推理是數(shù)學(xué)的基本思維方式,也是數(shù)學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。史寧中教授認(rèn)為,“數(shù)學(xué)發(fā)展所依賴的思想在本質(zhì)上有三個(gè):抽象、推理、模型”[1]。這三個(gè)基本數(shù)學(xué)思想是“讓學(xué)生學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)的眼光觀察世界、用數(shù)學(xué)的思維分析世界、用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)世界”的基礎(chǔ)和具體體現(xiàn)?!读x務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》)把“推理能力”作為核心概念之一,確立了推理思想的重要地位。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中所涉及的“推理思想”內(nèi)容十分豐富,筆者對(duì)“推理思想”的內(nèi)涵與具體體現(xiàn)做了分析梳理,并提出相應(yīng)的教學(xué)策略。
推理是從一個(gè)或幾個(gè)已有的命題得出另一個(gè)新命題的思維形式[2]。廣義地說(shuō),一切數(shù)學(xué)公式、定理和法則等都是推理的結(jié)果。狹義地看,推理是從事實(shí)和命題出發(fā),依據(jù)規(guī)則推出一個(gè)命題的思維過(guò)程。《課標(biāo)》指出“推理一般包括合情推理和演繹推理。合情推理是從已有的事實(shí)出發(fā),憑借經(jīng)驗(yàn)和直覺,通過(guò)歸納和類比等推斷某些結(jié)果;演繹推理是從已有的事實(shí)(包括定義、公理、定理等)和確定的規(guī)則(包括運(yùn)算的定義、法則、順序等)出發(fā),按照邏輯推理的法則證明和計(jì)算。在解決問(wèn)題的過(guò)程中,兩種推理功能不同,相輔相成:合情推理用于探索思路,發(fā)現(xiàn)結(jié)論;演繹推理用于證明結(jié)論”[3]。由此可見,合情推理與演繹推理在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中都很重要,不能厚此薄彼。
1.小學(xué)數(shù)學(xué)的合情推理
合情推理包括歸納推理和類比推理。歸納推理是一種從特殊到一般的推理,是一種基于推斷的推理。它包括歸納法、簡(jiǎn)單枚舉法、類比法、數(shù)據(jù)分析法等,通過(guò)歸納推理得到的結(jié)論是或然的。很多數(shù)學(xué)結(jié)論都是先通過(guò)歸納推理得到結(jié)論,再以演繹推理加以證明。如費(fèi)馬達(dá)定理幾百年前就被發(fā)現(xiàn)了,到20世紀(jì)末才被數(shù)學(xué)界證明。類比推理,是從特殊到特殊的推理方法,即依據(jù)兩類事物的相似性,用一類事物的性質(zhì)去推測(cè)另一類事物也具有該性質(zhì)的推理方法,也叫類比法。
研究表明,體會(huì)并逐步掌握合情推理對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)能力和創(chuàng)新意識(shí)具有重要意義。如果說(shuō)歸納更多地依賴于規(guī)律的發(fā)現(xiàn),那么類比則更多地依賴于跳躍的聯(lián)想。
2.小學(xué)數(shù)學(xué)的演繹推理
“能任五棵樹鎮(zhèn)黨委書記,我滿懷感恩之心。我當(dāng)時(shí)的想法就是把五棵樹鎮(zhèn)發(fā)展起來(lái),不辜負(fù)黨組織的信任。”據(jù)李青?;貞洠麆?cè)挝蹇脴滏?zhèn)黨委書記的幾年,一心撲在工作上,能夠做到嚴(yán)格自律,拒收賄賂,有人稱他是“為理想而奮斗的人”。然而,隨著鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,各方面條件改善,李青海飄飄然起來(lái)?!拔耶?dāng)時(shí)錯(cuò)誤地認(rèn)為五棵樹鎮(zhèn)的發(fā)展,完全是自己努力的結(jié)果?!?/p>
