張昆++張乃達(dá)
【摘要】利用數(shù)學(xué)教育資源,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,邏輯思維只能起檢驗(yàn)與確證作用,創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)的生命所系與關(guān)鍵所在是培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維能力.稍微困難一點(diǎn)的數(shù)學(xué)問題的解決,邏輯思維對(duì)探究活動(dòng)過程沒有多大幫助,直覺思維卻起著支點(diǎn)性的作用.因?yàn)椋С诌壿嬎季S的關(guān)鍵環(huán)節(jié)的取得總是在探究問題所提供的外在信息的過程中,獲得關(guān)鍵性暗示,進(jìn)而檢驗(yàn)暗示,如果獲得成功,說明暗示是正確的,否則,重新生成暗示,由此構(gòu)成暗示-檢驗(yàn)-再暗示-再檢驗(yàn)的過程,而這種暗示的取得,正是直覺思維的用武之地,也是學(xué)生創(chuàng)造力的源泉所在.
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)直覺思維;數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì);數(shù)學(xué)課程資源
《現(xiàn)代漢語詞典》第五版,在第1748頁,將“直覺”界定為“未經(jīng)充分邏輯推理的感性認(rèn)識(shí)”.接著,對(duì)此界定加以解釋,“直覺是以已經(jīng)獲得的知識(shí)和累積的經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的,而不是像唯心主義者所說的那樣,是不依靠實(shí)踐、不依靠意識(shí)的邏輯活動(dòng)的一種天賦認(rèn)識(shí)能力”.同時(shí),在第1294頁,將“思維”界定為“在表象、概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析、綜合、判斷、推理等認(rèn)識(shí)活動(dòng)的過程”.并對(duì)此進(jìn)一步解釋,“思維是人類特有的一種精神活動(dòng),是從社會(huì)實(shí)踐中產(chǎn)生的”.由此,我們可以將“直覺思維”界定為,不受固定的邏輯規(guī)則的約束,直接領(lǐng)悟事物本質(zhì)認(rèn)識(shí)活動(dòng)過程的一種思維形式.
1直覺思維的特點(diǎn)與教學(xué)價(jià)值
為了研究通過數(shù)學(xué)教學(xué)的手段,培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維能力,直覺思維具有模糊性、整體性、突發(fā)性、創(chuàng)造性與超前性等特點(diǎn)[1].直覺思維的這些特點(diǎn)決定了它的教學(xué)價(jià)值,威廉·卡爾文說,“智力就是你不知怎么辦時(shí)動(dòng)用的東西,但是,富有智慧則有更多的涵義,這是一種創(chuàng)造性能力,憑借這種能力,會(huì)迅捷地想出新主意,各種答案在你的大腦中接踵而至”[2].這種新主意(表現(xiàn)為暗示的出現(xiàn))不可能是經(jīng)過嚴(yán)格的邏輯論證的,它主要是由直覺思維所提供的,有待于經(jīng)由實(shí)踐的或邏輯的檢驗(yàn),因此,依據(jù)這種觀點(diǎn),智力或者智慧主要是從直覺思維中生成的,正如愛因斯坦所言,“科學(xué)發(fā)現(xiàn)并沒有邏輯的道路,只有通過那種以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺”[3].其實(shí),科學(xué)與數(shù)學(xué)活動(dòng)中的創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)也都是符合這條原則的.
直覺思維恰恰可以通過對(duì)問題信息的整體把握,猜測(cè)出所需要的合理環(huán)節(jié)及其聯(lián)接中介的暗示來,這正是聯(lián)想能力與想象力發(fā)揮作用的地方,因此,通過它可以培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想能力與想象力,也是人的整體精神活動(dòng)的創(chuàng)造性源泉所在.實(shí)際上,創(chuàng)造過程是有意識(shí)地與無意識(shí)地交織進(jìn)行著活動(dòng),它更多地是從材料中獲得暗示,形成對(duì)其組成的結(jié)構(gòu)的猜想,于是,形式邏輯一點(diǎn)也不能參與進(jìn)來,真理不是通過有目的的推理,而是憑著直覺思維的形式感覺到的,直覺使用自己現(xiàn)成的判斷,不帶有任何論證的形式進(jìn)入了具有創(chuàng)造性的意識(shí)范圍,當(dāng)然,最后的檢驗(yàn)是邏輯思維活動(dòng)的用武之地.那么,如何利用數(shù)學(xué)解題教學(xué)的資源培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維能力呢?
2基于數(shù)學(xué)解題教學(xué)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生直覺思維能力的典型課例
數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性的整體工程,構(gòu)成它的要素所組成的技術(shù)結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)集中地體現(xiàn)于互相關(guān)聯(lián)的三個(gè)側(cè)面:理解要傳授的具體數(shù)學(xué)知識(shí)所呈現(xiàn)的環(huán)節(jié)及其聯(lián)結(jié)中介的組成序列(簡稱“教材分析”);把握學(xué)生發(fā)生數(shù)學(xué)認(rèn)識(shí)(針對(duì)“教材分析”獲得的知識(shí)環(huán)節(jié)及其聯(lián)接中介的結(jié)果)的心理活動(dòng)環(huán)節(jié)及其過渡性中介的組成序列(簡稱“學(xué)情分析”);通過創(chuàng)造性工作找到貫通這兩方面環(huán)節(jié)序列之間的切合點(diǎn)(可以溝通的元素)、實(shí)現(xiàn)兩者之間的關(guān)聯(lián)(簡稱“關(guān)聯(lián)分析”).數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)相對(duì)穩(wěn)定的技術(shù)結(jié)構(gòu)組成環(huán)節(jié),可以簡化地表達(dá)成如框架圖1所示[4].我們通過一個(gè)數(shù)學(xué)解題教學(xué)設(shè)計(jì)的例子,說明培養(yǎng)學(xué)生直覺思維能力的技術(shù)結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的手段.
