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(一)類比推理在講授新知識時的實踐應(yīng)用
高中數(shù)學(xué)知識點較多,且分布較為分散,在教學(xué)過程中易使學(xué)生將知識點混淆,造成新知識掌握不扎實.應(yīng)用類比推理能夠充分調(diào)動學(xué)生的思維想象力,將已學(xué)知識點和新的知識點有機聯(lián)系起來,形成“知識網(wǎng)”,使知識點的學(xué)習(xí)更加具有層次性.例如,在蘇教版高中數(shù)學(xué)《空間向量與立體幾何》這一章節(jié)的教學(xué)時,為了使學(xué)生準(zhǔn)確地認(rèn)識到“空間向量”應(yīng)用及運算,可以結(jié)合“平面向量”知識,通過舉一反三原則使學(xué)生更加輕松地掌握該知識點的學(xué)習(xí).
(二)類比推理在分析、解決問題時的實踐應(yīng)用
高中數(shù)學(xué)教學(xué)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于對問題的分析、推理過程,要求學(xué)生具有清晰的邏輯,通過理性分析對問題進行獨立的解析.應(yīng)用類比推理在解決問題的過程中充分調(diào)動學(xué)生思維的活躍性,使學(xué)生充分發(fā)揮其主觀能動作用,將問題在腦海中形成一個有機的脈絡(luò)結(jié)構(gòu),借助自身知識儲備,在分析、推理過程中實現(xiàn)創(chuàng)造力發(fā)揮,使問題得到正解.例如,在蘇教版高中數(shù)學(xué)“圓錐曲線與方程”問題的研究中,教師引導(dǎo)學(xué)生進行獨立分析、論證,學(xué)生通過構(gòu)建圓、橢圓進行標(biāo)準(zhǔn)方程推導(dǎo),再實現(xiàn)雙曲線、拋物線方程的推導(dǎo).這個過程中學(xué)生運用推理思維對圓錐曲線方程進行獨立分析和推理,通過這個行為學(xué)生將對類似問題掌握更加扎實牢固,對以后解題有著積極幫助.
(三)類比推理在歸納鞏固已學(xué)知識時的實踐應(yīng)用
類比推理教學(xué)在高中知識點歸納總結(jié)中有著重要的實踐應(yīng)用效果,能夠幫助學(xué)生更加清晰地將知識點進行分類和整合,形成知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu).例如,在蘇教版高中數(shù)學(xué)“數(shù)列”知識點的歸納總結(jié)中,學(xué)生對等差數(shù)列、等比數(shù)列及其相關(guān)不易區(qū)分.通過類比推理方法,可以以這樣形式進行知識點總結(jié):要求學(xué)生首先牢固掌握“等差數(shù)列”特點以及相關(guān)知識點,并進行相關(guān)習(xí)題的練習(xí);然后將知識向“等比數(shù)列”推廣,同時結(jié)合大量習(xí)題進行鞏固.通過這樣的方法使學(xué)生掌握等差數(shù)列與等比數(shù)列的各自特點.這種層層遞進的形式能夠使學(xué)生對知識點鞏固更加扎實,相比于零散復(fù)習(xí)更加有效.該方法進行知識點歸納鞏固相比于傳統(tǒng)方法需要的時間更多,但效果較為明顯,因此需要教師對時間進行合理控制,在有限時間內(nèi)實現(xiàn)知識鞏固.
