习题演绎 有效推理:问题解决能力的提升策略新探
摘要
关键词
归纳推理;推理解释;推理意识
正文
推理意识是小学数学核心素养要素之一,在《数学课程标准(义务教育)》提出:推理意识主要是指对逻辑推理过程及其意义的初步感悟。在小学数学教学中,通过简单的归纳或类比,猜想或发现一些初步的结论,通过法则运用,体验数学从一般到特殊的论证过程,从而加强学生的数学思维能力,培养学生的逻辑思维能力。同时,也能够拓展学生的思维视野,有助于养成讲道理、有条理的思维习惯,增强交流能力,为日后发展他们的创造力打下良好的基础。
在小学数学教育中,培养学生的推理意识是非常重要的一部分。推理意识的培养有助于提高学生的数学素养,帮助他们更好地理解和应用数学知识。然而,往往在我们实际教学中存在一些问题,如教学方法单一、教学内容枯燥等,一定程度上限制了学生推理意识的培养。
数学解题的思考过程,就是一次次的微型推理,有些严谨,有些较随意,但是数学是一门讲逻辑的学科,本文就是利用有效推理解题来提升学生的逻辑思维能力,培养学生的推理意识,初步尝试推理过程,可以提升学生的问题解决能力,促进学生的数学素养和思维能力的发展。
一、流程操作,学会有效推理
通过举例来发现规律,是小学阶段使用较多的推理方法,让学生从许多个别的事物中概况出一般性的原理或结论。本文以在学习了三角形和四边形内角和的知识后,探索有一道求“多边形内角和”的习题为例,在举例中发现规律,并用自己的语言描述规律,将得到的规律去验证、运用和拓展,从特殊到一般,再从一般到特殊的操作流程中养成推理意识。
【案例1】
在学生已探索获知“四边形内角和是360度”基础上,来研究多边形的内角和。
教师首先让学生回忆 “四边形内角和是360°”探索过程,最终发现可以通过连接对角线,把四边形分成最少的两个三角形,计算出“四边形的内角和是360°”最为简便。于是让学生思考,如果图形的边数继续增加,比如:五边形、六边形、七边形和八边形……它们的内角和会是多少度呢?让学生去探索。
1.简单应用,例举算例
学生在之前的经验基础上,连接五边形、六边形、七边形和八边形的对角线,分割成若干个三角形,并根据分成的三角形的个数得到要这些多边形的内角和。(图1)
(图1)
2.比较异同,发现规律
接着,教师请学生观察表格中填写的数据,来发现是否有规律。
学生竖得观察表格得到,多边形内角和是180゜×2,×3,×4,×5,×6,有顺序下来的。
教师让学生解释180゜×2,×3,×4,×5,×6,分别的意思。
学生根据把多边形成分的三角形的个数解释到:180゜×2是把四边形分成2个三角形,所以它的内角和是180゜×2,180゜×3是把五边形分成3个三角形,所以它的内角和是180゜×3,180゜×4是把六边形分成4个三角形,所以它的内角和是180゜×4,其他七边形和八边形依此类推。
教师追问:那么也就是说这些多边形内角和,与它的什么有关系?
学生自然得到:多边形内角和与它的分成的三角形个数有关。并且还发现分成三角形的个数比边数每次都要少2。
到底是怎样的一种规律呢?教师鼓励学生用自己的语言或方式来表达。
3.多样表征,提炼规律
学生经过找规律,知道了边数、三角形和内角和之间的关系,接下来让学生用自己喜欢的方式来表达规律。
方法1——用字母表示:多边形内角和=180゜×(n-2)
追问:“n”表示什么?得到“n”指多边形的边数。
方法2——用文字表示:多边形内角和=(边数-2)×180゜
集中讨论:用文字和字母都可以,但是为什么“边数要减2”。
得到:边数减2是因为在计算多边形内角和时,需要减去多边形的一个顶点,因为这一点的两个三角形重复计算了。所以在实际使用这个公式时,需要将边数减去2,以消除顶点的重复计算。 这样得到的内角和就是所有内角之和,而不是顶点之和。
4.实践操作,验证规律
找到规律后,教师鼓励学生通过习题实践,来验证规律。
让学生画一个十八边形的图形,来验证多边形内角和的规律是否正确。再从一般到特殊,逻辑推理过程更严密。(图2)
(图2)
5.解决问题,运用规律
教师出示左图,问:我把这个四边形分成了4个三角形,那它的内角和应该是180゜×4=720゜, 你们同意吗?