演繹推理是一種由一般到特殊的推理方法[4]。最基本的形式是三段論,它包含大前提、小前提和結(jié)論的論證形式。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,很少涉及數(shù)學(xué)證明這樣嚴(yán)格規(guī)范的演繹推理,但演繹推理的思想處處可見。平行四邊形面積公式的推導(dǎo)是運(yùn)用演繹的方式得到的:通過(guò)剪拼不難發(fā)現(xiàn)拼成后的平行四邊形的面積等于長(zhǎng)方形的面積,平行四邊形的底等于長(zhǎng)方形的長(zhǎng),平行四邊形的高等于長(zhǎng)方形的寬,因?yàn)殚L(zhǎng)方形的面積等于長(zhǎng)乘寬,所以平行四邊形的面積等于底乘高。學(xué)生對(duì)演繹思想的體悟和感受,不僅有助于建立對(duì)數(shù)學(xué)結(jié)論確定性的信念,培養(yǎng)合乎邏輯的表達(dá)能力,同時(shí)也有助于對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解,提高分析和解決問(wèn)題的能力。
借鑒人教社小學(xué)數(shù)學(xué)編輯室王永春老師在《小學(xué)數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)思想方法》一書中對(duì)推理思想的闡述,筆者對(duì)人教版教材的推理思想進(jìn)一步梳理和歸納。
合情推理在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用比較廣泛。很多運(yùn)算法則、公式、定律等的推導(dǎo)與應(yīng)用,都是在列舉幾個(gè)特殊例子的基礎(chǔ)上歸納、類比得出的。
1.法則的歸納和類比
二是區(qū)域差異的形成原因。既有研究發(fā)現(xiàn):地理環(huán)境、制度政策、供給、人文社會(huì)等多重因素導(dǎo)致了廣東區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異。陳淳、肖玲將廣東區(qū)域經(jīng)濟(jì)差距歸因于自然條件、政策和社會(huì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口素質(zhì)、基礎(chǔ)設(shè)施等差異。[6]陳洪將其歸因于包括經(jīng)濟(jì)制度、人文因素、地理位置、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、政策、觀念、產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈低端、技術(shù)等多種主觀、客觀因素長(zhǎng)期鎖定的綜合結(jié)果。[7]楊英將其歸因于改革開放以來(lái)廣東利用區(qū)位條件和政策優(yōu)勢(shì)形成了“單極驅(qū)動(dòng)”的發(fā)展模式和相應(yīng)的空間格局。[8]王少劍等認(rèn)為全球化、簡(jiǎn)政放權(quán)和固定資產(chǎn)投資是影響廣東省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三個(gè)核心驅(qū)動(dòng)因素,市場(chǎng)化、城鎮(zhèn)化水平和儲(chǔ)蓄水平是輔助驅(qū)動(dòng)因素。[9]
整數(shù)四則運(yùn)算的法則,都是通過(guò)幾個(gè)有限的由易到難的例子,讓學(xué)生在理解算理和口算方法的基礎(chǔ)上探索計(jì)算方法,最后進(jìn)行算法的總結(jié),這種法則的得出就是運(yùn)用歸納法,如多位數(shù)乘一位數(shù)法則的歸納總結(jié),多位數(shù)乘多位數(shù)的類比。
2.性質(zhì)的歸納和類比
商不變的性質(zhì)、小數(shù)的性質(zhì)、分?jǐn)?shù)的性質(zhì)、比和比例性質(zhì)、等式的性質(zhì)等,都是通過(guò)幾個(gè)例子,讓學(xué)生進(jìn)行探索、交流,最后歸納總結(jié)而得到的。如商不變的性質(zhì),讓學(xué)生計(jì)算并觀察一組算式,探索并歸納規(guī)律。分?jǐn)?shù)、比的基本性質(zhì)則是在此基礎(chǔ)上的類比。
