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新课标下的数学教学需要“合情推理与数学活动”


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  关键词:数学的发展;思维方式的培养;兴趣、个性的发展;学习方式的转变

 

  数学家波利亚(G.Polya)指出的:数学有两个侧面,一方面它是欧几里得式的严谨科学,从这方面看,数学象是一门系统的演绎科学,但另一方面,创造过程中的数学,看起来象是一门试验性的归纳科学。这也呼应了柯朗(R.Courant)所说的——逻辑和直觉、分析和构造、一般性和个别性.数学是人类文化的重要组成部分,数学素养是现代社会每一个公民所必备的基本素养。数学课程标准(实验稿)提出:“人人获得数学教育;人人认识数学的价值;不同的人在数学上得到不同的发展”。

 

  一、合情推理与数学活动教学与数学发展的需要

 

  新的数学课程标准认为:学生应"经历观察、实验、猜想、证明等数学活动,发展合情推理能力和初步的演绎推理能力"。由此可见猜测是发展数学,学好数学的重要方式之一。通过对课程标准的进一步解读,我们了解到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。合情推理所得的结果具有偶然性,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,因此合情推理被广泛的应用于科学、生产和社会研究之中,例如律师的案情推理,历史学家的史料推理,经济学家的统计推理,物理学家的实验归纳推理等等。它没有固定的逻辑标准,是笼统、通人情的,它是与个人的情绪、爱好、基础等主观因素有关的一种推理。但是它却是取得创造性成就的工具,是创造性工作所赖以进行的推理。因而在平时的课堂教学中如何教会学生合情推理,是一个值得研究的课题。

 

  二、基础规律性的探索和合情推理与思维方式的培养

 

  数学为人们提提供某些普遍适用并且强有力的思考方式,如直观判断、化归类比、统计推断、合情推理等等。当面临错综复杂的实际问题时,应能自觉运用数学的思维方式去观察和思考问题,并努力寻求用数学解决问题的办法。新教材中有许多规律性的推断题,此类题型目的是培养学生的数学的思维方式,培养学生观察数学的眼光,也是培养学生运用数学知识的途径之一。例如:

 

  1、一条直线将平面分成2个部分,两条直线最多将平面分成4个部分,三条直线最多将平面分成7个部分, N条直线最多将平面分成------部分.(转化为:2=1+1;4=1+1+2;7=1+1+2+3;那么最多分成的平面数是:1+1+2+3+……+n)

 

  2、[06安徽]如图,小亮从A点出发,沿直线前进10米后向左转30°,再沿直线前进10米,又向左转30°,……,照这样走下去,他第一次回到出发地A点时,一共走了120米. (此题是大胆推理形成的封闭图形是正多边形,外角是300 ,得出此图形为12边形.)

 

  

 

  3、[07杭州16题]如图,是一块半径为1的半圆形纸板,在的左下端剪去一个半径为的半圆后得到图形,然后依次剪去一个更小的半圆    (其直径为前一个被剪掉半圆的半径)得图形,记纸板的面积为,试计算求出                ;并猜想得到           

   

       P1                 P2                 P3                  P4

 

  (解答:,此题旨在让学生由特殊到一般的合情推理的思维过程)

 

  以上的例题都体现了数学中的探索、推理、归纳的思想,锻炼学生的思维的强度,擦出思维的火花,点燃了学生的学习激情。教育学家乌申斯基说:“没有丝毫兴趣的强制学习,将会扼杀学生探求真理的欲望”。兴趣是学习的重要动力,兴趣也是创新的重要动力。创新的过程需要兴趣来维持。在教学中出示恰如其分的出示问题,让学生“跳一跳,就摘到桃子”,问题高低适度,问题是学生想知道的,这样问题会吸引学生,可以激发学生的认知矛盾,引起认知冲突,引发强烈的兴趣和求知欲,学生因兴趣而学,而思维,并提出新质疑,自觉的去解决,去创新。

 

  三、数学操作活动的合情推理和兴趣、个性的发展

 

  以学生的发展为本,在实践和探索中丰富和改善教与学的方式,帮助学生更好地体验数学发现和创造的历程,发展创新意识和实践能力。操作活动是新教材中的一个特色,也是新教材的编写意图的亮点,数学实验室为学生提供了探究的素材和课题。数学新课标指出:“数学课程的内容要贴近学生的实际,以利于学生体验、思考和探索。有效的数学学习活动不能单纯依赖模仿与记忆,动手实践、自主探索与合作交流是学生学习数学的重要方式。”操作活动为学生自主探究提供一个很好的平台,探究的过程为学生的思维活动提供了航标,合情推理的方法为学生的探索提供努力的方向。例如:在《勾股定理》证明教学中,我就充分利用教材中数学实验,发挥学生主动性,通过探索“割、补”法求面积来证明勾股定理。观察教材中图形,如果每一小方格表示1c㎡,那么可以得到:(1)正方形P的面积=_____正方形Q的面积=_____正方形R的面积=_____我们发现,正方形P、Q、R面积之间的关系是—————————由此,我们得到三角形ABC的三边的长度之间存在————————关系

 

