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逻辑推理:学生必备的数学“核心素养”

2019-01-11江苏省常州市新北区奔牛实验小学

小学时代 2019年33期
关键词:逻辑推理长方形平行四边形

江苏省常州市新北区奔牛实验小学 李 敏

推理是数学核心素养之一,也是学生数学学习的基本方式。推理主要包括合情推理和演绎推理两大类。无论是哪一种形式的推理,都必须具有一定的逻辑性。推理的逻辑性在小学阶段主要表现为能通过观察、归纳、类比等获得数学猜想,能主动地寻找证据,从而进行论证(包括证明和证伪)。在论证的过程中,教师要引导学生的推理做到有据、有理。这样,才能将培育学生逻辑推理的要求落到实处。

一、基于学生立场,让逻辑推理思路更清晰

著名数学教育家陈省身先生说:“学生应该学会推理,推理很重要,不仅在数学学科之中,在其他学科、在生活中都要用到。”在小学数学教学中培养学生的逻辑推理能力,教师首先应当明晰推理思路,要基于学生立场,引导学生能敏锐地抓住逻辑推理对象进行分析,让学生的逻辑推理思路更为清晰。在数学教学中,教师首先要引导学生对逻辑推理对象进行分析,从而把握问题核心、问题本质,引导学生用逻辑的语言对逻辑对象做出数学化的提炼、概括,从而能把握逻辑推理的本质,提升学生的逻辑推理水平,发展学生的逻辑推理技能。

比如教学《平行四边形的面积》(苏教版五年级上册)时,学生首先想到的是长方形面积的推理方法,将平行四边形放置到方格图之中,用数方格的方法进行推理。用数方格的方法推导平行四边形的面积不同于长方形,长方形的每一个角都是直角,因而可以直接去数。平行四边形需要进行剪拼后才能直接去数,根据这样的操作,学生猜想可以将平行四边形转化成长方形,运用长方形的面积进行推理。教师要肯定学生的大胆猜想,引导学生进行推理:长方形的长相当于平行四边形的底、长方形的宽相当于平行四边形的高,那么长方形的面积相当于平行四边形的面积,所以平行四边形的面积也就是长方形的面积,就是长乘宽,也就是底乘高。这样的逻辑推理,其思路是清晰的,其过程也是清晰的。

基于学生立场的逻辑推理,要真正将学生放置于课堂的“正中央”,引导学生抓住对象、抓住问题的本质,对逻辑推理的对象、问题等进行深度的剖析,让学生对逻辑推理的对象、问题等形成清晰的认知、理解。从逻辑推理的形式上分析,逻辑推理由逻辑推理对象、推理逻辑、推理结论组成。学生首先要清楚逻辑推理对象,清楚逻辑推理思路,进而展开有效的逻辑推理。

二、夯实过程论证,让逻辑推理方法更明晰

逻辑推理能力是学生的一种综合性、合乎规范性的推理,是学生观察、比较、抽象、概括、分析等能力的展示、综合。在数学教学中,教师不仅要引导学生明晰逻辑推理思路,更要夯实学生的逻辑推理过程,从而让逻辑推理方法更明晰。数学学习,不能仅凭人自身的感觉,不能用“存在就是被感知”的肤浅认知糊弄真理,而应当是笛卡尔的“我思故我在”。在逻辑推理过程中,要强化过程论证,无论这种论证是类比性的、归纳性的还是演绎性的。一般而言,相对于类比推理、不完全归纳推理,完全归纳推理和演绎推理更具有“严格性”、“真理性”、“正确性”、“科学性”。

