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数学教学中学生创造性思维的培养

2014-08-21张志旺

中学教学参考·理科版 2014年6期
关键词:素数创造性三角形

张志旺

数学教育的根本目的是培养学生的各种数学能力,包括数学思维能力、数学计算能力、数学创造性思维能力等.这些能力需要从多渠道、多角度去培养.数学教学中所研究的创新思维,一般是指对思维主体来说,是新颖独到的一种思维活动,它包括发现新事物,提示新规律,创造新方法,解决新问题等思维过程.那么,在数学教学中应如何培养学生的创造性思维能力呢?

一、注重学生逆向思维的培养

逆向思维是数学的一种重要思维方式.它是在研究问题时从反面观察事物,去做到与习惯性的思维方向完全相反的探索,当反复思考某个问题陷入困境时,逆向思维能使人茅塞顿开,出奇制胜.数学上的反证法往往离不开思维的逆向性,先假设结论不成立,然后经过一系列正确、严密的推理,导出自相矛盾的结论,这就证明了与结论相反的假设不成立,从而肯定了原来结论是正确的.

【例1】 证明:素数有无限个.

证明:假设素数只有有限个,设为p1、p2、…、pn.考查数p1p2…pn+1,它或者是一个素数,显然比一切p1、p2、…、pn都大;或者它为合数,则包含有异于p1、p2、…、pn的素因子.无论哪种情形,总还有另外的素数存在,这与假设相矛盾,从而素数有无限个.

用逆向思维来考虑数学问题,不但可使我们对问题认识得更加清楚,对知识点掌握得更加牢固,而且常常使问题大大简化,起到事半功倍的效果.

二、注意化归意识,激发学生的创造力

化归意识是在解决问题的过程中,有意识地对问题进行“联想——转化”,将未知问题转化为易于解决或已经解决的问题的思维活动.化归意识的培养,不仅有助于实际问题的解决,而且有助于养成自觉地联想、自觉地调整思维方向的钻研精神和思考习惯,有助于创造能力的培养.

【例2】 一个农民有鸡、兔若干,它们共有50个头和140只脚,问鸡、兔各有多少?

我们可以假想这样一种奇特的现象:所有的鸡都抬起了一只脚,同时所有的兔子也仅用后腿站立在地上.显然,问题就容易多了,现在鸡的头的数目与脚的数目是相等的,如果有一只兔子,脚的数目就要比头的数目大1,所以脚的数目(70)与头的数目(50)的差(20)就等于兔子的数目.于是可知有兔子20只,鸡30只.这种化归思想方法很巧妙,它是把问题的已知条件进行变形,以达到化归的目的,进而创造性地解决问题.

三、广开思路,培养学生的发散思维

发散思维是指从同一来源材料探求不同答案的思维过程.数学上的新思维、新理论和新方法往往来源于发散思维.有人用“创造能力=知识量×发散思维”这个公式来估计一个人的创造能力.可见,加强发散思维的训练是培养学生创造能力的重要方法.

在教学中,培养学生的发散思维能力一般可以从以下几个方面入手.比如训练学生对同一条件,联想多种结论;改变思维角度,进行变式训练;培养学生个性,鼓励创优创新;加强一题多解、一题多变、一题多思等.

【例3】 用6根火柴,要求摆出4个三角形,怎么摆?

一种思维方式:每个三角形三条边需3根火柴,4个三角形需12根火柴,怎么办?共边!以1个三角形为中心与另外3个三角形各共一边,可以减少3根火柴,这样就只需9根火柴,还要减少3根,怎么办?

另一种思维方式:先用3根火柴摆1个三角形,然后把剩下的3根架在这个三角形的上方,4个三角形就出来了.

前一种思维方式把自己局限在平面上,后一种思维方式就无拘无束,将思维扩展到空间.

四、注重培养学生的观察力

观察是信息输入的通道,是思维探索的大门.敏锐的观察力是创造性思维的起步器.可以说,没有观察就没有发现,更不能有创造.观察能力是在学习过程中培养的.那么,在课堂中,怎样培养学生的观察力呢?

首先,在观察之前,要给学生提出明确而又具体的目的、任务和要求.其次,要在观察中及时指导.比如要指导学生根据观察的对象有顺序地进行观察,要指导学生选择适当的观察方法,要指导学生及时地对观察的结果进行分析总结等.第三,要科学地运用直观教具及现代教学技术,以支持学生对研究的问题做仔细、深入的观察.第四,要努力培养学生浓厚的观察兴趣.