  (2)P、Q、R变为等边三角形时,三角形ABC的三边的长度之间存在————————关系

 

  (3)P、Q、R正六边形时,三角形ABC的三边的长度之间存在————————关系

 

  (4)P、Q、R以边长为直径的半圆时, 三角形ABC的三边的长度之间存在————————关系

 

  同学们你能大胆地猜测P、Q、R为 ----- 形,以上结论仍然成立。同学经过讨论得出是任意正多边形,后来还是细心的同学用实际操作提出自己的观点是:  高和边相等的任意三角形,不必正三角形。。。。。。后来到相似形的教学时我又提到此题,同学们又告诉我新的答案是P、Q、R是相似形。看见同学们得出正确解答后兴奋表情、看见因争论急红了的脸。。。。。。实际我们更应看见每位学生都有强烈的好胜心理,教师应当充分地鼓励学生发现问题,提出问题,讨论问题、解决问题,通过质疑、解疑,让学生具备创新思维、创新个性、创新能力。孔子云:不愤不启,不悱不发。针对不同的群体开展几何图形设计大赛、数学笑话晚会、逻辑推理故事演说等等,展开想象的翅膀,发挥它们不同的特长,在活动中充分展示自我,找到生活与数学的结合点,感受自己胜利的心理,体会数学给他们带来的成功机会和快乐,培养创新的兴趣。

 

  四、代数几何综合题的探究猜想与学习方式的转变

 

  数学课程涉及的领域应该是广泛的,这些领域是现有可供学生思考、探究和具体操作的题材。也隐含着现代数学的一些原始生长点,要让毎一个学生都有机会接触了解。钻研自己感兴趣数学问题,最大限度地满足每个学生的数学需要,最大限度地发展每个学生的智慧潜能。而且,从面向每一个学生出发,也能为有特殊才能和爱好的学生提供更多的发展机会,让每个学生从中获益。这类题的设计和编排都充分体现了“数学是思维的体操,问题是思维钥匙”。因此教师在备课时,不仅把主要的精力放在设计和安排学生数学活动上,而且对教学内容中的数学实质、思想方法的研究与思考过程要充分揭示,在教学活动中教师要充分考虑到学生的思维接受程度,精心设计综合题中每一个小问题,分清题目的坡度,真正做到“人人学有价值的数学;人人都能获得必需的数学;不同的人在数学上得到不同的发展”。例如:正方形的性质的综合运用中,为了使每一位学生参与思考,参与合作学习,我编选此题:

 

  如图已知△ABC中,ABBC1,∠ABC90°,把一块含30°角的直角三角板DEF的直角顶点D放在AC的中点上(直角三角板的短直角边为DE,长直角边为DF),将直角三角板DEFD点按逆时针方向旋转。 (1)在图1中,DEABMDFBCN

 

  ①证明DMDN

 

  ②在这一旋转过程中,直角三角板DEF△ABC的重叠部分为四边形DMBN,请说明四边形DMBN的面积是否发生变化?若发生变化,请说明是如何变化的?若不发生变化,求出其面积;

 

  (2)继续旋转至如图2的位置,延长ABDEM,延长BCDFNDMDN是否仍然成立?若成立,请给出证明;若不成立,请说明理由;

 

  (3)继续旋转至如图3的位置,延长FDBCN,延长EDABMDMDN是否仍然成立?请写出结论,不用证明。

 

  

 

  此题的呈现形式是动态的、变化的,题目的设计层次分明,梯度合理。在教学中我首先帮助学生寻找题中特殊点,然后让学生动手去操作,由上述方法给学生有大胆猜想、大胆推测的空间,激发学生去自主思考、互相协作、共同探究、自我提高,最后由此探究出此题的教材中知识雏形(正方形的性质)。这节课学生学得轻松快乐,而且记得牢。罗杰斯提出:“有利于创造活动的一般条件是心理的安全和心理的自由”。教师应以训练学生创新能力为目的。保留学生自己的空间,尊重学生的爱好、个性和人格,以平等、宽容、友善的态度对待学生,使学生在教育教学过程中能够与教师一起参与教和学中,做学习的主人,形成一种宽松和谐的教育环境。只有在这种氛围中,学生才能充分发挥自己的聪明才智和创造想象的能力;其次,班集体能集思广益,有利于学生之间的多向交流,在班集体中,取长补短。课堂教学中有意识地搞好合作教学,使教师、学生的角色处于随时互换的动态变化中,设计集体讨论、查缺互补、分组操作等内容,锻炼学生的合作能力。

 

  合情推理是创新思维的火花,操作探究是创新的基本技能,我们在教学中要充分挖掘新教材教学资源,用火花去点燃学生的学习激情,用技能去武装学生的手脑。使新课程的教学过程成为师生交流、共同发展提高的互动过程;使数学的课堂教学真正达到:导入环节“未成曲调先有情”;讲述环节“一枝一叶总关情”,细节设计“嫁与春风不用媒”;情景创设“山雨欲来风满楼”;教学机智 “随风潜入夜,润物细无声”的艺术境界;使课堂教学真正成为师生富有个性化的创造过程。


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