3.公式的歸納和類比
小學(xué)數(shù)學(xué)的數(shù)量關(guān)系式與計(jì)算公式,主要是圖形的周長(zhǎng)、面積和體積公式,及比、正比例、反比例、比例尺、百分?jǐn)?shù)等的應(yīng)用和計(jì)算,是在學(xué)生探索、交流的基礎(chǔ)上歸納得到的,如長(zhǎng)方形面積的計(jì)算公式推導(dǎo)。而三角形、梯形和圓面積公式推導(dǎo)都是在類比平行四邊形面積基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。
4.定律的歸納和類比
小學(xué)生最早學(xué)習(xí)的運(yùn)算律是關(guān)于整數(shù)加法和乘法的運(yùn)算定律,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)計(jì)算幾組算式來(lái)猜想并歸納規(guī)律,由整數(shù)運(yùn)算定律類比推廣到小數(shù)、分?jǐn)?shù)運(yùn)算中。
5.規(guī)律的歸納和類比
他以為這樣的盛世,會(huì)是一千年,一萬(wàn)年,他讀書學(xué)武,游蕩在街巷里,母親在百花谷迎來(lái)送往,打情罵俏,達(dá)官貴人、三教九流在他們倆的小世界之外活色生香地活。三個(gè)月后,回望過(guò)去,我們不在其中,那也不過(guò)是一場(chǎng)做得有些長(zhǎng)、又太過(guò)熱烈的綺夢(mèng)罷了,他們真的由夢(mèng)里醒來(lái)了嗎?胡子大叔、秀才哥哥,還有胖嬸,你們掉在這個(gè)流言里,不愿醒來(lái),是想搬去萬(wàn)花谷里繼續(xù)做夢(mèng)吧!
小學(xué)數(shù)學(xué)中的規(guī)律主要有圖形、數(shù)列、算式的規(guī)律,乘法和除法的變化規(guī)律,排列組合的規(guī)律,這些規(guī)律的發(fā)現(xiàn)主要是通過(guò)對(duì)一些例子的觀察、比較、聯(lián)想,再提出猜想,這是歸納法的典型應(yīng)用。
6.平面與立體、數(shù)與形的類比等
小學(xué)數(shù)學(xué)教材中涉及類比思想的內(nèi)容還包括數(shù)與形的類比、特殊與一般的類比、平面與立體的類比、有限與無(wú)限的類比等。學(xué)習(xí)立體圖形有關(guān)知識(shí)時(shí),可把立體與平面進(jìn)行類比。如體積與面積進(jìn)行類比,面積是求一個(gè)平面圖形所占平面的大小,即含有多少個(gè)單位面積;體積是求一個(gè)立體圖形所占空間的大小,即含有多少個(gè)單位體積,本質(zhì)上都是用單位1 去度量。面積公式和體積公式的探索、推導(dǎo)過(guò)程和方法是類似的。
演繹推理作為數(shù)學(xué)的一種重要證明方法,在小學(xué)數(shù)學(xué)中雖然沒(méi)有初中類似于數(shù)學(xué)證明等嚴(yán)密規(guī)范的演繹推理,但是很多結(jié)論的推導(dǎo)過(guò)程中應(yīng)用了演繹推理的省略形式。小學(xué)生在解題時(shí)經(jīng)常不自覺地運(yùn)用演繹推理,這時(shí),教師經(jīng)常問(wèn)學(xué)生“為什么”,訓(xùn)練學(xué)生敘述推理的依據(jù),養(yǎng)成推理有據(jù)的好習(xí)慣。小學(xué)數(shù)學(xué)演繹推理的應(yīng)用見表1[5]。
表1 小學(xué)數(shù)學(xué)演繹推理的應(yīng)用
思想方法完全歸納法三段論選言推理假言推理關(guān)系推理知識(shí)點(diǎn)三角形多邊形面積公式體積角的相等三角形外角推理數(shù)學(xué)思考簡(jiǎn)易方程應(yīng)用舉例三角形內(nèi)角和的推導(dǎo)多邊形內(nèi)角和的推導(dǎo)正方形面積公式的推導(dǎo)平行四邊形面積公式的推導(dǎo)三角形面積公式的推導(dǎo)梯形面積公式的推導(dǎo)圓面積公式的推導(dǎo)正方體體積公式的推導(dǎo)兩條直線相交,對(duì)頂角相等(六下數(shù)學(xué)思考)三角形的一個(gè)外角等于與它不相鄰的兩個(gè)內(nèi)角的和(六下數(shù)學(xué)思考)人教版二下數(shù)學(xué)廣角中的“推理”根據(jù)概念、性質(zhì)等進(jìn)行判斷的一些問(wèn)題大小比較、恒等變形、等量代換等