学生用得到的结论进行运用,知道四边形内角和是360°,于是
学生指出图中哪些角不算(如图) 得到:720゜-360゜=360゜。
6.深度学习,拓展规律
一般情况下,当学生掌握了运用规律的程度时差不多了,但是对于有些学生来说,渴求更深层次的知识学习。深度学习更加可以促进学生在探索过程中掌握数学学习的规律,并运用有关知识来解决问题。同时,深度学习还可以成为学生在学习过程中把握事物的规律,理解数学知识的本质,用数学思维来分析问题的一种重要方式。
拓展题:
【阅读材料】
外角就是三角形中一条边与另一条边的延长线组成的角。下图三角形中,
∠1、∠2、∠3是三角形ABC的三个内角,∠4、∠5、∠6是它的三个外角。三角形的外角和是多少呢?我们一起来研究一下!
因为∠
1+∠4=180゜,∠2+∠5=180゜,∠3+∠6=180゜
所以 三角形的内角和+外角和=3×180゜=540゜,
又因为 三角形的内角和=180゜,
所以 三角形的外角和=540゜-180゜=360゜。
【解答应用】
(1) 求四边形的外角和
因为
四角形的内角和+外角和=4×180゜=720゜,
又因为 四角形的内角和=180゜,
所以 四角形的外角和=_____________________。
(2) 求五边形的外角和
因为
五角形的内角和+外角和=________________,
又因为 五角形的内角和=( )゜,
所以 五角形的外角和=_____________________。
(3) 请根据前面的推导过程,完成六边形外角和的探究过程吧!

(4) 你发现多边形的外角和有什么规律呢?
出示这题拓展题,让学生用刚学会的归纳推理过程,再次探索多边形外角和就很顺理成章了。本题让学生要先读懂外角的定义,明白外角和的推理过程,并且独立进行推导,进一步培训学生的数学阅读与理解能力,自主学习能力和推理论证能力。
通过求“多边形内角和”练习题的探索,在简单应用中例举算例,比较异同中发现规律,多种表征中描述规律,实践操作中再验证规律,解决问题中再次运用规律,深度学习中拓展规律。学生经历发现规律的流程操作,应用规律并解决问题的过程中形成推理意识,并进行有效推理。(图3)
(图3)
二、有效推理 合理解释问题
有效推理,合理解释不仅能够帮助学生提升数学学习能力,还能激发学生的创新思维。本文在运算律的练习中进行合情推理做一些探讨,让学生在猜测和验证的过程中进行推理解释,培养学生观察力、分析力和判断力,为他们的推理能力发展奠定坚实基础,养成良好的推理意识。本文以是否存在学生认为的“除法分配律”练习题为例,让学生经历猜测验证的有效推理,从而进行合理解释。
【案例2】
1.知识迁移,真能顺理成章?
在学习乘法分配律时,我们利用归纳推理得到了乘法分配律的计算公式:a×b+a×c=a×(b+c)。 在练习中,出现了“120×8+120×2 120÷8+120÷2”这两题同时出现,错误率非常高。(图4)
(图4)
第一题学生知道利用乘法分配律来计算非常方便,于是知识进行迁移得到他们认为的“除法分配律”。于是我们进行下面题目的猜想与验证,再来判断120÷8+120÷2的结果。
2.猜测验证,能否解释结果?
实例:
丽丽说:通过学习,我知道了a×b +a×c=a×(b+c),
我猜想:a÷b+a÷c=a÷(b+c)(b≠0,c≠0)。
你觉得我的猜想正确吗?
先让学生解读题意,说一说,怎么去验证你的猜想?
经过这么长时间的数学学习,学生能想到用学习乘法分配律的方法来验证自己的猜想——举例说明,如果猜测不成立的话,举个反例就能推翻猜测。(图5)
(图5)
现在我们再来看看120÷8+120÷2的结果是12对吗?学生根据上面的结论就知道这样的结果是错误的。所以在除法简便运算中,不存在a÷b+a÷c=a÷(b+c),遇到a÷b+a÷c的题时,我们要遵循运法顺序法则进行计算“既有乘除法、又有加减法,先算乘除法,再算加减法”。
是的,在数学中,如果一个说法是不正确的,我们只需要一个反例就可以进行合理解释,如果一个说法是正确的,我们需要很多种情况去证明它的正确性。如果找不出反例,只能说明这个说法是正确的。如果有一天找到反例了,那么原来认为对的说法就错了,要改变原来的想法。
3.灵活运用,可有正确结果?
于是出现:120÷8+200÷8
师又怎么计算呢?
现在学生就“老实”了,根据运法顺序法则进行计算,
得到120÷8+200÷8
=15+25
=40
师反问:“120÷8+200÷8 =(120+200)÷8”,可以吗?