一、運用類比推理,梳理新舊知識
運用類比推理,梳理新舊知識,可以幫助學(xué)生迅速突破數(shù)學(xué)知識中的重難點。在學(xué)習(xí)新知識的時候,有很多學(xué)生對新知識都比較的陌生,特別是數(shù)學(xué)中的概念、公式、定理還有題型等等。在數(shù)學(xué)中,大多數(shù)的知識都存在著相互的連貫性,教師在教學(xué)的時候可以通過將新知識與舊知識作類比,學(xué)生會更好地認(rèn)識、理解、接受新的知識。類比推理有利于學(xué)生加深對數(shù)學(xué)知識的理解,也可以幫助學(xué)生將新舊知識重新梳理一遍,突破新知識中的重難點。
例如:教師在進行“二面角”新知識的教學(xué)時,可以將“二面角”與“平面角中的角”相結(jié)合,新舊知識類比教學(xué)。在類比教學(xué)時,教師可以通過類比二者的圖形、定義、圖形的構(gòu)成、表示的方式等方面作類比。因為在學(xué)生的腦海中已經(jīng)有“平面角中的角”的概念,學(xué)生可以根據(jù)自己的理解將知識進行類比推理,會更好的掌握新知識。
二、運用類比,構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)
運用類比推理,不僅可以幫助學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò),還可以使知識條理化。在高中數(shù)學(xué)中有些知識分布得比較散,并且知識概念比較繁瑣,學(xué)生掌握起來不容易。教師在數(shù)學(xué)教學(xué)中可以運用類比推理,不僅可以幫助學(xué)生理解知識中的異同點,還可以幫助學(xué)生將零散的知識構(gòu)成一個完整的知識體系,對知識的理解可以更加的深刻。
例如:教師在高中數(shù)學(xué)“雙曲線”教學(xué)中,可以將“橢圓”和“雙曲線”知識相結(jié)合,可以將兩者的方程、對稱性、焦點、離心率、準(zhǔn)線、漸進性方程、曲線上點M處的切線方程相類比,通過這些知識可以將“橢圓”與“雙曲線”之間的各種知識系統(tǒng)化。“橢圓”與“雙曲線”之間本身就存在很多的相似之處,學(xué)生在記憶時可以將兩者相結(jié)合記憶,這樣讓學(xué)生更好的理解與記憶,讓學(xué)生在吸收知識的時候更加全面,記憶更加的牢固。在“共線向量”、“共面向量”、“空間向量”知識授課時,教師也可以通過知識間的類比進行授課,將“共線向量”、“共面向量”、“空間向量”之間的基本定理、基本定理的變式、基向量、基向量的個數(shù)之間進行類比,讓學(xué)生更好的理順?biāo)鼈冎g的關(guān)系,完善學(xué)生對此知識的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
三、運用類比,啟迪思維,大膽猜想
運用類比推理,可以啟迪學(xué)生的思維,更好的培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。類比推理的學(xué)習(xí)方法不僅僅可以幫助學(xué)生更好的理解知識中的要點,還可以幫助指引學(xué)生前進,當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到一個比較生疏的問題時,可以在腦海中回想起與該知識相似的知識。熟悉知識的解決問題的途徑和方式可以啟發(fā)學(xué)生解決生疏問題的解決途徑與方式。在數(shù)學(xué)中,學(xué)生可以通過類比的方式將數(shù)學(xué)知識中的問題或者結(jié)論進行類比、猜測。在數(shù)學(xué)教學(xué)中有很多知識的性質(zhì)都有共性,比如說“平面圖形”與“空間圖形”的類比,“平面圖形”與“空間圖形”的類比往往是遵循從“點到線、線到面、邊長到面積、面積到體積、線線角到二面角、三角形到四面體”等特征開始,通過類比學(xué)生可以獨立地獲取知識,將知識系統(tǒng)地歸納在一起。
例如:教師在三角函數(shù)這一章教學(xué)中,可以根據(jù)三角函數(shù)的特征與三角函數(shù)的解題方式證明某個不等式。類比推理有一個必要的前提條件,就是所需要進行類比推理的知識必須具有某些屬性是相同的或者相似的。通過類比可以找到數(shù)與形的統(tǒng)一,可以幫助學(xué)生用結(jié)構(gòu)形式的類比解決數(shù)學(xué)中的難題,培養(yǎng)學(xué)生的解題能力。教師在解題教學(xué)的時候,也可以通過類比的方式,將數(shù)學(xué)知識逐步推廣,或者是通過類比推理,探索解題的方式與途徑,深化對新知識的理解和舊知識的梳理,掌握數(shù)學(xué)的解題方式。通過類比推理的教學(xué)方式可以拓展學(xué)生的數(shù)學(xué)能力,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,進一步提高學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神。在三角形DEF中有余弦定理,在數(shù)學(xué)教學(xué)中可以將余弦定理拓展到“空間圖形”中,可以類比余弦定理,寫出斜三棱柱的三個側(cè)面面積與其中兩個側(cè)面所形成的二面角之間的關(guān)系式。上面是將平面三角形中的余弦定理運用到空間斜三棱柱中,我們通過上述可以發(fā)現(xiàn),類比推理是數(shù)學(xué)知識中的重要源泉,它可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性的思維方式,讓學(xué)生大膽地思考問題,也可以輔助教師教學(xué)。
關(guān)鍵詞: 類比聯(lián)想 數(shù)學(xué)思想方法 圓錐曲線問題
學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中,需要掌握一些數(shù)學(xué)思想方法,才能確保在解題過程中游刃有余,其中類比聯(lián)想的思想就是一種有效的方法.美籍匈牙利數(shù)學(xué)家波利亞給出的解題表,其核心的內(nèi)容是:(1)你能否一眼看出結(jié)果?(2)是否見過形式上稍有不同的題目??(3)你是否知道與此有關(guān)的題目,是否知道用得上的定義、定理、公式?(4)有一個與你現(xiàn)在的題目有關(guān)且你已解過的題目,你能利用它嗎?(5)已知條件①②③……是否可以轉(zhuǎn)化?是否可以建立一個等式或不等關(guān)系?(6)你能否引入輔助元素?(7)如果你不能解這個題,可先解一個有關(guān)的題,你能否想出一個較易下手的,較一般的,特殊的,類似的題?從這7個方面說明了類比聯(lián)想能力在解題中的妙用.
