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数学教学中的反例教学

2021-03-12孙学湘

学校教育研究 2021年4期
关键词:公理反例定理

强调数学教学中的反例教学是因为:

首先 从认识论的角度来看:我们知道,认识过程是由浅入深,由点到面的,不可能一学就懂,一懂就透,而是曲折中前进的。在每个概念的建立过程中,都有正确与错误的理解对立。纠正了理解上片面和错误,认识就前进了。因此,教师在讲课中,常可利用对比的方法来鲜明地突头事物的本质特性,也就是不仅从正面讲清概念、定义、定理、公理、推论或公式等的内涵,还应该启发学生从反面揭示认识上容易产生的混淆和错误,弄清概念、定义、定理、公理、推论或公式等的外延,外延经常是通过反例来实现的。

其次 从当前教材和教师的一般状况来看,目前全国使用的中学数学统编教材,都是从正面阐述概念、定义、定理、公理、推论或公式,教师在讲课中也多半是由正面教学,因此,学生也就往往习惯于从正面理解和思考,这不利于开拓思路,发展智力,倘若我们教师能在紧扣教材,吃透教材的基础上,适时地引导学生对比地从正反两个方面去理解知识,这无疑对学生加深理解,活跃思维都是积极的,有效的。要做到这些,就要用到反例教学。

再次,从学生的实际状况来看,他们学习概念、定义、定理、公理、推论或公式等时,犯了混淆不清的错误几乎是一种普通现象,这多半是由一些心理因素所致。比如学生在学习新知识时,一些旧有知识的“经验”干扰,思维定势的干扰,负迁移的干扰等,要排除这些干扰,反例教学是一种极有力的手段,常可起到事半功倍的效果。

以下就从四了方面具体地来谈谈反例在数学教学中的作用。

一、反例是反驳的有力手段

我们知道,要证明一个命题正确,必须经过严密的证明了。所以反例是反驳最有力手段。

例1 命题“能被1和它自己本身整除的非1自然数是质数”。

正确吗?思考,若正确,,须严格证明,似乎不大好说、这时可考虑能否找到一个反例来否定其正确性,若找到了,命题的正确性就被反驳了,这比严格的证明容易得多。

答:因為非1的自然数4、6、8、9等也能被1和它自己本身整除,但它们都不是质数,所以上述命题错误。

进而让学生考虑,对上述命题怎样修改,才能正确,这样就能使学生明白质数的准确概念以及严谨的数学语言的重要性。所谓差之毫厘失之千里。

现在在各类数学考试中选择题所占比例很大,占了全卷的150分中的60分,这类题是给出四个答案,其中只有一个答案是准确的。要求选择出其中唯一正确的答案。用举反例的方法——排除法正是处理这类题目的有效方法。

我们可以对以上四个答案逐一判断。因为这四个答案中,仅有一个正确,那么否定了其它三个答案,剩下的就是正确答案。要否定一个答案,只需要举出它的一个反例即可。

若是答案(A),那么当x=3时,分母无意义,不成立;而当x=2时,分母为零,也无意义,所以(B)也不成立,从而(C)也就不成立。否定了(A)、(B)、(C)答案,余下的是唯一正确的答案只有(D)了,所以答案应选择(D)。

二、反例是加深理解的重要手段

学生在新学的一个概念、定义、定理、公理、推论或公式时往往侧重于记忆其结论:不注意分析具体条件而生搬硬套,因此教师在讲清概念、定义、定理、公理、推论或公式等的条件,结论、实际意义及应用范围的基础上,若能根据学生的认知状况,适当地举一些反例,往往会起到加深理解知识的重要作用。

三、反例是纠正错误的有效工具

利用反例引起学生对一些问题错误解法的警觉,是教学中大量采用的极其有效的方法。

这种反例常常比正面讲述公式印象深刻,显然,反例对正确理解数学概念,巩固地掌握定义、公理、定理、推论或公式,预防和纠正错误都有重大作用。

但值得注意的是,使用反例教学一般应在学生对新概会有了初步认识以后,若一开始就正反例并举,反而会适得其反。

四、活跃思维离不开反例

由前面的部分,我们看到了构造反例对加深概念、定义、定理、公理、推论或公式等的理解能起到至关重要的作用,更重要的是构造反例的本身就是一个积极的思维过程,反例构造得巧妙,常使问题变得简捷明快,取得出奇制胜的效果。

例3 讲述“原命题等价于逆命题”是否成立时,我们常采用学生熟悉的事物来作反例,说明不成立。

原命题 逆命题

1 小狗是会跑的 会跑的是小狗(举反例,如牛、马等)

2 被5整除的数的个位是5(如20) 个位是5数能被5整除

通过上两例可说明原命题和逆命题不等价,如果教师再引导学生就自己熟悉的事物或所学过的命题仿写原命题、逆命题构造反例,可进一步加深对原、逆命题的理解,又能激发学习兴趣,促进思维发展。

例4 在平面几何里,学生学过如下定理:

在同一平面内,垂直于同一直线的两条直线平行,

学生对这个定理的印象深刻,也就受这个定理的影响,发生负迁移,不看在“同一平面内”的条件,想当然地把这个定理类推到空间中去:“垂直于同一平面的两条平面平行”的谬论。教师举反例时,可以用张开的课本“立”在桌面上,张开的书面都可以看作不同的平面,桌子也看作一个平面,可以看到立起来的书的每一页所在平面都与桌面垂直,但它们是相交的,并不一定平行。

也就是说,学生如果采用举反例的方法,可以轻松判断“垂直于同一直线的两条直线平行”、“垂直于同一平面的两条平面平行”是错误的命题。进而知道二维平面上的定理,不能想当然的推到三维空间去,并且在构造反例的过程中,将有利于学生提高空间想象能力,加深对立体几何中的概念、定义、定理、公理、推论和公式的理解。

总之,反例教学可以贯穿于教学工作的始终,是我们数学教学中的一个重要的、必不可少的教学手段,应当引起广大教学工作者的足够重视。

云南省镇雄县大湾中学 孙学湘

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