浅谈中学数学教学中思维灵活性的培养

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   数学究竟要教给学生什么?对绝大部分学生来说数学知识很容易遗忘,可是数学思维品质将影响他的一生,因此思维品质的培养才是数学教育的目的所在,才是数学真正要教给学生的东西. 现代教育强调“知识结构”与“学习过程”目的就是在于发展学生的思维能力,把知识作为思维过程的材料和媒介. 只有掌握了知识、技能,并以此为中介来发展学生的思维品质才符合素质教育的基本要求.
   教育心理学理论认为:思维是人脑对事物本质和事物之间规律性关系概括的间接反映. 思维是认知的核心成分,思维的发展水平决定着整个知识系统的结构和功能. 而中学生正处于青年初期. 他们的身心急剧发展、变化和成熟,学习的内容更加复杂、深刻,生活更加丰富多彩. 这种巨大的变化对中学生的思维发展提出了更高的要求. 研究表明,从初中二年级开始,学生的思维就由经验型水平向理论型水平转化了,到高中一、二年级,逐步趋向成熟. 因此抓住学生思维发展的飞跃时期,利用成熟期前可塑性大的特点,做好思维品质的培养工作,开发中学生的思维潜能,提高思维品质,具有十分重大的意义.
   思维品质主要包括思维的灵活性、广阔性、敏捷性、深刻性、独创性和批判性等几个方面. 思维的灵活性是建立在思维广阔性和深刻性的基础上,并为思维敏捷性、独创性和批判性提供保证的良好品质. 在人们的工作、生活中,墨守成规易,开拓创新难,难就难在缺乏灵活的思维. 所以思维灵活性的培养显得尤为重要.
   思维的灵活性主要是指思维活动的灵活程度,主要表现在为善于摆脱已有模式的束缚,及时由一条思路转向另一条思路,善于联想,善于类比,善于逆向思考,善于将问题简约化归,等等. 中学生思维的灵活性主要表现于:(1)思维起点灵活:能从不同角度、不同层次、不同方法,根据新的条件迅速确定思考问题的方向. (2)思维过程的灵活:能灵活运用各种法则、公理、定理、规律、公式等从一种解题途径转向另一种途径. (3)思维迁移的灵活:能举一反三,触类旁通.
   怎样才能培养学生思维的灵活性呢?
   1. 以“发散思维”的培养来提高思维灵活性
   发散性思维(或求异思维)是指从同一来源材料探求不同答案的思维过程. 其具体表现为依据定义、定理、公式和已知条件,思维朝着各种可能的方向扩散前进,不局限于既定的模式,从不同的角度寻找解决问题的各种可能的途径,这也是思维灵活性的体现. 正如美国心理学家吉尔福特(J•P•Guilford)提出的“发散思维”(divergent thinking)的培养就是思维灵活性的培养.
   在当前的数学教学中,普遍存在着比较重视集中思维的训练,而相对忽视了发散思维的培养. 发散思维是理解教材、灵活运用知识所必须的,也是迎接信息时代、适应未来生活应该具备的能力.
   1.1引导学生对问题的解法进行发散
   在教学过程中,用多种方法,从各个不同角度和不同途径去寻求问题的答案,用一题多解来培养学生思维过程的灵活性.
   例 求证:方程(x - a)(x - a - b) = 1有两个实数根,并且其中一个根大于a,另一个根小于a.
   证法1 化方程为一般形式:
   x2 - (2a + b)x + a(a + b) - 1 = 0.
   ∵ Δ = (2a + b)2 - 4[a(a + b) - 1] = b2 + 4 > 0,
   ∴方程有两个实数根. 分别设为x1,x2则
   x1 = = a + > a,
   x2 = = a - < a .
   证法2 设方程两根分别为x1,x2,且x1 > x2. 根据韦达定理,得x1 + x2 = 2a + b,x1x2 = a(a + b) - 1.
   (x1 - a)(x2 - a) = x1x2 - a(x1 + x2) + a2=
   a(a + b) - 1 - a(2a + b) + a2 = -1 < 0.
   ∴ x1 - a与x2 - a异号.
   证法3 设y = x - a,则原方程化为:
   y(y - b) = 1,即y2 - by - 1 = 0.
