初中生数学直觉思维能力培养的策略探索
2020-05-15高利
高利
(浙江省杭州市萧山区南阳初级中学,浙江 杭州 311221)
《数学课程标准》对数学思维的定位是“初步学会运用数学的思维方式去观察、分析现实社会,去解决日常生活中和其他学科中的问题,增强应用数学的意识”。这里的数学思维指的是抽象思维、形象思维、合情推理能力和初步的演绎推理能力。在数学新课程标准中出现的有关数学数感、几何直观、数学符号意识和空间观念等都与学生的数学直觉能力的培养相关,这就对如何在数学课堂上对初中学生的数学直觉能力培养提出了较高要求。
在数学的六大核心素养:数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算、直观想象、数据分析中,我们看到每个核心素养的培养都有直觉思维的影子。数学知识严谨、抽象、系统,在课堂教学中,数学老师比较注重数学逻辑思维能力的培养,要求学生要“言之有理,言之有据”,从而忽视对学生数学直觉思维能力的培养,很少让学生去直观感觉和猜测。
一、初中数学直觉思维的概念界定
直觉思维是大脑中客观存在的思维模式。数学直觉思维,是对数学对象的结构关系一种迅速的判断和敏锐的想象。建立在已有的数学“经验知识基础上,学生可以从整体入手找切入点,通过不断的观察、联想、想象、类比、猜想之后,直接作出猜想和判断,从而把握研究问题的本质。这个思维过程不但直接、迅速,还不受逻辑思维的约束,以跳跃的方式形成猜想”,不计较过程也没有固定的模式。数学直觉思维有经验性、迅速性、跳跃性、或然性、直接性、综合性、模糊性、自发性、个体性等特征。
二、情意策略:激发学生的数学直觉思维的情感参与
(一)树立自信,大胆猜想
自信是每个人走向成功的前提。越自信的孩子直觉思维越强,这种直觉带给学生心理上的自信更稳定更持久。猜想是直觉思维的一种外在表现形式。当代教育家波利亚向数学教师呼吁“让我们教猜想吧!”,体现了猜想的重要作用。
(二)充分运用教师的期望
数学教师对学生学习数学的影响是最直接最首要的。期待学生成才,这就是教师的期望,期望产生的效应就是激发出学生学习数学的热情,让学生感到自己被重视,从而对自己提出更高的要求。直觉是最容易让心理中的知、情、意汇合在一起,从而达到培养直觉思维的目的。
三、夯基策略:构建形成直觉思维的相关知识点与片
直觉思维是建立在学生理解题意、明晰题目的条件与结论之后才迅速产生的,再与头脑中已存贮的知识经验建立关联,是对问题的总体概括的反映,直觉思维一般能触及问题的要害。虽然直觉思维的产生有很大的偶然性与猜测性,但也不是凭空产生的。因此,在数学课堂教学中,要重视基本概念、基本问题的教学。
【例1】在讲相反意义的量时,上升和下降很多学生理解不了,一根温度计就说明问题,学生人手一个温度计,每张桌上准备了一盆冷水,每个学生先把温度计放在自己的胳膊窝里,过一会,把温度计放到冷水里,观察水银柱的下降情况。
【例2】在进行有理数的运算讲解时,让学生回顾小学学过的加减乘除运算律,加法交换律 a+b=b+a;加法结合律 a+b+c=a+(b+c);乘法交换律 a*b=b*a;乘法结合律a*b*c=a*(b*c);乘法分配律 a*(b+c)=a*b+a*c,在有理数运算中照样适用,在实数运算中也照样适用,在分式运算中也适用,让学生仔细观察运算律,就是直观的观察。
四、观察策略:通过观察促发学生的数学直觉
观察的目的在于从若干现象中寻找其规律,从问题的个别特征中剖析出一般规律,在了解问题的基础上实现由浅到深的数学认知突变,进而由这个突变产生了直觉。观察是一种有目的、有计划、较持久的直觉,是直觉的一种特殊存在。反过来,直觉思维能使学生观察得更深刻与细致。
对一些简单概念性题目,学生就观察:
【例3】(1)下列图形中,∠1与∠2是对顶角的是( )
(2)直线AB,CD,EF相交于O,则∠1+∠2+∠3=( )
A.90° B.120°
C.180° D.140°
(3)如图,O为直线AB上一点,∠AOC=∠BOC,OC是∠AOD的平分线.
①求∠COD的度数;
②判断OD与AB的位置关系,并说明理由.