類比聯(lián)想的內(nèi)涵是什么?
類比是在比較的基礎(chǔ)上,根據(jù)兩個或兩類對象在某些方面相似或相同的地方,推論它們在其他方面有相似或相同,把其中某一對象的有關(guān)知識或結(jié)論遷移到另一對象的思維方法,又稱類比推理.類比推理具有以下顯著特點:
第一,在思維形式上,類比推理是從個別到個別、從特殊到特殊的推理.
第二,在應(yīng)用上,類比推理具有廣泛性.
第三,在條件與結(jié)論的關(guān)系上,類比推理的結(jié)論受前提的制約程度較低.
總之,類比推理是人們經(jīng)常應(yīng)用的一種推理方法,在認(rèn)識和改造世界的過程中,它可以啟發(fā)思想、開闊視野,起到由此及彼、由表及里,舉一反三、觸類旁通的作用.擅長運用類比推理不僅可以培養(yǎng)開發(fā)一個人的創(chuàng)造性思維能力,而且是人們認(rèn)識事物、解決問題的重要手段之一.
高中數(shù)學(xué)中有許多知識是相近或相似的,教師在授課過程中應(yīng)該抓住這些特點,讓學(xué)生積極踴躍地展開討論和探究,引導(dǎo)學(xué)生進行比較,找出兩類對象之間可以確切表述的相似性。然后,再用一類對象的性質(zhì)去推測另一類對象的性質(zhì),探求異同的根源和規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想能力,為知識的靈活運用打下堅實的基礎(chǔ).這樣讓學(xué)生在復(fù)習(xí)舊知識的基礎(chǔ)上,通過類比、聯(lián)想來學(xué)習(xí)新知識,讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)知識并非高不可攀,在傳授知識的同時又教給學(xué)生一種學(xué)習(xí)的方法.
一、比較相似概念進行類比聯(lián)想,從而簡單解決問題
例1:動點P到定點F(1,0)的距離比到直線l∶x=-2的距離小1,求動點P的軌跡方程.
分析:由題意可知,P到定點F(1,0)的距離與它到直線x=-1的距離相等,故P點的軌跡是以點F(1,0)為焦點,直線x=-1為準(zhǔn)線的拋物線.
分析:有些同學(xué)碰到此題,一看直線AB過橢圓的焦點,就想到設(shè)直線的斜率為k,從而直線AB的方程為y=k(x+c),然后聯(lián)立橢圓與直線方程,找出A,B兩點坐標(biāo)的關(guān)系,再解決問題,這樣計算量太大,又容易出錯.我們看看用定義怎樣來解此題.
歸納:此題聯(lián)想類比圓錐曲線的統(tǒng)一定義,并借助圖形,既簡單明了,又容易理解,解題得心應(yīng)手.
在數(shù)學(xué)解題過程中,當(dāng)思維遇到障礙時,往往能實現(xiàn)知識的遷移,將已學(xué)過的知識(如例1)或已掌握的解題方法(如例3)遷移過來,就有“柳暗花明又一村”的感覺了.
當(dāng)然,類比在解析幾何的實際應(yīng)用中還有很多,例如新課學(xué)習(xí)焦半徑,焦點弦的應(yīng)用,等等,都可以通過類比進行學(xué)習(xí);通過類比,學(xué)生可以對所學(xué)知識形成一個完整體系,前后知識融會貫通后就能做到舉一反三了.
研究數(shù)學(xué)的方法和手段越來越多,但類比仍然是我們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的一種重要手段.在強調(diào)素質(zhì)教育的今天,類比的方法應(yīng)該得到進一步加強.在學(xué)習(xí)中,通過不斷地總結(jié),學(xué)生的思維就會上一個臺階.