   ∵ Δ = b2 + 4 > 0,
   ∴方程有两个实数根.
   ∵ y1y2 = -1 < 0,
   ∴方程的两根异号.
   由此可知原方程的两根中,一个根大于a,一个根小于a
   证法4 设f(x) = (x - a)(x - a - b) - 1,这是二次函数,其图像是开口向上的抛物线. 由于f(a) = -1 < 0,且抛物线开口向上,于是抛物线与x轴必有两个交点,且这两个交点位于直线x = a两侧. 所以原方程有两个实数根,且一个大于a,另一个小于a.
   通过一题多解引导学生总结归纳了根的判别式、韦达定理、抛物线的图像等知识点. 一题多解可以拓展思路,增强知识间的联系,学会多角度思考解题的方法和灵活的思维方式.
   1.2引导学生对问题的结论进行发散
   对结论的发散是指确定了已知条件后没有现成的结论,让学生自己尽可以多地深究寻找有关结论,并进行求解.
   例 已知sin α + sin β =(1),cos α + cos β =(2),由此可得到哪些结论?
   让学生进行探索,然后相互讨论研究,各抒己见.
   想法一 (1)2 + (2)2可得cos(α - β) = - (两角差的余弦公式).
   想法二 (1) × (2)再和差化积:sin(α + β)[cos(α - β) + 1] =,结合想法一可知:sin(α + β) =.
   想法三 (1)2 - (2)2再和差化积:2cos(α + β)•[cos(α - β) + 1] = - ,结合想法一可得:cos(α + β) = - .
   想法四 再和差化积约去公因式可得tan=,进而用万能公式可求:sin(α + β),cos(α + β),tan(α + β).
   想法五 由sin2α + cos2α = 1消去α得:4sin β + 3cos β =,消去β得4sinα + 3cosα =(消参思想). 想法六 (1) + (2)并逆用两角和的正弦公式:
   sinα + + sinβ + =,
   (1) - (2)并逆用两角差的正弦公式:
   sinα - + sinβ - =.
   想法七 (1) × 3 - (2) × 4得
   3sin α - 4cos α + 3sin β - 4cos β = 0,
   sin(α - θ) + sin(β - θ) = 0θ = arctan ,
   即 2sin •cos= 0.
   ∴ α = 2kπ + π + β(与已知矛盾舍去)或α + β = 2kπ + 2θ(k∈Z),则sin(α + β),cos(α + β),tan(α + β)均可求.
   开放型题目的引入,可以引导学生从不同角度来思考,不仅仅要思考条件本身,而且要思考条件之间的关系. 要根据条件运用各种综合变换手段来处理信息、探索结论,有利于思维起点灵活性的培养,也有利于孜孜不倦的钻研精神和创造力的培养.
   1.3引导学生对问题的条件进行发散
   对问题的条件进行发散是指问题的结构确定以后,尽可能变化已知条件,进而从不同角度,用不同知识来解决问题.
   对于等差数列的通项公式:an = a1 + (n-1)d,显然,四个变量中知道三个即可求另一个(解方程). 例如:“{an}为等差数列,a1 = 1,d = -2,问-9为第几项”等. 然后,放手让学生自己编写题目. 编题过程中. 学生要对公式中变量的取值范围、变量之间的内在关系、公式的适用范围等有全面的掌握. 否则,信手拈来会闹出笑话. 上题中,若改d = -3,则-9为第 项,显然荒谬. 如此,学生对于等差数列的通项公式与求和公式的掌握会比较全面,而且能站在较高层次来看待问题,提高思维迁移的灵活性.
   2. 以思维灵活性的提高带动思维其他品质的提高,以思维其他品质的培养来促进思维灵活性的培养
   由于思维的各种品质是彼此联系、密不可分的. 思维的深刻性和广阔性为思维的灵活性提供了思维基础和可能性;思维的独立性和批判性使灵活性更独当一面;思维逻辑性使灵活性有理可依,确切可靠;思维的敏捷性使灵活性更有速度和效率. 所以,思维其他品质的培养能有力地促进思维灵活性的提高. 同时灵活性也从不同侧面强化着其他思维品质,它们互相影响,共同进退,是统一的有机体.