五、大胆猜想,注重对学生想象力的培养

数学中的猜想能力,是一种高级的创造性思维形式.想象不同于胡思乱想.数学想象一般有以下几个基本要素:(1)因此要有扎实的基础知识和丰富的经验的支持;(2)要有能迅速摆脱表象干扰的敏锐的洞察力和丰富的想象力;(3)要有执著追求的情感.因此,培养学生的想象力,首先要使学生学好有关的基础知识.其次,新知识的产生除去推理外,常常包含前人的想象因素,因此在教学中应根据教材潜在的因素,创设想象情境,提供想象材料,诱发学生的创造性想象.另外,还应指导学生掌握一些想象的方法,像类比、归纳等.正如牛顿所说的:“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现.”

数学上的许多创造就是以猜想为前提的.著名的哥德巴赫猜想“任何一个充分大的偶数都可以表示成两个素数之和”就是一个典型的例子.比如:容易从“5+7=12,11+19=30,113+23=136,…”看到“5,7,11,19,23,113…”都是奇素数,然而其和“12,30,136…”都是偶数,是否有一规律:任何两个奇素数之和都是偶数?这点很容易肯定并加以证明.但是反过来想想,任何一个偶数,是否都能分解为两个奇素数之和?对“即使很大”的偶数是可以实际验证一下,然而能严格证明吗?这就是1742年哥德巴赫提出的猜想.

六、注重诱发学生的数学灵感

科学家把导致发明创造的敏感称为“高级灵感”,我们把在数学学习中赖以发现、解决数学问题的那种突然发生的直觉思维叫做“初级灵感”.它大体是指由于长期实践,不断积累经验和知识而突然产生的富有创造性的思路.它是认识上质的飞跃.灵感的发生往往伴随着突破和创新.

在教学中,教师应及时捕捉和诱发学生学习中出现的灵感,对于学生别出心裁的想法,违反常规的解答,标新立异的构思,哪怕只有一点点的新意,都应及时给予肯定.同时,还应诱导学生的数学直觉和灵感,促使学生能直接越过逻辑推理而寻找到解决问题的突破口.

例如,有这样的一道题:把-311、-623、-1247、-417用“>”号排列起来.对于这道题,学生通常都是采用先通分再比较的方法,但由于公分母太大,解答非常麻烦.有位学生因近视看不清黑板上的字,就回过头去看后面的同学所抄写的,他看到的是倒字,这一现象使他灵机一动:化为同分子分数,再比较大小.这个触景生情的“灵机一动”,就是一种“初级灵感”.

因此,在教学中教师应对学生长期进行敢于想象、敢于创新、敢于打破常规的训练,促使学生想象能力的不断提高.

在数学教学过程中,要强调学生学会多方面观察事物,学会数学知识和方法,学会思考和探索,学会猜想,发现问题、解决问题,以此培养学生的数学能力和创造性思维.

参考文献

[1]张奠宙.数学教育中的“创新”工程大纲[J].数学教学,1999(4).

[2]任勇.数学学习指导与教学艺术[M].北京:人民教育出版社,2006.

[3]李大勇.中学数学解题论导引[M].合肥:合肥工业大学出版社,2006.

(责任编辑 黄春香)

数学教育的根本目的是培养学生的各种数学能力,包括数学思维能力、数学计算能力、数学创造性思维能力等.这些能力需要从多渠道、多角度去培养.数学教学中所研究的创新思维,一般是指对思维主体来说,是新颖独到的一种思维活动,它包括发现新事物,提示新规律,创造新方法,解决新问题等思维过程.那么,在数学教学中应如何培养学生的创造性思维能力呢?

一、注重学生逆向思维的培养

逆向思维是数学的一种重要思维方式.它是在研究问题时从反面观察事物,去做到与习惯性的思维方向完全相反的探索,当反复思考某个问题陷入困境时,逆向思维能使人茅塞顿开,出奇制胜.数学上的反证法往往离不开思维的逆向性,先假设结论不成立,然后经过一系列正确、严密的推理,导出自相矛盾的结论,这就证明了与结论相反的假设不成立,从而肯定了原来结论是正确的.

【例1】 证明:素数有无限个.

证明:假设素数只有有限个,设为p1、p2、…、pn.考查数p1p2…pn+1,它或者是一个素数,显然比一切p1、p2、…、pn都大;或者它为合数,则包含有异于p1、p2、…、pn的素因子.无论哪种情形,总还有另外的素数存在,这与假设相矛盾,从而素数有无限个.

用逆向思维来考虑数学问题,不但可使我们对问题认识得更加清楚,对知识点掌握得更加牢固,而且常常使问题大大简化,起到事半功倍的效果.