《課標(biāo)》指出“推理能力的發(fā)展應(yīng)貫穿在整個(gè)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中?!评砟芰Φ男纬珊吞岣咝枰粋€(gè)長(zhǎng)期的、循序漸進(jìn)的過(guò)程?!?span title='pagenumber_ebook=62,pagenumber_book=58' tag='6'>[6]因此,教師應(yīng)把握滲透推理思想的基本原則:適時(shí)適當(dāng)、貫穿始終?!斑m時(shí)適當(dāng)”指在合適的時(shí)機(jī)做合適的事,數(shù)學(xué)思想方法該露臉時(shí)就露臉,根據(jù)需要,對(duì)數(shù)學(xué)思想方法進(jìn)行提煉、歸納和概括?!柏灤┦冀K”首先指推理思想的滲透應(yīng)該是一個(gè)長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程;其次指推理思想滲透融合在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,落實(shí)到“數(shù)與代數(shù)”“圖形與幾何”“統(tǒng)計(jì)與概率”“綜合與實(shí)踐”四個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容之中。
例如,平面圖形面積計(jì)算公式的推導(dǎo)中,推理思想貫穿始終,逐級(jí)上升。在“長(zhǎng)方形和正方形的面積計(jì)算”教學(xué)時(shí),作為學(xué)習(xí)平面圖形面積計(jì)算的起始課,突出對(duì)面積計(jì)算的意義理解,建立計(jì)算公式與乘法意義的聯(lián)系,初步體驗(yàn)歸納思想。在推導(dǎo)“平行四邊形的面積計(jì)算公式”中著重突出“轉(zhuǎn)化(即化歸)”思想;在探索“三角形面積”時(shí),通過(guò)對(duì)三角形分類研究,突出歸納推理;而當(dāng)學(xué)習(xí)“梯形面積”時(shí),放手讓學(xué)生自主探索梯形面積計(jì)算公式,自覺運(yùn)用歸納和類比推理。到學(xué)習(xí)“圓的面積”時(shí),通過(guò)“類比”將圓“轉(zhuǎn)化”為學(xué)過(guò)的圖形,感受化曲為直過(guò)程中的類比、極限等思想。并在解決組合圖形面積問(wèn)題時(shí),強(qiáng)化歸納、類比等思想,從而提升對(duì)推理思想的認(rèn)識(shí)。
因此,教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生與教材實(shí)際,準(zhǔn)確把握教學(xué)要求和滲透推理思想的“度”與“量”,進(jìn)行合理準(zhǔn)確的目標(biāo)定位,做到有意識(shí)、有目的地凸現(xiàn)推理思想。
根據(jù)《課標(biāo)》關(guān)于“數(shù)學(xué)思考”分階段的目標(biāo)要求,以及不同年齡學(xué)生推理能力的發(fā)展水平,建構(gòu)分層次、分階段的目標(biāo)體系(參見表2、表3)。
推理思想滲透要求學(xué)生自己“悟”,不應(yīng)強(qiáng)行灌輸,這種“悟”只有在親歷數(shù)學(xué)活動(dòng)中才能進(jìn)行。因此,教師在教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)該設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察、嘗試、估算、歸納、類比等“做數(shù)學(xué)”活動(dòng)探索發(fā)現(xiàn),經(jīng)歷生動(dòng)直觀的數(shù)學(xué)活動(dòng)過(guò)程,發(fā)展合情推理和演繹推理能力。
1.經(jīng)歷合情推理到演繹推理的過(guò)程