參考文獻:
一、歸納推理
歸納推理是從特殊到一般的推理,是一種很常用的合情推理。具體過程:歸納(不完全)――猜想――完全歸納(數(shù)學(xué)歸納法證明)。在合情推理中的歸納推理卻是針對無限個研究對象和無限種特殊情況,人們不可能窮盡所有的特殊情況,而只能通過有限種特殊情況的觀察預(yù)測或猜測一般情況下的一般結(jié)論。
我在教學(xué)完全平方公式時,通過觀察容易得到:(a+b)2=a2+2ab+b2再應(yīng)用多項式的乘法法則來驗證(a+b)2=a2+2ab+b2的正確性,再經(jīng)過觀察思考、課件演示再次驗證公式,從而歸納出完全平方和公式。將猜想變?yōu)楣?,然后觀察并熟記公式特征。在整個過程中老師只是在提出問題和引導(dǎo)學(xué)生解決問題,學(xué)生的自主性得到了充分的體現(xiàn),課堂氣氛平等融洽。
在平時的教學(xué)中,例如,研究函數(shù)的圖象和性質(zhì)時,首先讓學(xué)生做出圖象,通過觀察、探索、猜想、驗證、歸納的教學(xué),從而提高學(xué)生的合情推理能力。通過觀察或?qū)嶋H操作獲得感性材料,再將這些感性材料進行整理,找出共同的特征,逐步抽象出數(shù)學(xué)概念和規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生抽象概括的能力。
二、類比推理
類比推理是一種橫向思維,它通過對兩個類似系統(tǒng)的研究,由一個系統(tǒng)的性質(zhì)猜測另外一個系統(tǒng)的性質(zhì)。
在教學(xué)中,我們類比分?jǐn)?shù)的性質(zhì)學(xué)習(xí)分式的性質(zhì),類比等式的性質(zhì)學(xué)習(xí)不等式的性質(zhì),類比研究一次函數(shù)的圖象、性質(zhì)學(xué)習(xí)反比例函數(shù)、二次函數(shù)的圖象、性質(zhì)。
在初中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,有意識地加強學(xué)生的類比推理能力的培養(yǎng),對于新的數(shù)學(xué)體系的學(xué)習(xí)和深入研究,對于預(yù)測和猜想某些新的結(jié)果,以及對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,都是非常重要的。要培養(yǎng)學(xué)生的演繹推理能力要做到以下三個方面:
首先,要求學(xué)生要有扎實的基礎(chǔ),這是我們進行演繹推理必須具備的要素。就數(shù)學(xué)來講,要熟練掌握書本知識,要熟練到隨口而出的地步。
其次,要培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。讓學(xué)生掌握推理的基本方法和基本步驟,在此基礎(chǔ)上逐步引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握演繹推理。
再次,就是通過具有代表性和典型性的例題讓學(xué)生自己動手,讓他們熟練掌握演繹推理的步驟和上下連貫性。
在數(shù)與代數(shù)的教學(xué)中,學(xué)生獲得了概念、性質(zhì)時,讓學(xué)生掌握概念、熟練性質(zhì),并應(yīng)用此進行計算和證明。要注意學(xué)生語言表達的準(zhǔn)確性、嚴(yán)謹(jǐn)性。
在歷年中考中出現(xiàn)的題,都是讓學(xué)生以合情推理做出猜想,以演繹推理做出計算或證明的過程,以考查學(xué)生的數(shù)學(xué)推理能力。推理能力的培養(yǎng)“應(yīng)貫穿于整個數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中”。
三、在新知識形成的教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的推理能力
學(xué)生獲得數(shù)學(xué)結(jié)論應(yīng)當(dāng)經(jīng)歷合情推理――演繹推理的過程。合情推理是根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗,在某種情境和過程中推出可能性結(jié)論的推理?!昂锨橥评怼钡膶嵸|(zhì)是“發(fā)現(xiàn)”,因而關(guān)注合情推理能力的培養(yǎng)有助于發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新精神。由合情推理得到的猜想常常需要證實,這就要通過演繹推理給出證明或舉出反例。
我們注意了合情推理和邏輯推理的相互結(jié)合,在結(jié)論的探索過程中,采用了合情推理,而結(jié)論的證明則采用了邏輯推理。