二、注意化归意识,激发学生的创造力

化归意识是在解决问题的过程中,有意识地对问题进行“联想——转化”,将未知问题转化为易于解决或已经解决的问题的思维活动.化归意识的培养,不仅有助于实际问题的解决,而且有助于养成自觉地联想、自觉地调整思维方向的钻研精神和思考习惯,有助于创造能力的培养.

【例2】 一个农民有鸡、兔若干,它们共有50个头和140只脚,问鸡、兔各有多少?

我们可以假想这样一种奇特的现象:所有的鸡都抬起了一只脚,同时所有的兔子也仅用后腿站立在地上.显然,问题就容易多了,现在鸡的头的数目与脚的数目是相等的,如果有一只兔子,脚的数目就要比头的数目大1,所以脚的数目(70)与头的数目(50)的差(20)就等于兔子的数目.于是可知有兔子20只,鸡30只.这种化归思想方法很巧妙,它是把问题的已知条件进行变形,以达到化归的目的,进而创造性地解决问题.

三、广开思路,培养学生的发散思维

发散思维是指从同一来源材料探求不同答案的思维过程.数学上的新思维、新理论和新方法往往来源于发散思维.有人用“创造能力=知识量×发散思维”这个公式来估计一个人的创造能力.可见,加强发散思维的训练是培养学生创造能力的重要方法.

在教学中,培养学生的发散思维能力一般可以从以下几个方面入手.比如训练学生对同一条件,联想多种结论;改变思维角度,进行变式训练;培养学生个性,鼓励创优创新;加强一题多解、一题多变、一题多思等.

【例3】 用6根火柴,要求摆出4个三角形,怎么摆?

一种思维方式:每个三角形三条边需3根火柴,4个三角形需12根火柴,怎么办?共边!以1个三角形为中心与另外3个三角形各共一边,可以减少3根火柴,这样就只需9根火柴,还要减少3根,怎么办?

另一种思维方式:先用3根火柴摆1个三角形,然后把剩下的3根架在这个三角形的上方,4个三角形就出来了.

前一种思维方式把自己局限在平面上,后一种思维方式就无拘无束,将思维扩展到空间.

四、注重培养学生的观察力

观察是信息输入的通道,是思维探索的大门.敏锐的观察力是创造性思维的起步器.可以说,没有观察就没有发现,更不能有创造.观察能力是在学习过程中培养的.那么,在课堂中,怎样培养学生的观察力呢?

首先,在观察之前,要给学生提出明确而又具体的目的、任务和要求.其次,要在观察中及时指导.比如要指导学生根据观察的对象有顺序地进行观察,要指导学生选择适当的观察方法,要指导学生及时地对观察的结果进行分析总结等.第三,要科学地运用直观教具及现代教学技术,以支持学生对研究的问题做仔细、深入的观察.第四,要努力培养学生浓厚的观察兴趣.

五、大胆猜想,注重对学生想象力的培养

数学中的猜想能力,是一种高级的创造性思维形式.想象不同于胡思乱想.数学想象一般有以下几个基本要素:(1)因此要有扎实的基础知识和丰富的经验的支持;(2)要有能迅速摆脱表象干扰的敏锐的洞察力和丰富的想象力;(3)要有执著追求的情感.因此,培养学生的想象力,首先要使学生学好有关的基础知识.其次,新知识的产生除去推理外,常常包含前人的想象因素,因此在教学中应根据教材潜在的因素,创设想象情境,提供想象材料,诱发学生的创造性想象.另外,还应指导学生掌握一些想象的方法,像类比、归纳等.正如牛顿所说的:“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现.”

数学上的许多创造就是以猜想为前提的.著名的哥德巴赫猜想“任何一个充分大的偶数都可以表示成两个素数之和”就是一个典型的例子.比如:容易从“5+7=12,11+19=30,113+23=136,…”看到“5,7,11,19,23,113…”都是奇素数,然而其和“12,30,136…”都是偶数,是否有一规律:任何两个奇素数之和都是偶数?这点很容易肯定并加以证明.但是反过来想想,任何一个偶数,是否都能分解为两个奇素数之和?对“即使很大”的偶数是可以实际验证一下,然而能严格证明吗?这就是1742年哥德巴赫提出的猜想.

六、注重诱发学生的数学灵感

科学家把导致发明创造的敏感称为“高级灵感”,我们把在数学学习中赖以发现、解决数学问题的那种突然发生的直觉思维叫做“初级灵感”.它大体是指由于长期实践,不断积累经验和知识而突然产生的富有创造性的思路.它是认识上质的飞跃.灵感的发生往往伴随着突破和创新.