   2.1思维的深刻性指思维过程的抽象程度,指是否善于从事物的现象中发现本质,是指善于从事物之间的关系和联系中揭示规律.
   2.2思维的广阔性是指善于抓住问题的各个方面,又不忽视其重要细节的思维品质. 要求学生能认真分析题意,调动和选择与之相应的知识,寻找解答关键.
   2.3思维的敏捷性指思维活动的速度. 它的指标有两个:一是速度,二是正确率. 具有这一品质的学生能缩短运算环节和推理过程. 思维灵活性对于思维速度和准确率的提高起着决定性作用.
   2.4思维的独创性指思维活动的独创程度,具有新颖、善于应变的特点. 思维的灵活性为思维的独创性提供了肥沃的土壤,为解题“灵感”的闪现提供了燃料. 学生提出富有个性的见解的时候,往往是“思维火花”闪烁的时候.
   2.5思维的批判性指思维活动中独立分析的程度,主要体现在善于严格地估计思维材料和仔细地检查思维过程,善于提出疑问,及时发现错误,不盲目服从教师和教科书,不随便附和别人,等等. 数学教学中,应鼓励学生提出不同的甚至怀疑的意见,并注意引导和启发,提倡独立思考能力的培养.
   3. 灵活新颖的教法探求和灵活扎实的学法指导
   教师的教法常常影响到学生的学法. 灵活多变的教学方法对学生思维灵活性的培养起着潜移默化的作用. 教师使用有趣的导入、适当的情况创设、新颖独特的教学手段,能吸引学生注意,激发学生兴趣,提高学生思考的积极性和自觉性,为培养思维灵活性作好心理准备. 而灵活多变,恰到好处的学法指导,能及时使学生顿悟. 长期的经常的顿悟训练,对思维灵活性的提高和升华,对养成灵活的思维习惯是极为必要的. 因而富于新意的学法指导能为学生注入灵活思维的活力.
   “精彩导入”——良好的开端是成功的一半. 引人入胜的教学导入可以激发学习兴趣和热情. 以“创设情境”,“叙述故事”、“利用矛盾”、“设置悬念”、“引用名句”、“巧用道具”等新颖多变的教学手段,使学生及早进入积极思维状态. 例如:在讲授圆的性质时,一位教师是这么引入的:“同学们知道车子之所以能前行,是因为它有个轮子,大家说这轮子是什么形状的呢?”“圆的. ”“如果我们把轮子做成方的,车子还能照样行走吗?”“哈哈哈……当然不能啦. ”“哪做成椭圆形的呢?”“……可能可以,不过车子应该会起伏颠簸得很利害……”“结果大家都能预见了,那你们知道为什么会这样吗?”学生或沉默或小声讨论. “好,现在让我们一起来学习圆的有关性质,掌握了这部分内容你们就会知道为什么了. ”一个有趣的导入不但活跃了课堂气氛而且引起学生的兴趣,使学生进入积极思维状态,有利于思维灵活性的培养,可以说好的导入就是成功课堂的开始.
   “错解剖析”——提供给学生题解过程,但其中有错误的地方. 让学生反串角色,扮演教师批改作业. 换一个角度来考察学生的知识掌握情况,寻找错误产生的原因,以求更好的加深对知识的掌握.
   “例题变换”——从例题入手,变换条件寻求结论的不同之处;变换结论寻求条件的不同之处;变换提出问题的背景,寻求多题一解;变换问题的思考角度,寻求一题多解;……以变来培养学生灵活的思维.
   “编制试卷”——列出考查知识点、考查重点、试题类型,让学生自己编制一份测验试卷. 并给出解答. 使学生站在老师的角度体验出题心里,更好的掌握知识结构和思维方式.
   “撰写小论文”——根据学习体会、解题经验、考试心得等等,撰写学科研究性小论文. 选择比较好的论文进行指导修改并编辑出版,激励学生善于进行总结,培养良好的思维品质.
   相信在教学过程中,有意识地综合运用以上方法,必能改善学生的思维品质,提高学生思维的灵活性,激发学生的智力潜能.
  
  注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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