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導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇數(shù)學(xué)思想論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
第一,在學(xué)習(xí)新內(nèi)容時要滲透數(shù)學(xué)思想。在設(shè)計教案時教師要有意識地增加數(shù)學(xué)思想的啟發(fā),將數(shù)學(xué)思想與新的數(shù)學(xué)知識結(jié)合起來,避免只講知識表面不講數(shù)學(xué)原理,只講習(xí)題不講思想。在講授新內(nèi)容時,不能直接將相關(guān)概念和定理告訴學(xué)生,而是通過一定的方法引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生逐步探索、猜測,慢慢接近,掌握知識形成過程中的相關(guān)思想,鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)思維。這樣學(xué)生可以發(fā)揮數(shù)學(xué)思維能力去推理,對所學(xué)知識理解得更加透徹,記憶也更加深刻。
第二,在解題中滲透數(shù)學(xué)思想。數(shù)學(xué)離不開解題,但是解題的方法不止一種,多一種方法就可能多一種數(shù)學(xué)思想。如蘇教版的練習(xí)冊中有這樣一道題:1998×3.14+199.8×31.4+19.98×314。先讓學(xué)生觀察數(shù)字的關(guān)聯(lián)性,學(xué)生會很容易看出數(shù)值1998小數(shù)點在往左移動,3.14的小數(shù)點在往右移動,兩個數(shù)值相乘,根據(jù)小數(shù)點移動的知識,學(xué)生能夠推斷出三個乘積是相等的,無論它們怎么變動,小數(shù)點后面一共是兩位,只要算出1998×3.14再乘以3就可以了。這個解題思路實際上滲透了劃歸的數(shù)學(xué)思想。教師要在解題之前就開始向?qū)W生滲透,解題之后還要進(jìn)行深化點睛,久而久之,學(xué)生就掌握了這種方法。
第三,經(jīng)常講,反復(fù)講。數(shù)學(xué)思想滲透是需要潛移默化的,教師要堅持這一過程,在講課時不斷舉一反三,幫助學(xué)生深刻領(lǐng)會。
第四,要引導(dǎo)學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)思想,鼓勵學(xué)生將課堂中學(xué)到的思想運用到生活中,將生活中的問題帶到課堂上。
二、用辯證唯物主義觀點對學(xué)生進(jìn)行教育
在數(shù)學(xué)中到處充滿著辯證的方法和思維,中學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)大綱指出:“要用辯證唯物主義觀點來闡明教學(xué)的內(nèi)容,這樣學(xué)生既有利于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識,學(xué)生又有利于形成唯物主義世界觀?!痹跀?shù)學(xué)的教學(xué)中可用以下幾點來滲透辯證唯物主義的觀點。
1.科學(xué)是在不斷發(fā)展的,任何事物都不是一成不變的,人們的認(rèn)識水平也是在不斷提高的。數(shù)的擴(kuò)充、代數(shù)與幾何的結(jié)合,某些定理、推論的推廣,發(fā)展的觀點由此得到體現(xiàn)。
2.物質(zhì)的根本屬性是運動。在數(shù)學(xué)當(dāng)中,面可以看成點線運動的軌跡,旋轉(zhuǎn)體也是平面圖形運動的結(jié)果,直線是向兩邊無限延伸的,在教學(xué)的過程當(dāng)中強(qiáng)調(diào)這些,使同學(xué)們在潛移默化中,接受到辯證法中運動的觀點。
3.在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,正數(shù)與負(fù)數(shù)、有理數(shù)與無理數(shù)、實數(shù)與虛數(shù)等,這些不同的概念是對立的,同時又是統(tǒng)一的。加與減的轉(zhuǎn)化,乘與除的統(tǒng)一,乘方與開方的互逆,在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)這些數(shù)學(xué)規(guī)律,讓學(xué)生從中接受到矛盾與對立統(tǒng)一及相互轉(zhuǎn)化觀點。
4.將辯證唯物主義觀點滲透于教學(xué)中,數(shù)學(xué)來源于實踐又反過來作用與實踐,同時在數(shù)學(xué)教學(xué)中,也要加強(qiáng)對學(xué)生數(shù)學(xué)精神的培養(yǎng),加強(qiáng)德育的滲透,讓學(xué)生領(lǐng)悟到數(shù)學(xué)中的辯證關(guān)系,從而初步形成辯證唯物主義的觀點。
數(shù)學(xué)思想數(shù)學(xué)論文參考文獻(xiàn):
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分類應(yīng)該按同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,也就是每次分類不能使用幾個不同的分類根據(jù)。例如:把三角形分為等邊三角形和不等邊三角形是按邊分類的。但是直角三角形、鈍角三角形、銳角三角形、等腰三角形、等邊三角形,這種分類就不正確,此種分類既是按邊分類也按角分類。
2.相斥性原則
分類后的每一個子項應(yīng)具備互不相容的原則,也就是不能出現(xiàn)有一項既屬于這一類又屬于那一類。例如學(xué)校舉行運動會,規(guī)定每個學(xué)生只能參加一項比賽,初一三班的6名同學(xué)報名參加200和400米的賽跑,其中有4人參加200米比賽,3人參加400米比賽,那么就有1人既參加200米又參加400米比賽,這道題目的分類就違背了相斥性原則。
3.完善性原則
分類應(yīng)當(dāng)完善,即劃分后子項的總和應(yīng)當(dāng)與母項相等。如:有人把實數(shù)分為正實數(shù)和負(fù)實數(shù)兩類,這個分類是不完善的,因為子項的總和小于母項。事實上實數(shù)中還包括零。
4.遞進(jìn)性原則
分類后的子項還可以繼續(xù)再進(jìn)一步分類,直到不能再分為止,層次分明。例如實數(shù)可以分為無理數(shù)和有理數(shù),有理數(shù)還可以分為整數(shù)和分?jǐn)?shù),整數(shù)又可以分為正整數(shù),零和負(fù)整數(shù)。我們在運用分類討論的思想解決問題時,首先要審清題意,認(rèn)真分析可能產(chǎn)生的不同因素,進(jìn)行討論時要確定分類的標(biāo)準(zhǔn),每一次分類只能按照一個標(biāo)準(zhǔn)來分,不能重復(fù)也不能遺漏,另外還要逐一認(rèn)真解答。
二、分類思想在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
1.概念分類
例如在學(xué)習(xí)完負(fù)數(shù)、有理數(shù)的概念后,針對于不同的標(biāo)準(zhǔn),有理數(shù)有多種的分類方法,若按定義來分類有理數(shù)可以分為分?jǐn)?shù)和整數(shù),分?jǐn)?shù)又可以分為正分?jǐn)?shù)和負(fù)分?jǐn)?shù),整數(shù)又可以分為正整數(shù)、負(fù)整數(shù)和零;若按正負(fù)來分類有理數(shù)可以分為正有理數(shù)、負(fù)有理數(shù)和零,正有理數(shù)又分為正整數(shù)、正分?jǐn)?shù),負(fù)有理數(shù)又分為負(fù)整數(shù)、負(fù)分?jǐn)?shù)。
2.在解題方法上分類討論
例如:解方程∣x+3∣+∣4-x∣=7解析:對于絕對值問題,往往要對絕對值符號內(nèi)的內(nèi)容分為正數(shù)、負(fù)數(shù)、零三種,在此方程中出現(xiàn)兩個數(shù)的絕對值;∣x+3∣和∣4-x∣,∣x+3∣應(yīng)分為x=-3,x<-3,x>-3;∣4-x∣應(yīng)分為x=4,x<4,x>4,在數(shù)軸上可見該題應(yīng)劃分為三種情形:①x<-3,②-3≤x≤4,③x>4。解:①若x<-3,化簡-(x+3)+4-x=7得x=-3,與x<-3矛盾,所以x<-3時方程無解。②若-3≤x≤4,原方程x+3+4-x=7恒成立,滿足-3≤x≤4的一切實數(shù)x都是方程的解。③若x>4,化為x+3-(4-x)=7,得x=4,與x>4矛盾,所以x>4時無解。綜上所述,原方程的解為滿足-3≤x≤4。3.在幾何中圖形位置關(guān)系不確定的分類:例如:已知a的絕對值是b絕對值的3倍,且在數(shù)軸上a、b位于原點的同側(cè),兩點之間的距離為16,求這兩個數(shù);若數(shù)軸上表示這兩數(shù)的點位于原點兩側(cè)呢?分析:從題目中尋找關(guān)鍵的解題信息,“數(shù)軸上表示這兩數(shù)的點位于原點的同側(cè)”意味著甲乙兩數(shù)符號相同。那么究竟是正數(shù)還是負(fù)數(shù),我們應(yīng)該用分類討論的數(shù)學(xué)思想解決這一問題。解:由題意得:∣a∣=3∣b∣,∣a-b∣=16
小學(xué)數(shù)學(xué)教材是數(shù)學(xué)教學(xué)的顯性知識系統(tǒng),許多重要的法則、公式,教材中只能看到漂亮的結(jié)論,許多例題的解法,也只能看到巧妙的處理,而看不到由特殊實例的觀察、試驗、分析、歸納、抽象概括或探索推理的心智活動過程。因此,數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)教學(xué)的隱性知識系統(tǒng),小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)包括顯性和隱性兩方面知識的教學(xué)。如果教師在教學(xué)中,僅僅依照課本的安排,沿襲著從概念、公式到例題、練習(xí)這一傳統(tǒng)的教學(xué)過程,即使教師講深講透,并要求學(xué)生記住結(jié)論,掌握解題的類型和方法,這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生也只能是“知識型”、“記憶型”的,將完全背離數(shù)學(xué)教育的目標(biāo)。
在認(rèn)知心理學(xué)里,思想方法屬于元認(rèn)知范疇,它對認(rèn)知活動起著監(jiān)控、調(diào)節(jié)作用,對培養(yǎng)能力起著決定性的作用。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的“就意味著解題”(波利亞語),解題關(guān)鍵在于找到合適的解題思路,數(shù)學(xué)思想方法就是幫助構(gòu)建解題思路的指導(dǎo)思想。因此,向?qū)W生滲透一些基本的數(shù)學(xué)思想方法,提高學(xué)生的元認(rèn)知水平,是培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題能力的重要途徑。
數(shù)學(xué)知識本身是非常重要的,但它并不是惟一的決定因素,真正對學(xué)生以后的學(xué)習(xí)、生活和工作長期起作用,并使其終生受益的是數(shù)學(xué)思想方法。未來社會將需要大量具有較強(qiáng)數(shù)學(xué)意識和數(shù)學(xué)素質(zhì)的人才。21世紀(jì)國際數(shù)學(xué)教育的根本目標(biāo)就是“問題解決”。因此,向?qū)W生滲透一些基本的數(shù)學(xué)思想方法,是未來社會的要求和國際數(shù)學(xué)教育發(fā)展的必然結(jié)果。
小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的根本任務(wù)是全面提高學(xué)生素質(zhì),其中最重要的因素是思維素質(zhì),而數(shù)學(xué)思想方法就是增強(qiáng)學(xué)生數(shù)學(xué)觀念,形成良好思維素質(zhì)的關(guān)鍵。如果將學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)看作一個坐標(biāo)系,那么數(shù)學(xué)知識、技能就好比橫軸上的因素,而數(shù)學(xué)思想方法就是縱軸的內(nèi)容。淡化或忽視數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué),不僅不利于學(xué)生從縱橫兩個維度上把握數(shù)學(xué)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),也必將影響其能力的發(fā)展和數(shù)學(xué)素質(zhì)的提高。因此,向?qū)W生滲透一些基本的數(shù)學(xué)思想方法,是數(shù)學(xué)教學(xué)改革的新視角,是進(jìn)行數(shù)學(xué)素質(zhì)教育的突破口。
二、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)滲透哪些數(shù)學(xué)思想方法
古往今來,數(shù)學(xué)思想方法不計其數(shù),每一種數(shù)學(xué)思想方法都閃爍著人類智慧的火花。一則由于小學(xué)生的年齡特點決定有些數(shù)學(xué)思想方法他們不易接受,二則要想把那么多的數(shù)學(xué)思想方法滲透給小學(xué)生也是不大現(xiàn)實的。因此,我們應(yīng)該有選擇地滲透一些數(shù)學(xué)思想方法。筆者認(rèn)為,以下幾種數(shù)學(xué)思想方法學(xué)生不但容易接受,而且對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的提高有很好的促進(jìn)作用。
1.化歸思想
化歸思想是把一個實際問題通過某種轉(zhuǎn)化、歸結(jié)為一個數(shù)學(xué)問題,把一個較復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化、歸結(jié)為一個較簡單的問題。應(yīng)當(dāng)指出,這種化歸思想不同于一般所講的“轉(zhuǎn)化”、“轉(zhuǎn)換”。它具有不可逆轉(zhuǎn)的單向性。
例1狐貍和黃鼠狼進(jìn)行跳躍比賽,狐貍每次可向前跳41/2米,黃鼠狼每次可向前跳23/4米。它們每秒種都只跳一次。比賽途中,從起點開始,每隔123/8米設(shè)有一個陷阱,當(dāng)它們之中有一個掉進(jìn)陷阱時,另一個跳了多少米?
這是一個實際問題,但通過分析知道,當(dāng)狐貍(或黃鼠狼)第一次掉進(jìn)陷阱時,它所跳過的距離即是它每次所跳距離41/2(或23/4)米的整倍數(shù),又是陷阱間隔123/8米的整倍數(shù),也就是41/2和123/8的“最小公倍數(shù)”(或23/4和123/8的“最小公倍數(shù)”)。針對兩種情況,再分別算出各跳了幾次,確定誰先掉入陷阱,問題就基本解決了。上面的思考過程,實質(zhì)上是把一個實際問題通過分析轉(zhuǎn)化、歸結(jié)為一個求“最小公倍數(shù)”的問題,即把一個實際問題轉(zhuǎn)化、歸結(jié)為一個數(shù)學(xué)問題,這種化歸思想正是數(shù)學(xué)能力的表現(xiàn)之一。
2.數(shù)形結(jié)合思想
數(shù)形結(jié)合思想是充分利用“形”把一定的數(shù)量關(guān)系形象地表示出來。即通過作一些如線段圖、樹形圖、長方形面積圖或集合圖來幫助學(xué)生正確理解數(shù)量關(guān)系,使問題簡明直觀。
例2一杯牛奶,甲第一次喝了半杯,第二次又喝了剩下的一半,就這樣每次都喝了上一次剩下的一半。甲五次一共喝了多少牛奶?
附圖{圖}
此題若把五次所喝的牛奶加起來,即1/2+1/4+1/8+1/16+1/32就為所求,但這不是最好的解題策略。我們先畫一個正方形,并假設(shè)它的面積為單位“1”,由圖可知,1-1/32就為所求,這里不但向?qū)W生滲透了數(shù)形結(jié)合思想,還向?qū)W生滲透了類比的思想。
3.變換思想
變換思想是由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式的思想。如解方程中的同解變換,定律、公式中的命題等價變換,幾何形體中的等積變換,理解數(shù)學(xué)問題中的逆向變換等等。
例3求1/2+1/6+1/12+1/20+……+1/380的和。
仔細(xì)觀察這些分母,不難發(fā)現(xiàn):2=1×2,6=2×3,12=3×4,20=4×5……380=19×20,再用拆分的方法,考慮和式中的一般項
a[,n]=1/n×(n+1)=1/n-1/n+1
于是,問題轉(zhuǎn)換為如下求和形式:
原式=1/1×2+1/2×3+1/3×4+1/4×5+……+1/19×20
=(1-1/2)+(1/2-1/3)+(1/3-1/4)+(1/4-1/5)+……+(1/19-1/20)
=1-1/20
=19/20
4.組合思想
組合思想是把所研究的對象進(jìn)行合理的分組,并對可能出現(xiàn)的各種情況既不重復(fù)又不遺漏地一一求解。
例4在下面的乘法算式中,相同的漢字代表相同的數(shù)字,不同的漢字代表不同的數(shù)字,求這個算式。
從小愛數(shù)學(xué)
×4
──────
學(xué)數(shù)愛小從
分析:由于五位數(shù)乘以4的積還是五位數(shù),所以被乘數(shù)的首位數(shù)字“從”只能是1或2,但如果“從”=1,“學(xué)”×4的積的個位應(yīng)是1,“學(xué)”無解。所以“從”=2。
在個位上,“學(xué)”×4的積的個位是2,“學(xué)”=3或8。但由于“學(xué)”又是積的首位數(shù)字,必須大于或等于8,所以“學(xué)”=8。
在千位上,由于“小”×4不能再向萬位進(jìn)位,所以“小”=1或0。若“小”=0,則十位上“數(shù)”×4+3(進(jìn)位)的個位是0,這不可能,所以“小”=1。
在十位上,“數(shù)”×4+3(進(jìn)位)的個位是1,推出“數(shù)”=7。
在百位上,“愛”×4+3(進(jìn)位)的個位還是“愛”,且百位必須向千位進(jìn)3,所以“愛”=9。
故欲求乘法算式為
21978
×4
──────
87912
上面這種分類求解方法既不重復(fù),又不遺漏,體現(xiàn)了組合思想。
此外,還有符號思想、對應(yīng)思想、極限思想、集合思想等,在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中都應(yīng)注意有目的、有選擇、適時地進(jìn)行滲透。
三、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)如何加強(qiáng)數(shù)學(xué)思想方法的滲透
1.提高滲透的自覺性
數(shù)學(xué)概念、法則、公式、性質(zhì)等知識都明顯地寫在教材中,是有“形”的,而數(shù)學(xué)思想方法卻隱含在數(shù)學(xué)知識體系里,是無“形”的,并且不成體系地散見于教材各章節(jié)中。教師講不講,講多講少,隨意性較大,常常因教學(xué)時間緊而將它作為一個“軟任務(wù)”擠掉。對于學(xué)生的要求是能領(lǐng)會多少算多少。因此,作為教師首先要更新觀念,從思想上不斷提高對滲透數(shù)學(xué)思想方法重要性的認(rèn)識,把掌握數(shù)學(xué)知識和滲透數(shù)學(xué)思想方法同時納入教學(xué)目的,把數(shù)學(xué)思想方法教學(xué)的要求融入備課環(huán)節(jié)。其次要深入鉆研教材,努力挖掘教材中可以進(jìn)行數(shù)學(xué)思想方法滲透的各種因素,對于每一章每一節(jié),都要考慮如何結(jié)合具體內(nèi)容進(jìn)行數(shù)學(xué)思想方法滲透,滲透哪些數(shù)學(xué)思想方法,怎么滲透,滲透到什么程度,應(yīng)有一個總體設(shè)計,提出不同階段的具體教學(xué)要求。
2.把握滲透的可行性
二、結(jié)合課程特點,適時滲透數(shù)學(xué)思想
與數(shù)學(xué)課程的特點相適應(yīng),數(shù)學(xué)思想的滲透也需要一定的手段、方法與技巧,這就是在學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程中適時滲透。
1.在知識的形成過程中,如概念形成、結(jié)論推導(dǎo)中進(jìn)行滲透。以計量單位的學(xué)習(xí)為例,如果教師在相關(guān)知識學(xué)習(xí)的過程中,根據(jù)教學(xué)實際適當(dāng)展示該計量單位的引入過程及其所運用或體現(xiàn)的數(shù)學(xué)思想,對于學(xué)生順利掌握該知識及培養(yǎng)探究品質(zhì)與精神是非常有益的。以“面積與面積單位”的教學(xué)為例,在學(xué)生無法直接比較“兩個長方形面積的大小”時,適時引導(dǎo)學(xué)生“用別的方法試一試”,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到“比較兩個圖形面積的大小,要用統(tǒng)一的面積單位來測量”,從而引出與“形”直接相關(guān)的常用面積單位平方厘米、平方分米和平方米。這又是數(shù)形結(jié)合思想的一個實例。
2.在問題解決過程中適時滲透。數(shù)學(xué)領(lǐng)域的問題解決,既涉及運用抽象、歸納、類比、演繹等邏輯思維形式,又運用直覺、靈感等非邏輯思維形式。思維形式的豐富性,實際也是數(shù)學(xué)思想的反復(fù)運用與體現(xiàn)的過程,借此可培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)意識、建構(gòu)數(shù)學(xué)模型、形成數(shù)學(xué)思想、提升思維品質(zhì)等。如教學(xué)“搭配問題”,通過展示學(xué)生的搭配方案與方案比較,可使學(xué)生逐步領(lǐng)會到排列組合思想與邏輯推理思想的初步運用。
3.在復(fù)習(xí)與小結(jié)中提煉。教師引領(lǐng)學(xué)生對已學(xué)章節(jié)進(jìn)行的復(fù)習(xí),不僅是對章節(jié)內(nèi)容與知識的清晰化、全面化進(jìn)行再認(rèn)識,更應(yīng)是對蘊涵其中的數(shù)學(xué)思想的認(rèn)識與提煉并深化,其目的在于引導(dǎo)學(xué)生深刻認(rèn)知相關(guān)知識的產(chǎn)生、展開、證明、運用及其實質(zhì),從宏觀角度對知識進(jìn)行再認(rèn)識,亦便于其后學(xué)習(xí)過程中的知識遷移。例如,教學(xué)“梯形面積”單元完畢后,教師即應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生以此為契機(jī)回憶平行四邊形及三角形面積公式的推導(dǎo)方法,清楚認(rèn)識蘊涵其中的轉(zhuǎn)化思想。
用字母表示數(shù)是由特殊到一般的抽象,是中學(xué)數(shù)學(xué)中重要的代數(shù)方法。初一教材第一章代數(shù)初步知識的引言中,就蘊涵用字母表示數(shù)的思想,先讓學(xué)生在引言實例中計算一些具體的數(shù)值,啟發(fā)學(xué)生歸納出用字母表示數(shù)的思想,認(rèn)識到字母表示數(shù)具有問題的一般性,也便于問題的研究和解決,由此產(chǎn)生從算術(shù)到代數(shù)的認(rèn)識飛躍。
學(xué)生領(lǐng)會了用字母表示數(shù)的思想,就可順利地進(jìn)行以下內(nèi)容的教學(xué):(1)用字母表示問題(代數(shù)式概念,列代數(shù)式);(2)用字母表示規(guī)律(運算定律,計算公式,認(rèn)識數(shù)式通性的思想);(3)用字母表示數(shù)來解題(適應(yīng)字母式問題的能力)。因此,用字母表示數(shù)的思想,對指導(dǎo)學(xué)生學(xué)好代數(shù)入門知識能起關(guān)鍵作用,并為后續(xù)代數(shù)學(xué)習(xí)奠定了基矗
2分類思想
數(shù)學(xué)問題的研究中,常常根據(jù)問題的特點,把它分為若干種情形,有利問題的研究和解決,這就是數(shù)學(xué)分類的思想。初一教材中的分類思想主要體現(xiàn)在:(1)有理數(shù)的分類;(2)絕對值的分類;(3)整式分類。教學(xué)中,要向?qū)W生講請分類的要求(不重、不漏),分類的方法(相對什么屬性為類),使學(xué)生認(rèn)識分類思想的意義和作用,只有通過分類思想的教學(xué),才能使學(xué)生真正明確:一個字母,在沒有指明取值范圍時,可以表示大于零、等于零、小于零的三種情形。這是學(xué)生首次認(rèn)識一個有理數(shù)的取值討論的飛躍,不要出現(xiàn)認(rèn)為一個字母就是正數(shù)、一個字母的相反數(shù)就是個負(fù)數(shù)的片面認(rèn)識。這樣,學(xué)生做一些有關(guān)分類討論的題也就不易出錯,使學(xué)生養(yǎng)成運用分類思想解題的習(xí)慣,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)分析問題的能力。
3.?dāng)?shù)形結(jié)合的思想
將一個代數(shù)問題用圖形來表示,或把一個幾何問題記為代數(shù)的形式,通過數(shù)與形的結(jié)合,可使問題轉(zhuǎn)化為易于解決的情形,常稱為數(shù)形結(jié)合的思想。初一教材第二章的數(shù)軸就體現(xiàn)數(shù)形結(jié)合的思想。教學(xué)時,要講清數(shù)軸的意義和作用(使學(xué)生明確數(shù)軸建立數(shù)與形之間的聯(lián)系的合理性)。任意一個有理數(shù)可用數(shù)軸上的一個點來表示,從這個數(shù)形結(jié)合的觀點出發(fā),利用數(shù)軸表示數(shù)的點的位置關(guān)系,使有理數(shù)的大小,有理數(shù)的分類,有理數(shù)的加法運算、乘法運算都能直觀地反映出來,也就是借助數(shù)軸的思想,使抽象的數(shù)及其運算方法,讓人們易于理解和接受。所以,這樣充分運用數(shù)形結(jié)合的思想,就可突破有理數(shù)及其運算方法的教學(xué)困難。
4方程思想
所謂方程的思想,就是一些求解未知的問題,通過設(shè)未知數(shù)建立方程,從而化未知為已知(此種思想有時又稱代數(shù)解法)。初一代數(shù)開頭和結(jié)尾一章,都蘊含了方程思想。教學(xué)中,要向?qū)W生講清算術(shù)解法與代數(shù)解法的重要區(qū)別,明確代數(shù)解法的優(yōu)越性。代數(shù)解法從一開始就抓住既包括已知數(shù)、也包括未知數(shù)的整體,在這個整體中未知數(shù)與已知數(shù)的地位是平等的,通過等式變形,改變未知數(shù)與已知數(shù)的關(guān)系,最后使未知數(shù)成為一個已知數(shù)。而算術(shù)解法,往往是從已知數(shù)開始,一步步向前探索,到解題基本結(jié)束,才找出所求未知數(shù)與已知數(shù)的關(guān)系,這樣的解法是從把未知數(shù)排斥在外的局部出發(fā)的,因此未知數(shù)對已知數(shù)來說其地位是特殊的。與算術(shù)解法相比,代數(shù)解法顯得居高臨下,省時省力。通過方程思想的教學(xué),學(xué)生對用字母表示數(shù)及代數(shù)解法的優(yōu)越性得到深刻的認(rèn)識,激發(fā)他們學(xué)好方程知識,運用方程思想去解決問題。由此,學(xué)生用代數(shù)方法解決問題和建立數(shù)學(xué)模型的能力得到了培養(yǎng)。
5化歸思想
化歸思想是把一個新的(或較復(fù)雜的)問題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解決過的問題上來。它是數(shù)學(xué)最重要、最基本的思想之一。初一數(shù)學(xué)中的化歸思想主要體現(xiàn)在:
(1)用絕對值將兩個負(fù)數(shù)大小比較化歸為兩個算術(shù)數(shù)(即小學(xué)學(xué)的數(shù))的大小比較。
(2)用絕對值將有理數(shù)加法、乘法化歸為兩個算術(shù)數(shù)的加法、乘法。
通過這樣的化歸,學(xué)生既對絕對值的作用、有理數(shù)的大小比較和運算有清晰的認(rèn)識,而且對知識的發(fā)展與解決的方法也有一定的認(rèn)識。
(3)用相反數(shù)將有理數(shù)的減法化歸為有理數(shù)的加法。
2.豐富教學(xué)方法
由于實用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)教學(xué)的目的和特點,就決定了運用傳統(tǒng)的,比較單一的授課模式,即講授式,是不可能達(dá)到理想的教學(xué)目標(biāo)的。所以,在教學(xué)的過程中,要多種教學(xué)方法并用,尤其是能夠促進(jìn)學(xué)生思考,激起學(xué)生興趣的教學(xué)方式,如討論式教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法等等,對于實用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)教學(xué)中融入建模思想都是非常有益的。
3.改革學(xué)生成績評價機(jī)制,為社會輸送應(yīng)用型專門人才
由于當(dāng)下的教育中,對于考試成績的重視程度極高。然而,在實用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)的考試中,卻在很大程度上側(cè)重于推理以及推理過程中的計算。這就使得教師以及學(xué)生在教學(xué)以及學(xué)習(xí)的過程中都過度的重視推理與計算。所以要想提高數(shù)學(xué)建模思想的在課堂中的滲透,必須要改變學(xué)生的成績評價機(jī)制,從而為我國培養(yǎng)更多的具有高強(qiáng)度思維能力的人才。
4.加強(qiáng)師資隊伍建設(shè),培養(yǎng)應(yīng)用型專門數(shù)學(xué)教師
由于現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)教師在大學(xué)時接受的都是傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育,依據(jù)他們現(xiàn)有的教育觀念和知識結(jié)構(gòu),很難真正實現(xiàn)上述三條措施,因此應(yīng)大力加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)師資隊伍的建設(shè)。要加強(qiáng)教師的數(shù)學(xué)教育哲學(xué)、現(xiàn)代教育理論的學(xué)習(xí),從根本上轉(zhuǎn)變教師的數(shù)學(xué)教學(xué)觀,要專門培養(yǎng)一批精通數(shù)學(xué)建模方法和數(shù)學(xué)軟件的使用、掌握經(jīng)濟(jì)學(xué)基本知識、了解經(jīng)濟(jì)問題。要想將數(shù)學(xué)建模思想很好的應(yīng)用在實用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)中,需要從教學(xué)的多個方面進(jìn)行考慮。然而,以上也僅僅是實用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)建模思想的幾個方面的探索,且這些研究都還比較淺顯。而僅僅憑借這些研究來提高實用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量,并且將數(shù)學(xué)建模思想很好的應(yīng)用在實用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)中,顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以,對于實用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想的研究還需要數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域的研究人士進(jìn)行進(jìn)一步的研究和思考。
小學(xué)數(shù)學(xué)教材是數(shù)學(xué)教學(xué)的顯性知識系統(tǒng),許多重要的法則、公式,教材中只能看到漂亮的結(jié)論,許多例題的解法,也只能看到巧妙的處理,而看不到由特殊實例的觀察、試驗、分析、歸納、抽象概括或探索推理的心智活動過程。因此,數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)教學(xué)的隱性知識系統(tǒng),小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)包括顯性和隱性兩方面知識的教學(xué)。如果教師在教學(xué)中,僅僅依照課本的安排,沿襲著從概念、公式到例題、練習(xí)這一傳統(tǒng)的教學(xué)過程,即使教師講深講透,并要求學(xué)生記住結(jié)論,掌握解題的類型和方法,這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生也只能是“知識型”、“記憶型”的,將完全背離數(shù)學(xué)教育的目標(biāo)。
在認(rèn)知心理學(xué)里,思想方法屬于元認(rèn)知范疇,它對認(rèn)知活動起著監(jiān)控、調(diào)節(jié)作用,對培養(yǎng)能力起著決定性的作用。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的“就意味著解題”(波利亞語),解題關(guān)鍵在于找到合適的解題思路,數(shù)學(xué)思想方法就是幫助構(gòu)建解題思路的指導(dǎo)思想。因此,向?qū)W生滲透一些基本的數(shù)學(xué)思想方法,提高學(xué)生的元認(rèn)知水平,是培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題能力的重要途徑。
數(shù)學(xué)知識本身是非常重要的,但它并不是惟一的決定因素,真正對學(xué)生以后的學(xué)習(xí)、生活和工作長期起作用,并使其終生受益的是數(shù)學(xué)思想方法。未來社會將需要大量具有較強(qiáng)數(shù)學(xué)意識和數(shù)學(xué)素質(zhì)的人才。21世紀(jì)國際數(shù)學(xué)教育的根本目標(biāo)就是“問題解決”。因此,向?qū)W生滲透一些基本的數(shù)學(xué)思想方法,是未來社會的要求和國際數(shù)學(xué)教育發(fā)展的必然結(jié)果。
小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的根本任務(wù)是全面提高學(xué)生素質(zhì),其中最重要的因素是思維素質(zhì),而數(shù)學(xué)思想方法就是增強(qiáng)學(xué)生數(shù)學(xué)觀念,形成良好思維素質(zhì)的關(guān)鍵。如果將學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)看作一個坐標(biāo)系,那么數(shù)學(xué)知識、技能就好比橫軸上的因素,而數(shù)學(xué)思想方法就是縱軸的內(nèi)容。淡化或忽視數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué),不僅不利于學(xué)生從縱橫兩個維度上把握數(shù)學(xué)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),也必將影響其能力的發(fā)展和數(shù)學(xué)素質(zhì)的提高。因此,向?qū)W生滲透一些基本的數(shù)學(xué)思想方法,是數(shù)學(xué)教學(xué)改革的新視角,是進(jìn)行數(shù)學(xué)素質(zhì)教育的突破口。
二、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)滲透哪些數(shù)學(xué)思想方法
古往今來,數(shù)學(xué)思想方法不計其數(shù),每一種數(shù)學(xué)思想方法都閃爍著人類智慧的火花。一則由于小學(xué)生的年齡特點決定有些數(shù)學(xué)思想方法他們不易接受,二則要想把那么多的數(shù)學(xué)思想方法滲透給小學(xué)生也是不大現(xiàn)實的。因此,我們應(yīng)該有選擇地滲透一些數(shù)學(xué)思想方法。筆者認(rèn)為,以下幾種數(shù)學(xué)思想方法學(xué)生不但容易接受,而且對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的提高有很好的促進(jìn)作用。
1.化歸思想
化歸思想是把一個實際問題通過某種轉(zhuǎn)化、歸結(jié)為一個數(shù)學(xué)問題,把一個較復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化、歸結(jié)為一個較簡單的問題。應(yīng)當(dāng)指出,這種化歸思想不同于一般所講的“轉(zhuǎn)化”、“轉(zhuǎn)換”。它具有不可逆轉(zhuǎn)的單向性。
例1狐貍和黃鼠狼進(jìn)行跳躍比賽,狐貍每次可向前跳41/2米,黃鼠狼每次可向前跳23/4米。它們每秒種都只跳一次。比賽途中,從起點開始,每隔123/8米設(shè)有一個陷阱,當(dāng)它們之中有一個掉進(jìn)陷阱時,另一個跳了多少米?
這是一個實際問題,但通過分析知道,當(dāng)狐貍(或黃鼠狼)第一次掉進(jìn)陷阱時,它所跳過的距離即是它每次所跳距離41/2(或23/4)米的整倍數(shù),又是陷阱間隔123/8米的整倍數(shù),也就是41/2和123/8的“最小公倍數(shù)”(或23/4和123/8的“最小公倍數(shù)”)。針對兩種情況,再分別算出各跳了幾次,確定誰先掉入陷阱,問題就基本解決了。上面的思考過程,實質(zhì)上是把一個實際問題通過分析轉(zhuǎn)化、歸結(jié)為一個求“最小公倍數(shù)”的問題,即把一個實際問題轉(zhuǎn)化、歸結(jié)為一個數(shù)學(xué)問題,這種化歸思想正是數(shù)學(xué)能力的表現(xiàn)之一。
2.數(shù)形結(jié)合思想
數(shù)形結(jié)合思想是充分利用“形”把一定的數(shù)量關(guān)系形象地表示出來。即通過作一些如線段圖、樹形圖、長方形面積圖或集合圖來幫助學(xué)生正確理解數(shù)量關(guān)系,使問題簡明直觀。
例2一杯牛奶,甲第一次喝了半杯,第二次又喝了剩下的一半,就這樣每次都喝了上一次剩下的一半。甲五次一共喝了多少牛奶?
附圖{圖}
此題若把五次所喝的牛奶加起來,即1/2+1/4+1/8+1/16+1/32就為所求,但這不是最好的解題策略。我們先畫一個正方形,并假設(shè)它的面積為單位“1”,由圖可知,1-1/32就為所求,這里不但向?qū)W生滲透了數(shù)形結(jié)合思想,還向?qū)W生滲透了類比的思想。
3.變換思想
變換思想是由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式的思想。如解方程中的同解變換,定律、公式中的命題等價變換,幾何形體中的等積變換,理解數(shù)學(xué)問題中的逆向變換等等。
例3求1/2+1/6+1/12+1/20+……+1/380的和。
仔細(xì)觀察這些分母,不難發(fā)現(xiàn):2=1×2,6=2×3,12=3×4,20=4×5……380=19×20,再用拆分的方法,考慮和式中的一般項
a[,n]=1/n×(n+1)=1/n-1/n+1
于是,問題轉(zhuǎn)換為如下求和形式:
原式=1/1×2+1/2×3+1/3×4+1/4×5+……+1/19×20
=(1-1/2)+(1/2-1/3)+(1/3-1/4)+(1/4-1/5)+……+(1/19-1/20)
=1-1/20
=19/20
4.組合思想
組合思想是把所研究的對象進(jìn)行合理的分組,并對可能出現(xiàn)的各種情況既不重復(fù)又不遺漏地一一求解。
例4在下面的乘法算式中,相同的漢字代表相同的數(shù)字,不同的漢字代表不同的數(shù)字,求這個算式。
從小愛數(shù)學(xué)
×4
──────
學(xué)數(shù)愛小從
分析:由于五位數(shù)乘以4的積還是五位數(shù),所以被乘數(shù)的首位數(shù)字“從”只能是1或2,但如果“從”=1,“學(xué)”×4的積的個位應(yīng)是1,“學(xué)”無解。所以“從”=2。
在個位上,“學(xué)”×4的積的個位是2,“學(xué)”=3或8。但由于“學(xué)”又是積的首位數(shù)字,必須大于或等于8,所以“學(xué)”=8。
在千位上,由于“小”×4不能再向萬位進(jìn)位,所以“小”=1或0。若“小”=0,則十位上“數(shù)”×4+3(進(jìn)位)的個位是0,這不可能,所以“小”=1。
在十位上,“數(shù)”×4+3(進(jìn)位)的個位是1,推出“數(shù)”=7。
在百位上,“愛”×4+3(進(jìn)位)的個位還是“愛”,且百位必須向千位進(jìn)3,所以“愛”=9。
故欲求乘法算式為
21978
×4
──────
87912
上面這種分類求解方法既不重復(fù),又不遺漏,體現(xiàn)了組合思想。
此外,還有符號思想、對應(yīng)思想、極限思想、集合思想等,在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中都應(yīng)注意有目的、有選擇、適時地進(jìn)行滲透。
三、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)如何加強(qiáng)數(shù)學(xué)思想方法的滲透
1.提高滲透的自覺性
數(shù)學(xué)概念、法則、公式、性質(zhì)等知識都明顯地寫在教材中,是有“形”的,而數(shù)學(xué)思想方法卻隱含在數(shù)學(xué)知識體系里,是無“形”的,并且不成體系地散見于教材各章節(jié)中。教師講不講,講多講少,隨意性較大,常常因教學(xué)時間緊而將它作為一個“軟任務(wù)”擠掉。對于學(xué)生的要求是能領(lǐng)會多少算多少。因此,作為教師首先要更新觀念,從思想上不斷提高對滲透數(shù)學(xué)思想方法重要性的認(rèn)識,把掌握數(shù)學(xué)知識和滲透數(shù)學(xué)思想方法同時納入教學(xué)目的,把數(shù)學(xué)思想方法教學(xué)的要求融入備課環(huán)節(jié)。其次要深入鉆研教材,努力挖掘教材中可以進(jìn)行數(shù)學(xué)思想方法滲透的各種因素,對于每一章每一節(jié),都要考慮如何結(jié)合具體內(nèi)容進(jìn)行數(shù)學(xué)思想方法滲透,滲透哪些數(shù)學(xué)思想方法,怎么滲透,滲透到什么程度,應(yīng)有一個總體設(shè)計,提出不同階段的具體教學(xué)要求。
2.把握滲透的可行性
一、歷史的回顧
我國的中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱,對于數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)方法的重要性的認(rèn)識也有一個從低到高的過程。
由中華人民共和國教育部制訂、1978年2月第1版的《全日制十年制學(xué)校中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱(試行草案)》,在第2頁“教學(xué)內(nèi)容的確定”的第(三)條中首次指出:“把集合、對應(yīng)等思想適當(dāng)滲透到教材中去,這樣,有利于加深理解有關(guān)教材,同時也為進(jìn)一步學(xué)習(xí)作準(zhǔn)備?!边@一大綱在1980年5月第2版時維持了上述規(guī)定。
由中華人民共和國國家教育委員會制訂、1986年12月第1版的《全日制中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱》,在第2頁“教學(xué)內(nèi)容的確定”的第(三)條中,把上述大綱的有關(guān)文字改成一句話:“適當(dāng)滲透集合、對應(yīng)等數(shù)學(xué)思想”。1990年修訂此大綱時,維持了這一規(guī)定。
由中華人民共和國國家教育委員會制訂、1992年6月第1版的《九年義務(wù)教育全日制初級中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱(試用)》,在第1頁“教學(xué)目的”中規(guī)定:“初中數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識主要是初中代數(shù)、幾何中的概念、法則、性質(zhì)、公式、公理、定理以及由其內(nèi)容所反映出來的數(shù)學(xué)思想和方法。”這份大綱還第一次把資深的數(shù)學(xué)工作者們熟知的提法“數(shù)學(xué),它的內(nèi)容、方法和意義”改為數(shù)學(xué)的“內(nèi)容、思想、方法和語言已廣泛滲入自然科學(xué)和社會科學(xué),成為現(xiàn)代文化的重要組成部分”,并把這段話放入總論的第一段。在第9頁上又指出,要“使學(xué)生掌握消元、降次、配方、換元等常用的數(shù)學(xué)方法,解決某些數(shù)學(xué)問題,理解‘特殊棗一般棗特殊’、‘未知棗已知’、用字母表示數(shù)、數(shù)形結(jié)合和把復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化成簡單問題等基本的思想方法”;在第6頁上還指出,“要注意充分發(fā)揮練習(xí)的作用,加強(qiáng)對解題的正確指導(dǎo),應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生從解題的思想方法上作必要的概括?!豹?/p>
由國家教育委員會基礎(chǔ)教育司編訂、1996年5月第1版的《全日制普通高級中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱(供試驗用)》,在第2頁“教學(xué)目的”中也規(guī)定:“高中數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識是指:高中數(shù)學(xué)中的概念、性質(zhì)、法則、公式、公理、定理以及由其內(nèi)容反映出來的數(shù)學(xué)思想和方法。”在界定“思維能力”一詞的四個主要層面時,指出第三層面是“會合乎邏輯地、準(zhǔn)確地闡述自己的思想和觀點”;第四層面是“能運用數(shù)學(xué)概念、思想和方法,辨明數(shù)學(xué)關(guān)系,形成良好的思維品質(zhì)”。這份大綱維持了數(shù)學(xué)的“內(nèi)容、思想、方法和語言已成為現(xiàn)代文化的重要組成部分”的提法(第1頁);并指出數(shù)學(xué)規(guī)律“包括公理、性質(zhì)、法則、公式、定理及其聯(lián)系,數(shù)學(xué)思想、方法和語言”(第24頁);堅持在對解題進(jìn)行指導(dǎo)時,應(yīng)該“對解題的思想方法作必要的概括”(第25頁)。這是建國以來對數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)方法關(guān)注最多的一份中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱,充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)教育工作者對于數(shù)學(xué)課程發(fā)展的一些共識。