著名心理學(xué)家朱智賢說(shuō)過(guò):“小學(xué)生思維是以形象思維為主要形式逐步過(guò)渡到以抽象邏輯思維為主要形式?!币虼?,在小學(xué)數(shù)學(xué)推理教學(xué)中,教師既要允許學(xué)生“大膽猜測(cè)”,又要引導(dǎo)學(xué)生“小心求證”,逐步意識(shí)到結(jié)論的正確性需要演繹推理的確認(rèn),從而由合情推理過(guò)渡到演繹推理,感悟推理思想。
表2 小學(xué)合情推理教學(xué)目標(biāo)
學(xué)段第一學(xué)段第二學(xué)段合情推理教學(xué)目標(biāo)1.在操作、觀察等活動(dòng)中學(xué)會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析、比較,找到簡(jiǎn)單事物的共性和差異,提出一些簡(jiǎn)單的猜想2.知道什么是規(guī)律,探索簡(jiǎn)單情境下的變化規(guī)律3.能對(duì)事物進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類4.逐步學(xué)會(huì)有根據(jù)、有條理地思考問(wèn)題1.在觀察、實(shí)驗(yàn)、猜想等活動(dòng)中能夠進(jìn)行分析、比較,找到事物的共性和差異,發(fā)展歸納與類比推理能力2.探索給定情境中隱含的規(guī)律或變化趨勢(shì)3.能進(jìn)行有條理、有根據(jù)的思考,能比較清楚地表達(dá)自己的思考過(guò)程與結(jié)果4.知道通過(guò)歸納與類比推理得出的結(jié)論的或然性,培養(yǎng)驗(yàn)證或說(shuō)理的意識(shí),簡(jiǎn)單解釋歸納與類比推理的過(guò)程和依據(jù)
表3 小學(xué)演繹推理教學(xué)目標(biāo)
學(xué)段第一學(xué)段第二學(xué)段演繹推理教學(xué)目標(biāo)1.根據(jù)法則進(jìn)行計(jì)算、根據(jù)四則運(yùn)算的意義解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題2.結(jié)合數(shù)的相等關(guān)系、不等關(guān)系的傳遞性,體會(huì)關(guān)系推理思想3.結(jié)合簡(jiǎn)單的“數(shù)獨(dú)”,體會(huì)選言推理思想4.逐步學(xué)會(huì)有根據(jù)、有條理地思考問(wèn)題1.在幾何圖形的面積、體積公式推導(dǎo)的過(guò)程中,把歸納法和演繹推理結(jié)合起來(lái),得出結(jié)論2.根據(jù)法則、公式、定律、性質(zhì)等進(jìn)行計(jì)算、解決問(wèn)題3.能有條理、有根據(jù)地進(jìn)行思考,能比較清楚地表達(dá)自己的思考過(guò)程與結(jié)果4.培養(yǎng)說(shuō)理的意識(shí),學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的三段論推理
案例1:“三角形內(nèi)角和”教學(xué)中的推理片段
第一環(huán)節(jié):游戲?qū)耄l(fā)猜想
(1)課件出示三角形的一個(gè)角,猜猜是什么三角形?復(fù)習(xí)三角形的分類,認(rèn)識(shí)三角形的“內(nèi)角”。
(2)演示拉動(dòng)三角形頂點(diǎn),使高慢慢增長(zhǎng)或縮短,觀察:拉動(dòng)過(guò)程中,三角形的三個(gè)內(nèi)角會(huì)有什么變化?想象一下:不斷上拉或下拉,內(nèi)角會(huì)怎么樣?在討論中形成猜想:內(nèi)角和可能是固定的,可能180度等。
結(jié)果顯示,入院后6~12小時(shí)兩組患者SAS、SCL-90、SDS和VAS評(píng)分差異均無(wú)顯著性(P>0.05),見表1~3;圍手術(shù)期對(duì)患者進(jìn)行心理護(hù)理后于出院前一天對(duì)兩組再次進(jìn)行心理評(píng)估,干預(yù)組SAS、SCL-90、SDS評(píng)分較對(duì)照組明顯下降,差異有顯著性(P<0.05);VAS評(píng)分差異無(wú)顯著性(P>0.05)。
(3)聚焦問(wèn)題:如何來(lái)驗(yàn)證我們的猜想?
