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发现学习在微积分教学中对学生数学思维的培养

2019-08-07王利娟

数学学习与研究 2019年12期
关键词:发现学习微积分数学思维

王利娟

【摘要】本文介绍了发现学习是在强调学习方式变革的过程中产生的,对学生思维的主动性、积极性、灵活性、深刻性、自我评价水平的培养具有重要作用.

【关键词】发现学习;数学思维;微积分

恩格斯曾说过:“思维是地球上最美的花朵”.然而在传统教育下,培养了一大批不会思维的学生.为了实现提高学生思维能力的教育目标,学习方式的变革成为当今课程改革的一大主题.强调学习方式的变革,主要强调自主、合作、探究、体验的学习方式.发现学习正是体现这一学习方式变革主旋律的一种学习方式.

发现学习是指学习者通过自己的观察和探索、实验和思考,认识问题情境或事物之间的各种关系,找到问题答案的过程.发现学习属于探究式学习中的一种,是培养数学思维的重要途径.

1.发现式学习可以激发学习动机、兴趣,促进思维的主动性.发现学习可以使学生通过自己的观察和探索、实验与思考引起好奇心,增强求知欲望,以引导他们最终能够主动地思考,找到自己感兴趣的那些现象的解释.数学虽有较强的趣味性,但由于数学问题变化多端,产生一定难度,使学生因难以驾驭而感到乏味,失去学习兴趣[1].如果让学生对所拥有的数学材料产生兴趣,那么他们的整个心理活动就会处于积极主动的状态,就会聚精会神地注意數学命题的情境和发展趋势,以达到“入迷”状态,从而促进了主动积极思考而产生成果.例如,问xyx+y的极限是否存在,不少同学竟然如此证明lim(x,y)→(0,0)xyx+y=lim(x,y)→(0,0)11y+1x=0,但是稍加提示,学生就会发现第一步排除了沿坐标轴趋于原点的情况,第二步未考虑分母变化的所有情况,例如,当y=xx-1时,1y+1x=1,则此时极限为1,学生就会恍然大悟,深感自己的论证之可笑,从而表现出对数学的极大兴趣.

2.在发现学习中建立问题,激发思维积极性.我们都知道,“问题”在启发学生的思维中起着极为重要的作用.在发现学习过程中,因新知识与已有旧知识产生矛盾,或旧知识体系的扩大,而使学习主题产生了疑问,为了解开疑团,思维就要经历一个最为紧张、最为活跃的阶段,学生所提出的问题,所获得的知识,尽管都是人类已经知晓的事物,但这些知识是依靠学生自己的积极思考而引发,是一种再发现的过程[2].因此,必须重视问题型教学模式.例如,在讲授无穷级数时,可以向学生提出问题S=1-1+1-1+1-1+1-1+…等于多少呢?学生跃跃欲试,都开始认真算了起来,有人认为S=(1-1)+(1-1)+(1-1)+(1-1)+…=0,有人也可能这样计算S=1-(1-1)-(1-1)-(1-1)-(1-1)-…=1,这就意味着0=1,可是0怎么会等于1呢?从而使学生产生疑问,这就引出了我们这节课要学习的内容——无穷级数,从而激发思维积极性.随后可以向学生介绍,这一矛盾竟然使傅立叶那样的数学家困惑不解,甚至连被后人称之为数学家之英雄的欧拉也很困惑,他曾经得到1+x+x2+x3+…=11-x,令x=-1得到S=1-1+1-1+1-1+1-1+…=12.之后甚至还有人“证明”过S=1-1+1-1+1-1+1-1+…等于任意实数![3]

3.在发现学习中引导思维发散,培养思维灵活性.在发现学习中,根据“一题多解”“一法多用”,学生主动形成新知识,获取新能力.打破思维定式,多方面、多角度地发掘,以寻求最佳结果.只有学生通过自主的研究与发现,对结果的体会才越深,这样逐步提高学生思维能力,同时,寻求多解过程中也培养了思维灵活性.如,学生在学习了不定积分的性质之后,对证明1n+1

5.在发现学习中通过对自己学习过程的反思,提高思维的自我评价水平,这是提高学习效率,培养数学能力的行之有效的方法.解题是学好数学的必由之路,但是,不同的解题指导思想会有不同的解题效果.养成对自己解题过程进行反思的习惯是具有正确解题思想的体现.例如,当解决了被积函数含有a2-x2和a2+x2的积分计算问题以后,要求学生分析解决这类问题所使用的方法,探讨能否用此方法解决被积函数含有x2-a2的积分计算,经过分析,只要令x=asect就可解决此问题.

数学是思维的体操,是锻炼理性思维和科学素养的必备基础,只有在学习中多思考、多发现才能切实地提高思维能力,从而探索现实生活中的奥秘.

【参考文献】

[1]曹才翰.数学教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,1999.

[2]王焱明.教学创新与创造性思维的培养[M].武汉:湖北教育出版社,2002.

[3]刘里鹏.从割圆术走向无穷小——揭秘微积分[M].长沙:湖南科学技术出版社,2009.

[4]邓纳姆.微积分的历程:从牛顿到勒贝格[M].北京:人民邮电出版社,2010.

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