二、數(shù)學(xué)思想方法
(一)思想、科學(xué)思想和數(shù)學(xué)思想
思想是客觀存在反映在人的意識中經(jīng)過思維活動而產(chǎn)生的結(jié)果。它是從大量的思維活動中獲得的產(chǎn)物,經(jīng)過反復(fù)提煉和實踐,如果一再被證明為正確,就可以反復(fù)被應(yīng)用到新的思維活動中,并產(chǎn)生出新的結(jié)果。本文所指的思想,都是那些顛撲不破、屢試不爽的思維產(chǎn)物。因此,對于學(xué)習(xí)者來說,思想就成為他們進(jìn)行思維活動的細(xì)胞和基礎(chǔ);思想和下面述及的方法都是他們的思維活動的載體。每門科學(xué)都逐漸形成了它自己的思想,而科學(xué)法則概括出各門科學(xué)共同遵循和運用的一些科學(xué)思想。
所謂數(shù)學(xué)思想,是指現(xiàn)實世界的空間形式和數(shù)量關(guān)系反映到人的意識之中,經(jīng)過思維活動而產(chǎn)生的結(jié)果,它是對數(shù)學(xué)事實與數(shù)學(xué)理論的本質(zhì)認(rèn)識。首先,數(shù)學(xué)思想比一般說的數(shù)學(xué)概念具有更高的抽象和概括水平,后者比前者更具體、更豐富,而前者比后者更本質(zhì)、更深刻。其次,數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)觀點、數(shù)學(xué)方法三者密不可分:如果人們站在某個位置、從某個角度并運用數(shù)學(xué)去觀察和思考問題,那么數(shù)學(xué)思想也就成了一種觀點。而對于數(shù)學(xué)方法來說,思想是其相應(yīng)的方法的精神實質(zhì)和理論基礎(chǔ),方法則是實施有關(guān)思想的技術(shù)手段。中學(xué)數(shù)學(xué)中出現(xiàn)的數(shù)學(xué)觀點(例如方程觀點、函數(shù)觀點、統(tǒng)計觀點、向量觀點、幾何變換觀點等)和各種數(shù)學(xué)方法,都體現(xiàn)著一定的數(shù)學(xué)思想。
數(shù)學(xué)思想是一類科學(xué)思想,但科學(xué)思想未必就單單是數(shù)學(xué)思想。例如,分類思想是各門科學(xué)都要運用的思想(比方語文分為文學(xué)、語言和寫作,外語分為聽、說、讀、寫和譯,物理學(xué)分為力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和原子核物理學(xué),化學(xué)分為無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué),生物學(xué)分為植物學(xué)、動物學(xué)和人類學(xué)等;中學(xué)生見到的最漂亮的分類應(yīng)該是在學(xué)習(xí)哺乳綱動物時所出現(xiàn)的門(亞門)、綱(亞綱)、目(亞目)、屬、科、種的分類表,它不是單由數(shù)學(xué)給予的。只有將分類思想應(yīng)用于空間形式和數(shù)量關(guān)系時,才能成為數(shù)學(xué)思想。如果用一個詞語“邏輯劃分”作為標(biāo)準(zhǔn),那么,當(dāng)該邏輯劃分與數(shù)理有關(guān)時(可稱之為“數(shù)理邏輯劃分”),可以說是運用數(shù)學(xué)思想;當(dāng)該邏輯劃分與數(shù)理無直接關(guān)系時(例如把社會中的各行各業(yè)分為工、農(nóng)、兵、學(xué)、商等),不應(yīng)該說是運用數(shù)學(xué)思想。同樣地,當(dāng)且僅當(dāng)哲學(xué)思想(例如一分為二的思想、量質(zhì)互變的思想和肯定否定的思想)在數(shù)學(xué)中予以大量運用并且被“數(shù)學(xué)化”了時,它們也可以稱之為數(shù)學(xué)思想。
(二)數(shù)學(xué)思想中的基本數(shù)學(xué)思想
在數(shù)學(xué)思想中,有一類思想是體現(xiàn)或應(yīng)該體現(xiàn)于基礎(chǔ)數(shù)學(xué)中的具有奠基性和總結(jié)性的思維成果,這些思想可以稱之為基本數(shù)學(xué)思想?;緮?shù)學(xué)思想含有傳統(tǒng)數(shù)學(xué)思想的精華和近現(xiàn)代數(shù)學(xué)思想的基本特征,并且也是歷史地形成和發(fā)展著的。
基本數(shù)學(xué)思想包括:符號與變元表示的思想,集合思想,對應(yīng)思想,公理化與結(jié)構(gòu)思想,數(shù)形結(jié)合的思想,化歸的思想,對立統(tǒng)一的思想,整體思想,函數(shù)與方程的思想,抽樣統(tǒng)計思想,極限思想(或說無限逼近思想)等。它有兩大“基石”棗符號與變元表示的思想和集合思想,又有兩大“支柱”棗對應(yīng)思想和公理化與結(jié)構(gòu)思想。有些基本數(shù)學(xué)思想是從“基石”和“支柱”衍生出來的,例如“函數(shù)與方程的思想”衍生于符號與變元表示的思想(函數(shù)式或方程式)、集合思想(函數(shù)的定義域或方程中字母的取值范圍)和對應(yīng)思想(函數(shù)的對應(yīng)法則或方程中已知數(shù)、未知數(shù)的值的對應(yīng)關(guān)系)。所以我們說基本數(shù)學(xué)思想是體現(xiàn)或應(yīng)該體現(xiàn)于“基礎(chǔ)數(shù)學(xué)”(而不是說“初等數(shù)學(xué)”)的具有奠基性和總結(jié)性的思維成果。基本數(shù)學(xué)思想及其衍生的數(shù)學(xué)思想,形成了一個結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。中學(xué)數(shù)學(xué)教育、教學(xué)中傳授的數(shù)學(xué)思想,應(yīng)該都是基本數(shù)學(xué)思想。
非科學(xué)思想當(dāng)然也是大量存在的。例如,“崇洋”的思想就是一種非科學(xué)思想。
中學(xué)數(shù)學(xué)教科書中處處滲透著基本數(shù)學(xué)思想。如果能使它落實到學(xué)生學(xué)習(xí)和運用數(shù)學(xué)的思維活動上,它就能在發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)能力方面發(fā)揮出一種方法論的功能。
(三)思路、思緒和思考
我們在中學(xué)數(shù)學(xué)教育、教學(xué)中,還經(jīng)常使用著“思路”和“思緒”這兩個詞語。一般說來,“思路”是指思維活動的線索,可視為以串聯(lián)、并聯(lián)或網(wǎng)絡(luò)形狀出現(xiàn)的思想和方法的載體,而“思緒”是指思想的頭緒。“思路”和“思緒”實際上是同義詞,并且它們都是名詞。
那么,另一個詞語“思考”又是什么意思呢?“思考”就是進(jìn)行比較深刻、周到的思維活動。作為動詞,它反映了主體把思想、方法、串聯(lián)、并聯(lián)或用網(wǎng)絡(luò)組織起來以解決問題的思維過程。由此可見,“思考”所產(chǎn)生的有效途徑就是“思路”或“思緒”;“思路”或“思緒”是“思考”的結(jié)果,是思想、方法的某種選擇和組織,且明顯帶有程序性。對思路及其所含思想、方法的選擇和組織的水平,反映了學(xué)習(xí)者能力的差異。(四)方法和數(shù)學(xué)方法
所謂方法,是指人們?yōu)榱诉_(dá)到某種目的而采取的手段、途徑和行為方式中所包含的可操作的規(guī)則或模式。人們通過長期的實踐,發(fā)現(xiàn)了許多運用數(shù)學(xué)思想的手段、門路或程序。同一手段、門路或程序被重復(fù)運用了多次,并且都達(dá)到了預(yù)期的目的,便成為數(shù)學(xué)方法。數(shù)學(xué)方法是以數(shù)學(xué)為工具進(jìn)行科學(xué)研究的方法,即用數(shù)學(xué)語言表達(dá)事物的狀態(tài)、關(guān)系和過程,經(jīng)過推導(dǎo)、運算和分析,以形成解釋、判斷和預(yù)言的方法。