教学《小数加减乘除法混合的简便运算》(苏教版五年级上册)时,许多教师认为学生在四年级已经学习过“整数加减乘除法混合的简便运算”,因而五年级就能自觉地、自动地迁移,所以对这一部分内容的论证往往是一带而过、蜻蜓点水、浮光掠影的。事实上,在数学中扩充数系,要具有一种兼容性,即新的数必须能适应、融合到原来数的运算之中去。但是,对于学生来说,教师的这样的一种简单化的类比教学,并不能让学生信服,不能让学生接纳小数乘除法混合的简便运算定律。笔者认为,在《小数加减乘除法混合的简便运算》教学之中,教师依然应当引导学生经历过程论证环节,从而使学生有效地将新知纳入到已有认知之中。教学中,教师可以出示一组算式,引导学生观察,提出猜想,在此基础上,引导学生自由举例进行论证。为了让论证过程更为严谨,教师还可以引导学生尝试举反例。只有当学生能举出系列正例而不能举出反例时,才能有效地引导学生进行不完全归纳。事实上,“类比推理的规则在所有的逻辑推理中是最不严格、最不确定的……类比在数学思维中的主要作用表现为发现问题、提出猜想、建立模拟”,其结论有时准确、有时不准确。因而“小数加减乘除混合的简便运算”,笔者引导学生将类比、归纳等推理结合起来。只有这样,学生的数学学习才能更为合情、更为合理、更为深刻,才能彰显数学的理性。

在上述逻辑推理的过程中,引导学生尝试举反例的过程是必须的、必要的。因为不完全归纳作为一种实证方法,其例子的无穷举性必然导致这样推理的结论的或然性。为了让数学的结论更为科学,为了让学生的数学学习更为合理,教师引导学生进行正向、反向举例,能让学生形成数学推理的逻辑素养,让学生感受、体验到数学逻辑推理的严谨性、严格性。

三、启迪逻辑联想,让逻辑推理表达更清晰

学生的数学逻辑推理不仅依赖于学生的数学思维,而且依赖于学生的数学想象。在数学教学中,教师不仅要激活学生的逻辑思维,而且要启迪学生的逻辑联想、想象,从而让学生的逻辑推理表达更为清晰。在学生的数学学习中,联想尤其是想象往往是创造的发端,是学生数学创新、再创造的基础,对于学生数学核心素养的发展、学习力的提升具有十分重要的作用。教师要鼓励学生基于数学事实基础想象,从而有效地延伸、拓展学生的数学学习触角,引领学生向数学推理更深处漫溯。

在数学教学中,教师要赋予学生逻辑想象的时空,给学生提供逻辑想象的素材,从而助推学生的逻辑想象。比如教学《长方形和正方形的面积》(苏教版三年级下册)时,笔者在教学中运用结构化的素材,启迪学生思维、想象。首先,笔者给学生提供一个规格小的长方形硬纸板,让学生用单位面积的小正方形拼摆,助推学生形成初步的猜想,然后给学生提供规格稍大的长方形硬纸板,让学生用单位面积的小正方形拼摆。相比较第一层次的实验,这一次的拼摆,单位面积的小正方形已经不能将长方形拼满了,这时可以引发学生的猜想。在猜想的基础上,教师引导学生合作论证,再次给学生提供一个规格较大的长方形硬纸板,这个时候,学生用单位面积的小正方形已经不能铺一行或一列了,由此激发学生的逻辑推理性的想象:长方形的长就相当于每行的个数,长方形的宽就相当于行数,长方形的面积就相当于单位面积的小正方形的总个数。在这样的数学猜想的基础上,教师可以引导学生进行组与组之间的合作实验论证。通过这样三个层面的教学,学生对长方形的面积的理解已经从肤浅走向深度、从感性走向理性。不难看出,在数学教学中,教师不仅要引导学生进行逻辑推理,还要引导学生建立逻辑推理的共同体,培养学生的数学逻辑推理的交流能力、表达能力、实验验证能力等。

小学数学学习中的逻辑推理,是学生数学化学习的一种思维过程、行为方式。教师不仅要引导学生进行逻辑推理,还要引导学生从多个视角来进行思考、辨别,从而有效地发展学生的逻辑思维能力,发展学生的逻辑推理素养。

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