推理能力在初中数学教学中的培养策略初探

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高振龙

山东省兰陵县第三中学

摘要

培养学生的推理能力是初中数学教学中的重要教学目的。随着教育改革的全面推进,新教材纠正了旧教材那种过分强调推理的严谨性,以及渲染逻辑推理的重要性,而是提出了新的观点“合理推理”是新教材的一大特色。本文就新时代下的初中数学教学中学生推理能力的培养做初步探索。


关键词

推理能力 初中数学教学 培养策略

正文


长期以来,中学数学教学一直强调教学的严谨性,过分渲染逻辑推理的重要性而忽视了生动活泼的合情推理,使人们误认为数学就是一门纯粹的演绎科学。 事实上,数学发展史中的每一个重要的发现,除演绎推理外,合情推理也起重要作用,如哥德巴赫猜想、费尔马大定理、四色问题等的发现。其他学科的一些重大发现也是科学家通过合情推理、提出猜想、假说和假设,再经过演绎推理或实验得到的。因此,我们不仅要培养学生演绎推理能力,而且要培养学生合情推理能力。《标准》要求学生“能通过观察、实验、归纳、类比等获得数学猜想,并进一步寻求证据、给出证明或举出反例。”也就是要求学生在获得数学结论时要经历合情推理到演绎推理的过程。合情推理的实质是“发现—猜想”,因而关注合情推理能力的培养有助于发展学生的创新精神。当然,由合情推理得到的猜想,需要通过演绎推理给出证明或举出反例否定。合情推理的条件与结论之间是以猜想与联想作为桥梁的,直觉思维是猜想与联想的思维基础。培养学生善于合情推理的思维习惯是形成数学直觉,发展数学思维,获得数学发现的基本素质。因此,在数学教学中,既要强调思维的严密性,结果的正确性,也要重视思维的直觉探索性和发现性,即应重视数学合情推理的合理性和必要性。充分发挥课堂教学的作用,渐进而有序地培养数学合情推理能力,提高学生素质,促进学生健康、全面地发展。

培养数学推理以演绎推理为基础,而数学结论的得出及其证明过程是靠合情推理才得以发现的。那么什么是合情推理呢?它是由一个或几个已知判断推出另一个未知判断的思维形式,合情推理是根据已有的知识和经验,在某种情境和过程中推出过能性结论的推理。合情推理就是一种合乎情理的推理,主要包括观察、比较、不完全归纳、类比、猜想、估算、联想、自觉、顿悟,灵感等思维形式。合理推理所得的结果是具有偶然性,但也不是完全凭空想象,它是根据一定的知识和方法,做出的探索性的判断。因而在平时的课堂教学中培养学生的合情推理是一个值得深思的课题。

当今教育改革正在全面推进。培养学生的创新意识和创新能力是大家公认的新教改的宗旨。合情推理是培养创新能力的一种手段和过程。人们认为数学是一门纯粹的演绎科学,这难免太偏见了,忽视了合情推理。合情推理和演绎推理相辅互相成的。在证明一个定理之前,先得猜想。

发现一个命题的内容,在完全作出证明之前,先得不断检验,完善,修改所提出的猜想,还得推测证明的思路。合情推理的实质是:”发现到猜想”。牛顿早就说过;”没有大胆的猜想就没有伟大的发现。”著名的数学教育家波利亚早在1953 年就提出:”让我们教猜测吧?’先测后证一这是大多数的发现之道”。因此在数学学习中也要重思维的直觉探索性和发现性,即应重视数学合情推理能力的培养

一、恰当创设情境,引导学生观察

合情推理并非盲目的、漫无边际的胡乱猜想. 它是以数学中某些已知事实为基础,通过选择恰当的材料创设情境,引导学生观察.Euler 曾说过:“数学这门科学,需要观察,还需要实验.”观察是人们认识客观世界的门户. 观察可以调动学生的各种感官,在已有知识的基础上产生联想,通过观察还可以减少猜想的盲目性. 同时观察力也是人的一种重要能力. 所以在教学中要给学生必要的时间和空间进行观察,培养良好的观察习惯,提高观察力,发展合理推理能力。

二、精心设计实验,激发学生思维

Gauss 曾提到过,他的许多定理都是靠实验、归纳法发现的,证明只是补充的手段. 在数学教学中,正确地恰到好处地应用数学实验,也是当前实施素质教育的需要. 著名的数学教育家George Polya 曾指出:“数学有两个侧面,一方面是欧几里得式的严谨科学,从这方面看,数学像是一门系统的演绎科学;但是另一方面,在创造过程中的数学更像是一门实验性的归纳科学”,从这一点上讲,数学实验对激发学生的创新思维有着不可低估的作用。