數(shù)學(xué)方法具有以下三個基本特征:一是高度的抽象性和概括性;二是精確性,即邏輯的嚴(yán)密性及結(jié)論的確定性;三是應(yīng)用的普遍性和可操作性。
數(shù)學(xué)方法在科學(xué)技術(shù)研究中具有舉足輕重的地位和作用:一是提供簡潔精確的形式化語言,二是提供數(shù)量分析及計算的方法,三是提供邏輯推理的工具?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特別是電腦的發(fā)展,與數(shù)學(xué)方法的地位和作用的強(qiáng)化正好是相輔相成。
宏觀的數(shù)學(xué)方法包括:模型方法,變換方法,對稱方法,無窮小方法,公理化方法,結(jié)構(gòu)方法,實驗方法。微觀的且在中學(xué)數(shù)學(xué)中常用的基本數(shù)學(xué)方法大致可以分為以下三類:
(1)邏輯學(xué)中的方法。例如分析法(包括逆證法)、綜合法、反證法、歸納法、窮舉法(要求分類討論)等。這些方法既要遵從邏輯學(xué)中的基本規(guī)律和法則,又因運用于數(shù)學(xué)之中而具有數(shù)學(xué)的特色。
(2)數(shù)學(xué)中的一般方法。例如建模法、消元法、降次法、代入法、圖象法(也稱坐標(biāo)法。代數(shù)中常用圖象法,解析幾何中常用坐標(biāo)法)、向量法、比較法(數(shù)學(xué)中主要是指比較大小,這與邏輯學(xué)中的多方位比較不同)、放縮法、同一法、數(shù)學(xué)歸納法(這與邏輯學(xué)中的不完全歸納法不同)等。這些方法極為重要,應(yīng)用也很廣泛。
(3)數(shù)學(xué)中的特殊方法。例如配方法、待定系數(shù)法、加減法、公式法、換元法(也稱之為中間變量法)、拆項補(bǔ)項法(含有添加輔助元素實現(xiàn)化歸的數(shù)學(xué)思想)、因式分解諸方法,以及平行移動法、翻折法等。這些方法在解決某些數(shù)學(xué)問題時起著重要作用,不可等閑視之。
(五)方法和招術(shù)
如上所述,方法是解決思想、行為等問題的門路和程序,是思想的產(chǎn)物,是包含或體現(xiàn)著思想的一套程序,它既可操作又可仿效。在選擇并實施方法的前期過程中,反映了學(xué)習(xí)者的能力和技能的高低;而在后期過程中,只反映了學(xué)習(xí)者的技能的差異。
所謂“招術(shù)”“招”字應(yīng)正為“著”字,本文仍用傳統(tǒng)的“一招一式”的說法。是指解決特殊問題的專用計策或手段,純屬于技能而不屬于能力?!罢小钡慕逃齼r值遠(yuǎn)低于“法”(這里的“法”指“通法”)的價值。“法”的可仿效性帶有較為“普適”的意義,而“招”的“普適”要差得多;實施“招”要以能實施管著它的“法”為前提。
例如,待定系數(shù)法是一種特別有用的“法”。求二次函數(shù)的解析式時,用待定系數(shù)法根據(jù)圖象上三個點的坐標(biāo)求出解析式可看作第一“招”;根據(jù)頂點和另一點的坐標(biāo)求出解析式可看作第二“招”;根據(jù)與x軸交點和另一點的坐標(biāo)求出解析式可看作第三“招”。這三“招”各有奇妙之處。哪一“招”更好使用,要看條件和管著它們的“法”而定。教師授予學(xué)生“用待定系數(shù)法求二次函數(shù)的解析式”,最根本、最要緊的“法旨”就在于讓學(xué)生明確二次函數(shù)的解析式中自變量、函數(shù)值和圖象上點的橫、縱坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系;對于一般的點和特殊的點(例如頂點及與x軸的交點),解析式可以有什么不同的反映。而這樣的“法旨”,恰恰體現(xiàn)了對應(yīng)思想和數(shù)形結(jié)合的思想。由此看來,我國古代傳說中經(jīng)常提到的某些師傅對待弟子“給‘招’不給‘法’”的現(xiàn)象,在現(xiàn)代的數(shù)學(xué)教育、教學(xué)中應(yīng)該盡量避免。
三、中學(xué)數(shù)學(xué)教科書中應(yīng)該傳授的基本數(shù)學(xué)思想和方法
(一)中學(xué)數(shù)學(xué)教科書中應(yīng)該傳授的基本數(shù)學(xué)思想中學(xué)數(shù)學(xué)教科書擔(dān)負(fù)著向?qū)W生傳授基本數(shù)學(xué)思想的責(zé)任,在程度上有“滲透”、“介紹”和“突出”之分。1.滲透?!皾B透”就是把某些抽象的數(shù)學(xué)思想逐漸“融進(jìn)”具體的、實在的數(shù)學(xué)知識中,使學(xué)生對這些思想有一些初步的感知或直覺,但還沒有從理性上開始認(rèn)識它們。要滲透的有集合思想、對應(yīng)思想、公理化與結(jié)構(gòu)思想、抽樣統(tǒng)計思想、極限思想等。前三種基本數(shù)學(xué)思想從初中一年級就開始滲透了,并貫徹于整個中學(xué)階段;抽樣統(tǒng)計思想可從初中三年級開始滲透,極限思想也可從初中三年級的教科書中安排類似于“關(guān)于圓周率π”這樣的閱讀材料開始滲透。至于公理化與結(jié)構(gòu)思想,要注意根據(jù)人類的認(rèn)識規(guī)律,一開始就采取擴(kuò)大的公理體系。例如,教科書既可以把“同位角相等,兩直線平行”和它的逆命題都當(dāng)作公理,也可以把判定兩個三角形全等的三個命題“邊角邊”、“角邊角”和“邊邊邊”都當(dāng)作公理。
這種滲透是隨年級逐步深入的。例如集合思想,初中是用文氏圖或列舉法來表示集合,不等式(組)的解集可以用數(shù)軸表示或用不等式(組)表示;高中則是列舉法、描述法、文氏圖三者并舉,并同時允許用不等式(組)、區(qū)間或集合的描述法來表示實數(shù)集的某些子集。又如對應(yīng)思想,初中只用文字、數(shù)軸或平面直角坐標(biāo)系來講對應(yīng);高中則在此基礎(chǔ)上引入了使用符號語言的對應(yīng)法則。至于公理化與結(jié)構(gòu)思想、抽樣統(tǒng)計思想和極限思想在初、高中階段的不同滲透水平,則是眾所周知的?!皾B透”到一定程度,就是“介紹”的前奏了。
2.介紹?!敖榻B”就是把某些數(shù)學(xué)思想在適當(dāng)時候明確“引進(jìn)”到數(shù)學(xué)知識中,使學(xué)生對這些思想有初步理解,這是理性認(rèn)識的開始。要介紹的有符號與變元表示的思想、數(shù)形結(jié)合的思想、化歸的思想、函數(shù)與方程的思想、抽樣統(tǒng)計思想、極限思想等。這種介紹也是隨年級逐步增加的。有的思想從初中一年級起就開始介紹(例如前四種基本數(shù)學(xué)思想),有的則是先滲透后介紹(例如后兩種基本數(shù)學(xué)思想)?!敖榻B”與“滲透”的基本區(qū)別在于:“滲透”只要求學(xué)生知道有什么思想和是什么思想,而“介紹”則要求學(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)而知道為什么叫做思想(含思想的要素和特征)、用什么思想(含思想的用途)并學(xué)會運用。作為補(bǔ)充,也可以就問題適時地向?qū)W生介紹如何運用一分為二的思想和整體思想。
3.突出?!巴怀觥本褪前涯承?shù)學(xué)思想經(jīng)常性地予以強(qiáng)調(diào),并通過大量的綜合訓(xùn)練而達(dá)到靈活運用。它是在介紹的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,目的在于最大限度地發(fā)揮這些數(shù)學(xué)思想的功能。要突出的有數(shù)形結(jié)合的思想、化歸的思想、函數(shù)與方程的思想等。這些基本數(shù)學(xué)思想貫穿于整個中學(xué)階段,最重要、最常用,是中學(xué)數(shù)學(xué)的精髓,也最能長久保存在人一生的記憶之中?!敖榻B”與“突出”的基本區(qū)別在于:“介紹”只要求學(xué)生知道用什么和會用,而“突出”則要求學(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)而知道選用和善用。作為補(bǔ)充,也可以就數(shù)學(xué)問題經(jīng)常向?qū)W生突出分類思想的運用。