四、在數(shù)學(xué)教學(xué)的過程之中,培養(yǎng)學(xué)生的推理能力
能力的發(fā)展絕不等同于知識與技能的獲得。能力的形成是一個緩慢的過程,有其自身的特點和規(guī)律,它不是學(xué)生“懂”了,也不是學(xué)生“會”了,而是學(xué)生自己“悟”出了道理、規(guī)律和思考的方法等。這種“悟”只有在數(shù)學(xué)活動中才能得以進行,因而教學(xué)活動必須給學(xué)生提供探索交流的空間,組織、引導(dǎo)學(xué)生“經(jīng)歷觀察、實驗、猜想、證明等數(shù)學(xué)活動過程”,并把推理能力的培養(yǎng)有機地融合在這樣的“過程”之中。教師在引導(dǎo)學(xué)生思考的過程中,學(xué)生從對具體的算式中的觀察、比較中,通過合情推理(歸納)提出猜想,進而用數(shù)學(xué)符號表達――若a×a=m,則(a-1)(a+1)=m-1,然而用多項式的乘法法則證明是正確的。
[關(guān)鍵詞]重點;數(shù)學(xué)推理;能力培養(yǎng)
[中圖分類號] G623.5 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1007-9068(2017)02-082
對于不同的數(shù)學(xué)問題有不同的解決方法,結(jié)合具體教學(xué)實際,教師應(yīng)將不同的推理方法融入學(xué)生的學(xué)習(xí)中,促使學(xué)生更快發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律,進而更好地掌握數(shù)學(xué)知識。
一、歸納推理
歸納推理就是通過觀察、分析、歸納以及整理等步驟,從特殊到一般,最終得到結(jié)論。
例如,對于平面中的直線,需要確定相交直線之間交點的最多個數(shù)時,可以畫出如下圖形:兩兩相交的兩條直線、三條直線、四條直線。學(xué)生通過畫圖就會得出直線相交的最多點數(shù),然后分別記錄到表格中,此時教師應(yīng)鼓勵學(xué)生進行歸納,推理出相交直線數(shù)量和最多交點數(shù)之間的關(guān)系。
可以發(fā)現(xiàn),每增加一條直線就會在前面的基礎(chǔ)上增加和直線數(shù)一樣的點數(shù)。
歸納推理具有步驟簡單、結(jié)果簡單明了等特點,非常容易被學(xué)生接受,可以幫助學(xué)生迅速發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的規(guī)律和本質(zhì)。
二、類比推理
類比推理就是利用兩個事物之間的相同點或者是相似點進行分析和推理,通過這些特點推理出兩者在其他方面可能存在相似或者相同的地方。類比推理是建立在比較的基礎(chǔ)上,利用已經(jīng)掌握的知識對新的知識進行研究和分析。
例如,對于比的基本性質(zhì),很多學(xué)生理解存在一定的困難,教師可以利用學(xué)生之前學(xué)法以及分?jǐn)?shù)的相關(guān)概念,推理出比所具有的基本形式,并將相關(guān)的內(nèi)容進行列表整理:
通過類比就會發(fā)現(xiàn),有了這三者之間的關(guān)聯(lián)性,對于性質(zhì)“比的后項不為零,比的前項和后項都乘以或者除以相同的數(shù)后比值不變?!睂W(xué)生理解起來就很容易了,這樣,學(xué)生掌握的新舊知識之間也得到了一個很好的結(jié)合。
三、P系推理
關(guān)系推理在數(shù)學(xué)推理中也是非常重要的,被稱為判斷推理,主要就是在關(guān)系判斷的基礎(chǔ)上進行的演繹推理。前提條件和最后的結(jié)論都是關(guān)系判斷的推理結(jié)果,一般來說,主要的關(guān)系邏輯特征包括自反關(guān)系、傳遞關(guān)系、對稱關(guān)系等。
例如,在進行下面的相關(guān)計算和單位換算時就會使用關(guān)系推理:
(1)3+5=4+4,所以4+4=3+5。
(2) a>b,所以b
(3)a>b,b>c,所以a>c。
式子(1)運用的就是對稱性關(guān)系推理,大于號兩邊的式子具有對稱性,可以調(diào)換位置;
式子(2)運用的就是自反性關(guān)系推理,等號兩邊的式子具有對稱性,可以調(diào)換位置;
式子(3)運用的就是傳遞性關(guān)系推理,大于號具有傳遞性。
讓學(xué)生對這些基本的推理方法有一個很好的理解,并要求他們在練習(xí)和學(xué)習(xí)中熟練運用,這樣,學(xué)生就能將其內(nèi)化為自己可以經(jīng)常運用的推理方法,提高自身的解題能力。