浅谈数学与创新思维之发散思维

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  摘 要:全国科技大会上指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。…一个没有创新能力的民族难于屹立于世界民族之林。”教育部的一个报告指出:“实施素质教育重点是改变教育观念,……尤其是要以培养学生的创新意识和创造精神为主。” 因此数学教学不但应该传授数学知识,还应该培养学生的创新思维。发散思维是指信息处理的途径灵活多变,求结果的丰富多样。它是一种开放性的立体思维,即围绕某一问题,沿着不同方向去思考探索,重组眼前的信息和记忆中的信息,产生新的信息并获得解决问题的多种方案。因此,也把发散思维称为求异思维。它是一种重要的创造性思维。用“一题多解”,“一题多变”等方式,发散式地思考问题。
  数学中“一题多解”最著名的例子,是几何学中关于“勾股定理”的证法。 勾股定理(被誉为“千古第一定理”):一个直角三角形的斜边c的平方等于另外两边(a,b)的平方和。即a2+b2=c2这个定理人们用不同的方法,给出了370多个证明。
  这个定理的重要性在于:
  1. 它是联系“数”与“形”的第一个重要定理;
  2. 它导致了不可公约量的发现(第一次数学危机);
  3. 它开始把数学由计算与测量的技术扩大到证明与推理的科学;
  4. 它是最早得出完整解的不定方程,并引导到各式各样的不定方程,包括费马大定理。
  数学王子高斯非常重视培养自己的发散思维,并且善于运用发散思维。他非常重视“一题多解”、“一题多变”。 本文从高中数学中出现的几个例子谈谈发散思维的重要性。
  一、等差数列前n项和的最值问题.
  例:在等差数列{an}中,a1=25,S17=S9则数列的前多少项之和最大?
  方法一:由a1=25,S17=S9得
  17×25+(17×16)d/2=9×25+(9×8)d/2解得d=-2
  从而Sn=25n+n(n-1)(-2)/2=-(n-13)2+169,故前13项之和最大,最大值是169.
  方法二:∵Sn=dn2/2+(a1-d/2)n (d<0)
  ∴Sn的图像是开口向下的抛物线上一群孤立的点。∵S17=S9最高点的横坐标为(9+17)/2,即S13最大,由方法一可得d=-2可求得最大值是169.
  方法三:∵S17=S9∴a10+a11+…+a17=0,
  ∵a10+a17=a11+a16=…=a13+a14=0,∵a1=25>0
  ∴a13>0,a14<0∴S13最大,由方法一可得d=-2,可求得最大值为169.
  方法四:同方法一可得d=-2由 可得25/2≤n≤27/2.
  ∴当n=13时,Sn有最大值为169.
  二、求轨迹有关问题.
  例 :设圆C:(x-1)2+y2=1,过原点O作圆的任意弦,求所作弦的中点的轨迹方程.
  方法一:(直接法)设OQ为过O的一条弦,P(x,y)为其中点.则CP⊥OP,OC的中点为M(1/2,0),则|MP|=|OC|/2=1/2得方程为(x-1/2)2+y2=1/4 .考虑轨迹的范围知0  方法二:(定义法)∵∠OPC=90°∴动点P在以M(1/2,0)为圆心OC的直径的圆上,|OC|=1,再利用圆的定义得方程为(x-1/2)2+y2=1/4(0  方法二:由已知得抛物线的焦点为F(1,0),所以直线MN的方程为y=x-1.
  本文通过上面几道例子可知创造性思维之发散性思维,这种思维方式,遇到问题时,能从多角度、多侧面、多层次、多结构去思考,去寻找答案。既不受现有知识的限制,也不受传统方法的束缚,思维路线是开放性、扩散性的。它解决问题的方法不是单一的,而是在多种方案、多种途径中去探索,去选择。创造性思维具有广阔性,深刻性、独特性、批判性、敏捷性和灵活性等特点。
  创造性思维具有新颖性,它贵在创新,或者在思路的选择上、或者在思考的技巧上、或者在思维的结论上,具有着前无古人的独到之处,在前人、常人的基础上有新的见解、新的发现、新的突破,从而具有一定范围内的首创性、开拓性。
  创造性思维具有极大的灵活性。它无现成的思维方法、程序可循,人可以自由地海阔天空地发挥想象力。
  参考文献:
  [1]王茹. 试论高中数学课堂教学中数学创新思维能力的培养[J]. 数学教学研究, 2008, 27(9):64-67.
  [2] 丁红梅. 新课程背景下高中數学课堂教学中学生创新思维能力的培养策略[J]. 中国校外教育, 2015(22):97-97.
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