三、仔细设计问题,激发学生猜想

数学猜想是数学研究中合情的推理,是数学证明的前提. 只有对数学问题的猜想,才会激发学生解决问题的兴趣,启迪学生的创造思维,从而发现问题、解决问题. 数学猜想是在已有数学知识和数学事实的基础上,对未知量及其规律做出的似真判断,是科学假说在数学的体现,它一旦得到论证便上升为数学理论. 牛顿有一句名言:“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现.”数学家通过“提出问题—分析问题—作出猜想—检验证明”,开拓新领域,创立新理论. 在中学数学教学中,许多命题的发现、性质的得出、思路的形成和方法的创造,都可以通过数学猜想而得到. 通过猜想不仅有利于学生牢固地掌握知识,也有利于培养他们的推理能力。

四、营造民主气氛,培养数学猜想能力

 教学中营造民主氛围,让学生敢于猜想。营造和谐民主、生动活泼的学习气氛能使学生的精神振奋,思维活跃,学生才可能无拘束地去猜想。当学生猜想时,不能因为学生讲不清其中的道理而指责学生“瞎猜”、“胡说八道”,而应该耐心地倾听他们的发言,对于他们猜想中的合理成分要给予充分地肯定,同时要容忍学生因一时的“发现”或“成功”而出现短暂的“忘乎所以”,这样学生就不会有所顾虑,遇到新问题时便敢于猜想。

教师要根据教学内容有计划地教给学生提出猜想的方法。一是借助观察,运用归纳提出猜想。观察与实验是数学发现的重要手段,在教学中我们可以通过组织学生开展剪一剪、量一量、做一做等实验活动,然后运用归纳法对这些具体实例或学习材料进行观察、分析,找出蕴含在其中的共同特征,进而合理地提出有关结论、方法等方面的猜想。二是借助联想,运用类比提出猜想。就是运用类比的方法,通过比较研究对象或问题某些方面的相似性作出猜想或推断。学生掌握了运用类比进行联想提出猜想的研究方法,可以在学习中做到举一反三、触类旁通。

    五、渗透逻辑推理知识提高逻辑思维能力

教师在指导学生循序渐进地学习数学基础知识的同时,适时地介绍有关逻辑的基本知识,要求学生有意识地去领会、理解并逐步掌握这些逻辑思维的基本形式和方法,保证思维的正确性和合理性。这样还可以使学生加深对己学过概念、命题、方法的理解,有利于今后的学习。例如,结合教学内容,适时地介绍概念定义的方式、概念的正确分类方法、推理与证明的规则等,就可以防止学生出现逻辑错误,逐步提高逻辑思维能力。

六、挖掘推理素材,拓宽推理训练途径。

在日常生活中也经常需要判断和推理,如早晨起床发现屋外地面有积水,由此可断定昨晚下了一场雨,这个判断就蕴涵着反证法。许多游戏活动也需要推理,如学生在下棋时需要判断、分析、选择,要用到推理。因此教师除了在教材中挖掘推理素材外,还要在生活中寻找推理的素材,让学生在提高推理能力的同时,也能感受到生活、活动中蕴含着数学道理,养成善于观察,勤于思考的习惯。

荷兰著名数学教育家弗赖登塔尔指出:反思是数学思维活动的核心和动力。对自己的数学活动过程进行反思和自我调节实际上是一个独立思考、推理的过程。因为“跳出来”审视自己的活动,需要综合考虑,严密思考,本质上就是一个分析、推理的过程。因此在教学中教师要注意培养学生的反思和调节能力,以提高学生的推理能力。在培养学生反思能力方面,教师要重视引导学生做到课堂上反思、课后反思、单元小结反思,引导学生通过“反思型数学日记”训练学生的反思习惯,在教学中要注意收集和总结学生在数学活动中发生错误的典型材料,在教学中有针对性地设计反思性问题,并鼓励学生现身说法,开展积极的评论和研讨等。

总之,数学教学中对学生进行合情推理能力的培养,对于我们教师,能提高教学效率,增加课堂教学的趣味性,优化教学条件,提升教学水平和业务水平。对于学生,它不但能使学生学到知识,会解决问题而且能使学掌握在新问题出现时该如何应对的思想方法。


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