當(dāng)下提筆,題目暫定《與往事干杯》。寫完便請(qǐng)寶釵審閱,寶釵手指點(diǎn)腮,說(shuō),“你看如今的暢銷書,春樹那樣的小孩都將兩情相悅的細(xì)節(jié)描寫得特真實(shí),現(xiàn)在的讀者,精著呢,你不全抖給他們,他們才不買賬呢。”于是,寶玉又將如何相約乃至如何漸漸發(fā)展至深不能自拔,最后,寫至動(dòng)情處已欲罷不能,索性將黛玉前胸的一顆朱砂痣也寫了進(jìn)去。寶釵看了,又是咬牙,又是笑。幾經(jīng)修改,最后定好書名《我和林妹妹不得不說(shuō)的事》。書的封面是黛玉送寶玉珍藏的一幀半裸體己照。并附紅字介紹:本書情色炫然,描寫大膽真實(shí)之類。
第二環(huán)節(jié):操作實(shí)驗(yàn),推理驗(yàn)證
(1)討論用什么樣的材料驗(yàn)證。三角形有無(wú)數(shù)個(gè),對(duì)哪些三角形驗(yàn)證才能說(shuō)明問(wèn)題?得出按角分類的三角形作為研究材料,分類驗(yàn)證。
(2)討論驗(yàn)證方法,學(xué)生先說(shuō)說(shuō)打算用哪些方法。
(3)小組合作探究。提供各種類型的三角形和幾張長(zhǎng)方形、正方形紙片。
艾瑞克走向賽場(chǎng)中央,他的動(dòng)作很慢,雙手抱胸,站到克里斯蒂娜身旁,輕聲說(shuō)了句:“抱歉,你剛才說(shuō)什么?你投降?”
(4)全班交流匯報(bào)。①測(cè)量的方法,展示各種三角形測(cè)得的度數(shù),討論這種方法有什么問(wèn)題?如何避免誤差?
模型的可視化使得進(jìn)度控制變得更加容易,對(duì)項(xiàng)目管理非常有利。在模型審查中,一些多專業(yè)交叉的問(wèn)題會(huì)暴露出來(lái),設(shè)計(jì)人員可以及時(shí)修改設(shè)計(jì)。儀表專業(yè)施工中發(fā)生概率較高的電纜槽板與管道碰撞等問(wèn)題,通過(guò)三維建模和模型審查,完全可以在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)和解決,從根本上杜絕了該類問(wèn)題的發(fā)生。
②剪拼的方法。分別剪下三角形三個(gè)角拼成平角;折拼成平角的。
③初步推理。通過(guò)沿長(zhǎng)方形對(duì)角線對(duì)折得到兩個(gè)三角形,推理得到每個(gè)直角三角形的內(nèi)角和。質(zhì)疑:你怎么知道兩個(gè)直角三角形完全相同?這樣做證明了什么?銳角和鈍角三角形不能像這樣正好拼成長(zhǎng)方形,它們的內(nèi)角和是180°怎么來(lái)說(shuō)明呢?學(xué)生結(jié)合圖示驗(yàn)證:在三角形內(nèi)作高,分成兩個(gè)直角三角形驗(yàn)證。
(5)課件演示剪拼、推理過(guò)程,介紹發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律的科學(xué)家帕斯卡。再用幾何畫板動(dòng)態(tài)演示不同形狀三角形內(nèi)角度數(shù),使學(xué)生感受到三角形內(nèi)角和與三角形大小形狀無(wú)關(guān)。