[评析]这种题可以先直观判断关系,再找逻辑。
特别是一些找规律的题目,直觉观察最佳:
【例4】(1)如观察下列图形的排列规律:△○○△△○○○○○△○○△○○○○○△○○△○○○○○△…,从第1个图形起到第2019个图形止,共有多少个△?
(2)已知下列等式: ①13=12;②13+23=32;③13+23+33=62;④13+23+33+43=102 ;由此规律知,第⑤个等式是?等等
(3)请先观察下列等式:
=2,=3,=4,…
①请再举两个类似的例子;
②经过观察,写出满足上述各式规则的一般公式.
[评析]基本上每题规律题都可以激发学生的直觉思维,先观察猜想,很多学生看着就会得到答案。
五、类比策略:通过类比与联想训练学生直觉中的发散思维
非逻辑思维(例如想象、模拟、猜测、直觉等)称为发散思维,逻辑分析思维也叫收敛思维。对训练于数学直觉思维能力来说,相对从发散思维能力中收益更多一些。但是收敛思维能力也不能太差,不然直觉思维的酝酿阶段就缺乏对知识素材的组织和加工。经常进行类比联想训练,可为培养数学直觉思维能力创造有利条件。
【例5】(1)三条直线相交,最少有____个交点;最多有____个交点,画出图形,并数出图形中的对顶角和邻补角的对数.21·cn·jy·com
(2)四条直线相交,最少有______个交点;最多有______个交点,画出图形,并数出图形中的对顶角和邻补角的对数.www.21-cn-jy.com
(3)依次类推,n条直线相交,最少有______个交点;最多有______个交点,对顶角有______对,邻补角有______对.
[评析]这题画图直观,再特殊到一般。
【例6】在讲有序数对时,做了个小游戏,让学生自己规定行列,然后找(1,3)和(3,1)是同一位同学还是不同的同学,让学生直观感受“有序”。
【例7】讲不等式时,生活中的大小关系学生一清二楚,但根本中的不等关系就模糊,借用生活钟直观的图片展示。
等式性质1和等式性质2,不等式性质1、不等式性质2都可以操作天平来直观教学。
六、借形策略:以数形相结合诱发学生的直观感觉
著名数学家华罗庚先生曾说过一句话“数缺形时少直觉,形少数时难入微,数形结合百般好,割裂分家万事非”。数形结合是诱导学生直觉思维动机的一个极好的切入点,是解决代数问题一个行之有效的方法。数形结合,利用图形的直观诱发直觉。
【例8】如图,将一张边长为(m+3)正方形纸片剪出一个正方形(边长为m)后,剩余部分可剪拼成一个一边长为3的长方形(不重叠无缝隙),则长方形的另一边长为( )A.m+3 B.m+6 C.2m+3 D.2m+6
[评析]有关整式的运算,借用图形就直观。
【例9】用一根长24cm的铁丝围成一个长方形,使它长是宽的1.5倍,长方形的长,宽各应是多少?
[评析]一些有问题背景的题目,最好也是借用图形直观化。
七、赏析策略:以数学欣赏调动直觉思维
审美思维意识能唤起和支配数学直觉,数学上很多发现和创举无不遵循没的创造精神。学生的审美的意识越强,发现和辨别隐蔽关系的直觉思维也就越强,数学美是产生数学直觉的充分条件,也是产生数学直觉思维的基本动力。
【例10】知识点的梳理,可以做漂亮的思维导图,帮助学生理解
【例11】几何体太抽象了,学生没有想象力,借用生活中的实物。
在数学学科中,逻辑思维与直觉思维同等重要,直觉思维指引解题方向,调整思路,引导数学发现。严密的逻辑思路需要直觉思维对问题产生顿悟,猜想、判断,直觉的漏洞要用逻辑推理来填补。“数学的力量在于直觉和严格性巧妙地结合在一起。”逻辑和直觉的完美结合,是数学教育的目的。
八、关于数学直觉思维能力培养的若干思考
(一)教材与直觉思维培养
增加一些与学生平时生活背景和生活经历相关的生活数学内容,从而激发出他们的想象,锻炼直觉。拓展延伸教材的内容,教师要适当的补充,让学生更好的开阔视野,丰富知识,这样更容易产生直觉。
(二)教师与直觉思维培养
通过研究促进教师加强教育交往,促进自身的专业发展,能更好的指导学生;提高应变能力,要不断学习改进。
(三)学生与直觉思维培养
要有良好的状态,不拘泥于形式,想说就说,脱口而出的往往是直觉,经受得住错误直觉。