让猜想走进数学课堂

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  如何在数学教育中培养学生的创新意识和创新能力,是摆在每位数学教育工作者面前的重大课题.笔者提倡在数学课堂教学中教猜想、让学生学猜想,通过对学生猜想能力、猜想意识和猜想习惯的培养来培养学生的创新意识和创新能力.
  一、猜想走进数学课堂的意义
  素质教育的重点是创新精神与实践能力的培养,这正是合情猜想所具备的主要功能.合情猜想能帮助人们比较迅速地发现事物的规律,提供研究的线索和方法,是培养学生创造能力的主要途径.合情猜想能促进学生以一个创造者、发明者的身份去探究知识,无疑在心理上将会产生一种极大的满足和喜悦,从而激发兴趣,促进学习的主动性.合情猜想使学生熟悉了掌握知识的过程和方法,提高了观察与分析问题的能力,使得教学过程变成了学生积极参与的智力活动的过程,锻炼和培养了他们深刻的思维能力,从而促进创造能力的提高.难怪世界上许多著名数学家、教育学家对合情猜想都给予了积极的评价,如“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现(牛顿)”“要成为一个好的数学家……你必须是一个好的猜想家(波利亚)”等等.二、猜想与推理
  在数学中,从推理的结果来区分,有论证推理和合情推理.前者通常叫证明,所得结论是可靠的;后者所得的结论是不能最终肯定的,只能叫猜想或假说.自从希腊的哲学之父泰勒斯把演绎方法引入数学以后,演绎证明就构成了数学的灵魂.由于深入的演绎推理能够挖掘出前提中蕴藏得很深的结论,它使数学的理论形成了严密的体系,为数学乃至科学的发展起了至关重要的作用.但演绎推理从本质上讲,不能为我们提供新的知识.彭加勒说:“逻辑学与发现、发明没有关系.”这句话虽然说得有些过分,却突出地指出了演绎作用的局限性.至于合情推理,它的特点是使人富于联想、创造.但由于合情推理得出的结论往往超出前提控制范围,前提就无力保证结论为真,因此,合情推理只能是偶然性的推理,它的正确性需用演绎方法加以证明.一般地说,严格的数学理论是建立在演绎推理之上的,但数学的结论及相应的证明方法则又是靠合情推理去发现的.因此,演绎推理与合情推理是相辅相成的关系,两者既对立,又统一,是辩证的统一体.
  三、应当让猜想、合情推理在数学课堂里占有适当的位置
  现代认知心理学研究表明,知识的同化过程类似于假设检验的过程.也就是说:学生是在选择性知觉的基础上先对有关事物的意义进行猜测,然后根据各方面的感性和理性认识来检验猜测的正确性,如认为这个猜想较可靠,则同化基本完成;如认为不可靠,猜想被推翻,则要重新建立猜想,进行反省,一直至完成.所以猜想能促进知识的同化,加速知识的发生和迁移.传统的教材,教学过分强调逻辑推理,不利于思维的创新,因此,它必须改革.那么,如何着眼于学生创新精神的培养,加强合情猜测的渗透?笔者认为:
  第一,要营造一个宽松的、良好的可供学生猜想的空间.如教师可以经常地引导学生“从最简单的开始”——以此作为座右铭,为归纳、猜想提供一个适当的出发点和立足点,让学生主动、积极地去猜想.
  经常地引导学生寻找可以类比的合适对象,然后,可借鉴类比对象的一些结果,鼓励学生做大胆的猜测.培养学生强烈的“不妨猜一猜”的意识.
  第二,教师把教学过程设计为再创造的过程.在证明一个数学定理之前,得先引导学生猜想这个定理的内容,在完全作出详细证明之前,得先引导学生猜测证明的思路,努力探索出符合培养猜想能力的教学模式.
  例如,在新授“三角形中位线定理”这节课时,当学生知道了“连接三角形两边中点的线段是三角形的中位线”的概念之后,我让学生通过“画一画”“量一量”“看一看”的操作来猜想三角形中位线的性质,通过学生自己的观察与测量得到了猜想结论:“三角形的中位线平行于第三边且等于第三边的一半.”接着,在探索如何证明猜想的结论时,我又让学生对证明的思路作直觉猜测,多数学生想到“截长补短”的方法,在此基础上,最后让学生自己予以完成证明.
  第三,在解题活动中,要引导学生见没有答案(或结论)时,可先猜测一下答案(或结论).猜测答数的形式,答数的范围;猜测中间结论;猜测解题方向,以形成思路;对某思路的能解性作出估计;在演绎试推中提倡推中有猜,猜后再推.培养学生“不妨猜一猜”的良好习惯.
  例如,在一次数学习题课上,我给出了这样一道问题:设A,B,C,D是四个居民小区(如图),现要在四边形ABCD内部建一个购物中心,试问:应把购物中心建在何处,能使四个居民小区到购物中心的距离总和最小?
  多数学生直观猜测购物中心应该建在“对角线的交点P”这一比较特殊的点.它到A,B,C,D这四点距离之和最小.随后,我提问学生:为什么这一交点肯定是到A,B,C,D这四点距离之和最小的呢?然后进一步让学生通过动手画图、测量发现:在四边形ABCD内部的点可以分为两类,一类是在线段AC与BD上的,一类是在四个小三角形内的,非P点的任何一点到A,B,C,D这四点距离之和都大于P点到A,B,C,D四点的距离之和.有了猜想的结论,其证明也有了方向,于是同学们发现可以利用“三角形两边之和大于第三边”来进行严密的论证.猜想是一种高层次的思维活动,是数学发现过程中的创造性思维活动,“只要数学的学习过程稍能反映出数学发明过程的活,那么就应当让猜测、合情推理占有适当的位置”.让我们从现在起,自觉地教学生合理猜想吧!
  【参考文献】
  [1][美]G.波利亚.数学与似真推理.杨迅文,等,译.福州:福建人民出版社,1985.
  [2]任樟辉.数学思维论.南宁:广西教育出版社,1996.
  [3]胡炯涛.数学教学论.南宁:广西教育出版社,1996.
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