学生再次用“猜测验证”的方法再次进行推理解释,得到120÷8+200÷8 =(120+200)÷8=40,结果与120÷8+200÷8=15+25=40相同。学生再举例来证明
a÷c+b÷c=(a+b) ÷c是否正确。再让学生想想能否举出反例,经过学生举出证实没有反例,证明a÷c+b÷c=(a+b) ÷c是正确的。
通过本题练习的研究,让学生用猜测验证进行有效推理,引发学生的深层次思维,自觉地以数学特有的思维方式去观察生活、发现数学规律,并解决问题。
三、习题演绎 据理解决问题
在解决问题过程中,经常会遇到信息量较多的问题,这需要学生去斟酌每一条数学信息的,给解题带来很大困难。本文以“求平均数”的综合问题为例,让学生经历从问题出发找有用的数学信息,从提出问题到解决问题的思维模式中,体现思路清晰的分析、推理过程,帮助学生提高思维能力,培养逻辑思维能力。
【案例3】
小君看一本书,前3天每天看了57页,后4天共看了172页,刚好看完。她平均每天看多少页?
错题展示:
(57+172)÷(3+4)
=229÷7
=32(页)……5(页)
分析原因:
本题是求平均数,是学习“平均数”第一课时之后的一道练习,本题涉及的数学信息比较多,容易导致学生读题不仔细或审题不清,理不清这些数学信息的数量关系,直接用求平均数的计算公式套用一下,从而得到错误答案。
解决方案:
像这样的题目,我们可以根据求“平均数”的计算方法,即“平均数=总数量÷总份数”进行计算,也就是从这个计算公式出发,去寻找所需要的“总数量”和“总份数”。也就是从问题出发,找相关数学信息从而解决问题。
师提供多种形式帮助学生来找信息。
形式一:分解多个子问题来解决问题。
问题1:前3天共看了多少页?
问题2:7天共看了多少页?
形式二:连线来解决问题。
总天数 57×3
前3天共看的页数 57×3+172
7天共看的页数 3+4
形式三:画线段图来解决问题。(图6)
(图6)
不管用怎么样的形式,都帮助学生理清“每天看”和“共看”的意思,找到数量关系,从而解决了求平均数中的“总数量”。学生们一下子受到了启发,思路打开,突破了本题的难点,潜移默化地形成了 “问题出发找数学信息”解题过程的思路,学生在多种形式的表示下,把最终问题转化成多个简单的小问题,从而形成“提出问题——解决问题”的推理意识。
四、推理分析,提升问题解决能力
学生在经过习题中的推理流程,合理解释和分析推理的过程,潜移默化中具备了推理意识,有一定的初步推理,在遇到比较难的练习或与生活息息相关的练习时,能将养成数学素养发挥出来,进行解决问题,获得学习效果。
1. 有效推理:使学生具有正确解题能力
数学课堂需要为学生提供探索的空间,学生在养成初步推理后,在解决问题常见的推理题时,可以采用列出条件与规律、运用逻辑推理、运用图表或图像以及利用逻辑规律和常识等方法。当然,在实际解题中,我们还需要进行充分积累经验,通过合理的推理过程得到正确的结论,有助于我们更好地理解和解决问题。
2. 思维严密:使学生具备完整解题能力
思维严密,完整解题是学习和解决问题的关键。学生在养成初步推理后,解题前能仔细读题,将题目中的信息进行分类,以确定题目涉及的知识点;明确题目要求,理解问题的本质,把握题目中的关键词;根据题目所给信息,构建解题框架,将题目中的信息与知识框架相对应,逐步解题;在解题过程中,要全面分析问题,尽可能多角度思考,以避免遗漏可能的解;按照逻辑推理,从已知信息出发,逐步推导得到结论。如果遇到困难,可以尝试逆向思考,从结论出发,反向推导以寻找线索;在得出答案后,要验证所得结果是否符合问题要求,是否具有合理性和正确性;书写整洁有序可以帮助保持思维流畅,同时有助于他人理解。经过完整解题,让学生的思维更严密。
3. 思路拓宽:使学生获得多样解题能力
思路拓宽,多元解题是在数学学习中掌握的重要能力。学生在养成初步推理后,学生思路拓宽,会用不同的角度去看待问题,用不同的思维方式去找到新的解题路径。在具体解题时,学生会用多角度思考、利用想象力、尝试新方法、交流和分享、实践和实验、在多元解题方法中找到问题的最佳解题方案。在不断地实践与探索中,不断提高自己的解题水平,迎接各种挑战。
总之,培养小学生数学推理意识是一个系统过程,需要教师在教学实践中不断探索和创新,本课题运用多种方法、多种策略在习题教学实践中,培养小学生数学推理意识,提高解决数学问题的能力,帮助他们更好地理解和应用数学知识,为未来的数学学习奠定坚实的基础。
参考文献:
[1] 中华人民共和国教育部制订.义务教育数学课程标准(2022年版)[M].北京:北京师范大学出版社.2022.4
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