2.1教材分析
教材分析就是將知識(shí)打開.王策三先生說,“知識(shí)好比一個(gè)百寶箱,里面藏了大量的珍寶;不僅內(nèi)含有關(guān)于客觀事物的特性與規(guī)律,而且內(nèi)含有人類主觀能力、思想、情感、價(jià)值觀等精神力量、品質(zhì)與態(tài)度.因?yàn)橹R(shí)是人類歷史實(shí)踐、認(rèn)識(shí)活動(dòng)的結(jié)果凝結(jié)在里面的,因而知識(shí)更內(nèi)含有知識(shí)原始獲得的實(shí)踐認(rèn)識(shí)活動(dòng)方式和過程”[5].對(duì)于解題教學(xué)而言,打開知識(shí)就是要求教師盡可能地窮盡問題的解法,據(jù)此,才有可能充分認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)知識(shí)當(dāng)中隱藏的教學(xué)價(jià)值.
分析一將②代入①,可知Sn=∑nk=1loga1+13k-2,于是,要比較③、④兩個(gè)數(shù)的大小,一般情況我們想到可否把③式轉(zhuǎn)化為已知運(yùn)算的結(jié)果,得到一個(gè)具體的數(shù),然后,將這個(gè)數(shù)與④進(jìn)行大小比較.在學(xué)生探究問題解決的方法庫中,應(yīng)對(duì)這種情況,已經(jīng)具有了觀念形態(tài)的“裂項(xiàng)相消”方法及其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),我們可以據(jù)此啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用“裂項(xiàng)相消”法加以試探.由于loga1+1bn=loga3n-13n-2=loga3n-1-loga3n-2⑤,于是,當(dāng)a>1時(shí),an=∑nk=1loga1+13k-2單調(diào)遞減,從而可得loga3n-1-loga3n-2>loga3n-loga3n-1>loga3n+1-loga3n⑥,由⑥,知3[loga3n-1-loga3n-2]>[loga3n-1-loga3n-2]+[loga3n-loga3n-1]+[loga3n+1-loga3n]⑦=loga3n+1-loga3n-2=logabn+1-logabn,于是3∑nk=1loga1+1bn>[logab2-logab1]+[logab3-logab2]+…+[logabn-logabn-1]+[logabn+1-logabn]=logabn+1;同理,當(dāng)0 分析二要比較③、④兩個(gè)數(shù)的大小,③式是一個(gè)數(shù)列的前n項(xiàng)和,④式只是一個(gè)具體的數(shù),前者復(fù)雜,后者簡單,但是,如果考慮到,“<”、“=”、“>”等所連接的兩邊就內(nèi)含了形式上的“對(duì)稱美”的要素,從這種“對(duì)稱美”的審美意向出發(fā),兩邊應(yīng)該具有對(duì)等的形式,不失一般性,我們以“小于”為例,若ak
師:如果將③式寫成∑nk=1loga1+13k-2+∑nk=1loga1+13k-2+∑nk=1loga1+13k-2⑧的形式(板書)后,將⑧式放縮,產(chǎn)生④式是否會(huì)更容易些(教師重新表征條件信息,突出相同的三項(xiàng)的更為原始的表達(dá),主要目的是促進(jìn)學(xué)生形成直覺思維,即提醒學(xué)生萌生“分項(xiàng)放縮”的暗示,這種暗示的取得邏輯思維活動(dòng)是幫不上忙的.看似教師的靈機(jī)一動(dòng)的重新表征,正是教師的匠心獨(dú)運(yùn),它構(gòu)成了促進(jìn)學(xué)生生成新的暗示的比較有效的教學(xué)手段)?
生4:從⑧式中獲得啟示:如果對(duì)⑧式中的∑nk=1loga1+13k-2直接放縮,那么,這三個(gè)同樣的∑nk=1loga1+13k-2就不能產(chǎn)生互補(bǔ)作用,發(fā)揮不了將問題條件搭配從而形成結(jié)構(gòu)性的整體功能的發(fā)揮,因此,我們考慮將三個(gè)∑nk=1loga1+13k-2進(jìn)行各自不同的放縮,以期能利用問題結(jié)構(gòu)的整體性,形成一種相互協(xié)調(diào)與相互補(bǔ)充的結(jié)果,可能有利于問題的解決,但是,……(學(xué)生如此想法的出現(xiàn),正是典型的直覺思維活動(dòng)過程.事實(shí)上,如果需要進(jìn)一步加以分析的話,可以發(fā)現(xiàn),學(xué)生是從審美意向的角度來考察問題的,從和諧美的視角產(chǎn)生出如此暗示的,數(shù)學(xué)中審美意向是直覺思維憑借的重要方法之一,即“以美啟真”,通過這種暗示,可以立即過渡到“問題的具體解決”的環(huán)節(jié),為檢驗(yàn)這種暗示的具體行動(dòng)提供了動(dòng)力,也奠定了基礎(chǔ))
生5:我想,將⑧式中第一個(gè)∑nk=1loga1+13k-2不放縮,第二個(gè)∑nk=1loga1+13k-2放縮成∑nk=1loga1+13k-1,第三個(gè)∑nk=1loga1+13k-2放縮成∑nk=1loga1+13k,如此進(jìn)行試探(果然,生5找到了一種非常具體的方法,就是“分項(xiàng)放縮”這一暗示的心理來源).下面,對(duì)a分兩種情形加以分類討論: