严谨性思维的培养措施
2024-01-01王斌
思维的严谨性属于思维品质的一种,主要指对待问题时要遵循逻辑规则,在概念清晰的状态下进行准确判断、有据推理,体现思维的缜密性.在教学中,教师常发现学生遇到一些跨度大的证明题就不知从何下手;有些需要分类讨论的问题,常常出现遗漏的现象.这些问题的发生,都是因为思维不够严谨而导致的.因此,在教学实践中,笔者特别对培养学生思维的严谨性作了一定的研究,与同行共勉.
1 问题诱导,准确表述
想要在数学学习中获得严谨的思维,必须准确无误地表述并理解数学概念、定理、公式、定义、法则等基础知识.尤其是概念中呈现的一些关键性词语,必须保证能用数学符号进行精确化的表达.为了达到这一目的,教师可设计一些具有引导性的问题,以激发学生探究的热情,让学生对抽象的知识产生良好的情感倾向.
问题的设置需要有一定的技巧.教师要尽可能地创设一些处于学生认知发展区内,具有一定挑战性且让学生踮起脚尖才能解决的问题,或需要学生通过合作交流才能获得结论的问题.从心理学的角度来讲,此类问题能真正激起学生的学习动机,从而产生探究行为,为形成严谨的数学思维奠定基础.
例1观察3,6,9,12,15……这组数据,说说它们之间存在怎样的关系.
这组数据对于学生而言并不陌生,在初中阶段即有接触.在学生给出答案后,教师又让学生说说2,4,6,8,10,12……这组数据之间存在的联系.这个问题同样简单,学生表述毫无障碍.接着,教师又提出一个新的问题:“这两组数据之间具有怎样的联系?”学生经观察后,认为:第一组数据相邻两个数的差为3;第二组数据相邻两数之差为2.此时,教师再次提问:这两组数据的第十个数分别是多少?
随着问题的逐渐深入,学生的思维也随着问题呈逐层上升趋势.通过对一个个问题的表述,学生很快就自主抽象出等差数列的概念,进而得到等差数列的通项公式:an=an+(n-1)d.
紧接着,教师又提出以下问题串,要求学生逐个表述:
(1)分别说说两组数据的前五项的和及计算方法.
(2)大家想想,有没有更简单的计算方法?
(3)怎么计算前n项的和呢?
针对第(1)问,大部分学生表示,直接将前面五项相加即可.当看到后面两问时,学生不由自主地讨论起来,在学生的合作学习与不断探索中,有学生发现了首项和末项之和的规律,从而推导出等差数列的前n项和公式为Sn=na1+n(n-1)2d(n∈N*).
由浅入深的问题诱导,使得学生的思维跟着一个个问题拾级而上.从对最简单问题的表述到公式推理的形成,一环接一环,严谨而又周密,学生的思维也呈螺旋式上升.此过程除了以阶梯状的问题贯穿外,学生的表述也是重点,随着表述越来越完整,学生的思维也越来越严谨,久而久之,学生也对学习也充满了信心.
其实,这种诱导方式除了能锻炼学生的表达能力、严谨思维之外,在一定程度上还激发了学生的探究欲.学生在自我推导与合作学习中,对问题展开相应的研究与推断,这为培养学生的自主学习能力及核心素养奠定了基础.
2 适当引导,严密推理
教学时,一般是将一个个知识点分解到课堂中逐个讲解,这种教学方式体现了知识的独立性.但这种模式也导致了部分学生不会进行知识间的联系,出现思考问题方向单一、思维僵化、缺乏灵活性等现象,这些现象严重地削弱了学生思维的延伸性与系统性.我们知道,数学是一门系统性很强的学科,所有的知识点都不是孤立存在的,知识的前后有着紧密的联系,难度呈递进式上升,学科与学科之间也有着千丝万缕的关联.
因此,教师应有意识地引导学生感知、感悟知识间的这种递进关系,让学生从多层面或多维度去面对问题,实现解题.如此,可培养学生形成联想式的思考模式,在思考与探讨中获得严谨的数学思维.
例2已知实数c>0,正数n∈N*,m>1,同时数列{an}满足an+1=m-1man+cma1-mn,a1>c1m,求证:an>an+1>c1m.
学生看到此题,首先考虑到数列,却不知从何处下手.
师:通过问题中的指数,大家能联想到什么?问题中有哪些量随着其他量的变化而发生变化?
顺着教师的提问,学生很快就联想到了指数函数.此时教师肯定了学生的想法,并鼓励学生以此为切入点进行思考.结合题意,部分学优生很快就得到项an+1随着项an的变化出现等式变化,因此将an理解为自变量x,将an+1理解为函数值f(x),由此得到关键的表达式f(x)=cmx1-m+m-1mx.
根据此表达式,学生自然而然地联想到求函数的单调性.在这一步,有不少学生忽视了函数的定义域.因此,教师可进行如下引导:此函数是由数列的项拓展而来的,自变量x需满足x≥a1,又题中有a1>c1m,那么函数f(x)的定义域是什么?
学生顺着教师的思维,得出函数f(x)的自变量应满足x≥a1>c1m,同时f′(x)=m-1m+cm(1-m)x-m,于是可得f(x)在[c1m,+∞)上单调递增,所以当x>c1m时,f(x)>f(c1m)=c1m.
不少学生做到此步,思维卡壳了.教师提醒学生再回过头来看看,待求证的是什么?
学生的解题思路随即豁然开朗:本题待证an>an+1>c1m,其中项an+1是函数f(x)的零散值,由f(x)>f(c1m)=c1m,可知an+1>c1m,因此我们只需要证明an>an+1成立即可.
有什么办法能证明an>an+1呢?教师提出:求证一个命题的真伪,一般可采取数学归纳法或反证法,本题该选择哪种方法呢?
学生一致选择了数学归纳法,并顺利解题(过程略).
从本题的教学来看,不仅凸显了教师引导的重要性,还凸显了从多角度思考与分析问题的必要性.解题时,学生通过各个关卡的逐个突破,最后再将各个突破点联系到一起,不仅解决了本题,还有效地锻炼了思维,整个过程逻辑清晰、思路明朗、逐层递进,有效地促进了学生严谨性思维的形成与发展.
3 分类讨论,全面考虑
教学中,我们常发现学生在问题的探讨中,总存在不够全面、顾此失彼的现象,不少学生因为不能整体、全面地分析问题而导致丢分.为了巩固和提高学生的逻辑性,可有针对性地利用一些试题来训练学生的思维,让学生结合实际情况,从问题的多角度进行分析与探讨.教学中,笔者常用蕴含分类讨论思想的问题,来激发学生全面思考的能力,以帮助学生更好地形成周密性思维.
例3设函数f(x)=x2+ln(a+x),若f(x)有极值,求a的取值范围.
遇到含参数的函数的极值问题,大部分学生会自然而然地想到将函数求导,即f′(x)=2x2+2ax+1a+x(x>-a).此处想要求导函数的零点,由于导函数也含有参数a,且分子又为含参数的二次三项式,因此应进行分类讨论.同时,对于零点要分两个相等和不等两种情况,而对于两个不相等的零点,还要根据零点的大小进行分类.
方程2x2+2ax+1=0判别式Δ=4a2-8.
①当Δ<0时,f(x)无极值.
②当Δ=0时,f(x)也无极值.
③当Δ>0时,存在a>2与a<-2两种情况.当a<-2时,f(x)无极值;当a>2时,设方程2x2+2ax+1=0的两根为x1,x2,则f(x)在x=x1,x=x2时取得极值.
综上,a的取值范围是(2,+∞).
本题充分体现了分类讨论思想的“化整为零”和“集零为整”的策略,揭示了分类对象需清晰、标准统一,杜绝重复、遗漏、越级等原则,将思维的严谨性充分展现出来.因此,分类讨论不仅能带动学生从问题的全面性去思考,还能帮助学生缜密思维,提高认识,提高数学核心素养.
总之,纸上谈兵终觉浅,只有真正地参与并亲历实践,才能不断地自我突破,实现优化、修正原有的固化思维.教学中,教师可充分发挥引导功能,引导学生从多角度出发,周密、严谨思考问题,培养学生形成良好探究习惯的同时,帮助学生养成能促进其终身可持续发展的思维品质.