在教学中,教师应及时捕捉和诱发学生学习中出现的灵感,对于学生别出心裁的想法,违反常规的解答,标新立异的构思,哪怕只有一点点的新意,都应及时给予肯定.同时,还应诱导学生的数学直觉和灵感,促使学生能直接越过逻辑推理而寻找到解决问题的突破口.

例如,有这样的一道题:把-311、-623、-1247、-417用“>”号排列起来.对于这道题,学生通常都是采用先通分再比较的方法,但由于公分母太大,解答非常麻烦.有位学生因近视看不清黑板上的字,就回过头去看后面的同学所抄写的,他看到的是倒字,这一现象使他灵机一动:化为同分子分数,再比较大小.这个触景生情的“灵机一动”,就是一种“初级灵感”.

因此,在教学中教师应对学生长期进行敢于想象、敢于创新、敢于打破常规的训练,促使学生想象能力的不断提高.

在数学教学过程中,要强调学生学会多方面观察事物,学会数学知识和方法,学会思考和探索,学会猜想,发现问题、解决问题,以此培养学生的数学能力和创造性思维.

参考文献

[1]张奠宙.数学教育中的“创新”工程大纲[J].数学教学,1999(4).

[2]任勇.数学学习指导与教学艺术[M].北京:人民教育出版社,2006.

[3]李大勇.中学数学解题论导引[M].合肥:合肥工业大学出版社,2006.

(责任编辑 黄春香)

数学教育的根本目的是培养学生的各种数学能力,包括数学思维能力、数学计算能力、数学创造性思维能力等.这些能力需要从多渠道、多角度去培养.数学教学中所研究的创新思维,一般是指对思维主体来说,是新颖独到的一种思维活动,它包括发现新事物,提示新规律,创造新方法,解决新问题等思维过程.那么,在数学教学中应如何培养学生的创造性思维能力呢?

一、注重学生逆向思维的培养

逆向思维是数学的一种重要思维方式.它是在研究问题时从反面观察事物,去做到与习惯性的思维方向完全相反的探索,当反复思考某个问题陷入困境时,逆向思维能使人茅塞顿开,出奇制胜.数学上的反证法往往离不开思维的逆向性,先假设结论不成立,然后经过一系列正确、严密的推理,导出自相矛盾的结论,这就证明了与结论相反的假设不成立,从而肯定了原来结论是正确的.

【例1】 证明:素数有无限个.

证明:假设素数只有有限个,设为p1、p2、…、pn.考查数p1p2…pn+1,它或者是一个素数,显然比一切p1、p2、…、pn都大;或者它为合数,则包含有异于p1、p2、…、pn的素因子.无论哪种情形,总还有另外的素数存在,这与假设相矛盾,从而素数有无限个.

用逆向思维来考虑数学问题,不但可使我们对问题认识得更加清楚,对知识点掌握得更加牢固,而且常常使问题大大简化,起到事半功倍的效果.

二、注意化归意识,激发学生的创造力

化归意识是在解决问题的过程中,有意识地对问题进行“联想——转化”,将未知问题转化为易于解决或已经解决的问题的思维活动.化归意识的培养,不仅有助于实际问题的解决,而且有助于养成自觉地联想、自觉地调整思维方向的钻研精神和思考习惯,有助于创造能力的培养.

【例2】 一个农民有鸡、兔若干,它们共有50个头和140只脚,问鸡、兔各有多少?

我们可以假想这样一种奇特的现象:所有的鸡都抬起了一只脚,同时所有的兔子也仅用后腿站立在地上.显然,问题就容易多了,现在鸡的头的数目与脚的数目是相等的,如果有一只兔子,脚的数目就要比头的数目大1,所以脚的数目(70)与头的数目(50)的差(20)就等于兔子的数目.于是可知有兔子20只,鸡30只.这种化归思想方法很巧妙,它是把问题的已知条件进行变形,以达到化归的目的,进而创造性地解决问题.

三、广开思路,培养学生的发散思维

发散思维是指从同一来源材料探求不同答案的思维过程.数学上的新思维、新理论和新方法往往来源于发散思维.有人用“创造能力=知识量×发散思维”这个公式来估计一个人的创造能力.可见,加强发散思维的训练是培养学生创造能力的重要方法.

在教学中,培养学生的发散思维能力一般可以从以下几个方面入手.比如训练学生对同一条件,联想多种结论;改变思维角度,进行变式训练;培养学生个性,鼓励创优创新;加强一题多解、一题多变、一题多思等.

