jīng)常需要憑借直覺和經(jīng)驗(yàn)不斷嘗試,如本題中將生1計算過程的改造,以及對生2的結(jié)論進(jìn)行重新規(guī)劃,通過耐心地推敲,解決了問題. 在此過程中學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力也得到了充分的發(fā)展.
用數(shù)形結(jié)合法,另辟蹊徑
數(shù)形結(jié)合法將數(shù)更加形象化,使解題變得更加清晰,因而得到廣泛的應(yīng)用,那么如何引導(dǎo)學(xué)生通過“數(shù)”進(jìn)行“形”的聯(lián)想呢?
題目分析:若采用代數(shù)法進(jìn)行計算,顯然無從下手. 現(xiàn)將n進(jìn)行改寫,得n=a+(n-a)=b+(n-b)=c+(n-c)=d+(n-d). 由結(jié)論中等代數(shù)式的出現(xiàn),可聯(lián)想到勾股定理,沿著這個思路對代數(shù)式進(jìn)行圖形建模. 如圖3,設(shè)四邊形ABCD的邊長為n,則周長為4n,若可以證明四邊形ABCD的周長大于四邊形A1B1C1D1,則求證結(jié)論成立.
求解過程:如圖3,A1D=a,A1C=n-a,AB1=b,B1D=n-b,BC1=c,AC1=n-c,D1C=d,BD1=n-d. 由三角形三邊關(guān)系及勾股定理可知,該結(jié)論成立.
此題的求解過程巧妙,通過對代數(shù)式的觀察,憑借直覺巧妙地將題目進(jìn)行了圖形建構(gòu),將代數(shù)問題轉(zhuǎn)化為幾何圖形問題. 這樣借助圖形另辟蹊徑的解法,讓學(xué)生的思維更加靈活、興奮.
用反證法,發(fā)展逆向思維
反證法可以有效地引導(dǎo)學(xué)生換個思路、換個角度去思考,通過“間接證明”而得到原命題的結(jié)論,該方法的應(yīng)用對培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維有著重大的意義.
題目分析:至少有一個,那可能是第一個方程有實(shí)根,也有可能是第二個方程有實(shí)根,而且實(shí)根可能是一個還有可能是兩個,有實(shí)根的條件顯然較復(fù)雜. 若反面思考,則只有一種情況,即兩個方程都無實(shí)根,那么利用“反證法”解題顯然更輕松.
本題為開放性問題,若直接證明,情況復(fù)雜;而將“至少有一個”用“一個都沒有”來證明,顯然輕松了很多. “反證法”的運(yùn)用,發(fā)展了學(xué)生的逆向思維能力,也使直覺思維得到了進(jìn)一步的升華.
總之,數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)離不開直覺思維,科技的創(chuàng)新也離不開直覺思維. 因此,教師在教學(xué)中,主觀上要注重學(xué)生直覺思維的培養(yǎng),這樣才能使課程更有趣,學(xué)生學(xué)習(xí)更輕松.