【例3】 用6根火柴,要求摆出4个三角形,怎么摆?

一种思维方式:每个三角形三条边需3根火柴,4个三角形需12根火柴,怎么办?共边!以1个三角形为中心与另外3个三角形各共一边,可以减少3根火柴,这样就只需9根火柴,还要减少3根,怎么办?

另一种思维方式:先用3根火柴摆1个三角形,然后把剩下的3根架在这个三角形的上方,4个三角形就出来了.

前一种思维方式把自己局限在平面上,后一种思维方式就无拘无束,将思维扩展到空间.

四、注重培养学生的观察力

观察是信息输入的通道,是思维探索的大门.敏锐的观察力是创造性思维的起步器.可以说,没有观察就没有发现,更不能有创造.观察能力是在学习过程中培养的.那么,在课堂中,怎样培养学生的观察力呢?

首先,在观察之前,要给学生提出明确而又具体的目的、任务和要求.其次,要在观察中及时指导.比如要指导学生根据观察的对象有顺序地进行观察,要指导学生选择适当的观察方法,要指导学生及时地对观察的结果进行分析总结等.第三,要科学地运用直观教具及现代教学技术,以支持学生对研究的问题做仔细、深入的观察.第四,要努力培养学生浓厚的观察兴趣.

五、大胆猜想,注重对学生想象力的培养

数学中的猜想能力,是一种高级的创造性思维形式.想象不同于胡思乱想.数学想象一般有以下几个基本要素:(1)因此要有扎实的基础知识和丰富的经验的支持;(2)要有能迅速摆脱表象干扰的敏锐的洞察力和丰富的想象力;(3)要有执著追求的情感.因此,培养学生的想象力,首先要使学生学好有关的基础知识.其次,新知识的产生除去推理外,常常包含前人的想象因素,因此在教学中应根据教材潜在的因素,创设想象情境,提供想象材料,诱发学生的创造性想象.另外,还应指导学生掌握一些想象的方法,像类比、归纳等.正如牛顿所说的:“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现.”

数学上的许多创造就是以猜想为前提的.著名的哥德巴赫猜想“任何一个充分大的偶数都可以表示成两个素数之和”就是一个典型的例子.比如:容易从“5+7=12,11+19=30,113+23=136,…”看到“5,7,11,19,23,113…”都是奇素数,然而其和“12,30,136…”都是偶数,是否有一规律:任何两个奇素数之和都是偶数?这点很容易肯定并加以证明.但是反过来想想,任何一个偶数,是否都能分解为两个奇素数之和?对“即使很大”的偶数是可以实际验证一下,然而能严格证明吗?这就是1742年哥德巴赫提出的猜想.

六、注重诱发学生的数学灵感

科学家把导致发明创造的敏感称为“高级灵感”,我们把在数学学习中赖以发现、解决数学问题的那种突然发生的直觉思维叫做“初级灵感”.它大体是指由于长期实践,不断积累经验和知识而突然产生的富有创造性的思路.它是认识上质的飞跃.灵感的发生往往伴随着突破和创新.

在教学中,教师应及时捕捉和诱发学生学习中出现的灵感,对于学生别出心裁的想法,违反常规的解答,标新立异的构思,哪怕只有一点点的新意,都应及时给予肯定.同时,还应诱导学生的数学直觉和灵感,促使学生能直接越过逻辑推理而寻找到解决问题的突破口.

例如,有这样的一道题:把-311、-623、-1247、-417用“>”号排列起来.对于这道题,学生通常都是采用先通分再比较的方法,但由于公分母太大,解答非常麻烦.有位学生因近视看不清黑板上的字,就回过头去看后面的同学所抄写的,他看到的是倒字,这一现象使他灵机一动:化为同分子分数,再比较大小.这个触景生情的“灵机一动”,就是一种“初级灵感”.

因此,在教学中教师应对学生长期进行敢于想象、敢于创新、敢于打破常规的训练,促使学生想象能力的不断提高.

在数学教学过程中,要强调学生学会多方面观察事物,学会数学知识和方法,学会思考和探索,学会猜想,发现问题、解决问题,以此培养学生的数学能力和创造性思维.

参考文献

[1]张奠宙.数学教育中的“创新”工程大纲[J].数学教学,1999(4).

[2]任勇.数学学习指导与教学艺术[M].北京:人民教育出版社,2006.

[3]李大勇.中学数学解题论导引[M].合肥:合肥工业大学出版社,2006.

(责任编辑 黄春香)

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