以上過(guò)程,提供充足的探究時(shí)間和材料,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“猜想——操作——驗(yàn)證——再操作——再驗(yàn)證”的推理過(guò)程。第一環(huán)節(jié)的演示觀察、形成猜想是合情推理的過(guò)程,第二環(huán)節(jié)的剪拼法則是演繹推理的過(guò)程。這樣教學(xué),學(xué)生不再停留于表面現(xiàn)象,而通過(guò)抓住轉(zhuǎn)化為平角的本質(zhì),探索各類三角形的內(nèi)角和規(guī)律。不僅呈現(xiàn)了知識(shí)發(fā)現(xiàn)與形成過(guò)程,更加關(guān)注由合情推理過(guò)渡到演繹推理,兩者有機(jī)融合,促進(jìn)和諧發(fā)展。
2.經(jīng)歷歸納推理到類比推理的過(guò)程
數(shù)學(xué)中歸納和類比往往相輔相成,經(jīng)過(guò)歸納推理得到的結(jié)論需要進(jìn)一步通過(guò)類比拓展運(yùn)用。因此,教師既要注重新舊知識(shí)間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化,又要讓學(xué)生經(jīng)歷歸納到類比推理的過(guò)程,運(yùn)用類比推理解決新問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)新規(guī)律,提高推理能力。
案例2:“多邊形的內(nèi)角和”教學(xué)片段
第一環(huán)節(jié):探索四邊形的內(nèi)角和
(1)出示一個(gè)三角形,如果剪掉一個(gè)角,剩下的是什么圖形?大膽猜想一下四邊形的內(nèi)角和是多少度?
五是通過(guò)微博推廣。憑借內(nèi)容短小、發(fā)布快捷的特點(diǎn),微博成為互聯(lián)網(wǎng)極具影響力的信息發(fā)布平臺(tái)。微博運(yùn)營(yíng)門檻低、信息發(fā)布迅速,是鄉(xiāng)村旅游推廣的有效手段。
(2)驗(yàn)證猜想,解決問(wèn)題
③為避免大壩中部面板(受壓區(qū))破壞,選擇10條面板受壓縫采用瀝青杉板嵌縫充填,以嵌縫瀝青杉板變形吸收擠壓力,防止面板破壞。
①思考:我們學(xué)過(guò)的四邊形有哪些?出示長(zhǎng)方形、正方形、平行四邊形、梯形等。你準(zhǔn)備用什么方法驗(yàn)證你的猜想?(生:用量角器量;剪拼法;分割法。)
1.4療效判定標(biāo)準(zhǔn)[2]患者PANSS減分率≥70%為痊愈;PANSS減分率在50%~69%為顯著進(jìn)步;PANSS減分率在30%~49%為好轉(zhuǎn);不滿足上述標(biāo)準(zhǔn)者均視為無(wú)效,總有效率=(痊愈+顯著進(jìn)步+好轉(zhuǎn))/總例數(shù)×100%。
②小組合作,選擇你喜歡的方式來(lái)驗(yàn)證。
③交流反饋:你們組是怎么研究的?得出什么結(jié)論?
(3)回顧與反思:剛才證明了四邊形的內(nèi)角和是360°,最好的辦法是怎樣的?把這個(gè)四邊形分割成兩個(gè)三角形,兩個(gè)三角形的內(nèi)角和為什么就是四邊形的內(nèi)角和呢?
第二環(huán)節(jié):類推多邊形內(nèi)角和
(1)思考:如何求五邊形、六邊形的內(nèi)角和?
(2)分析:多邊形內(nèi)角和與三角形個(gè)數(shù)有什么關(guān)系呢?是否存在規(guī)律?學(xué)生小組討論,通過(guò)列表觀察、推理,發(fā)現(xiàn)多邊形邊數(shù)與分割成的三角形個(gè)數(shù)之間的關(guān)系:多邊形邊數(shù)比三角形個(gè)數(shù)多2,即n邊形可分為(n-2)個(gè)三角形,最終得出公式:n 邊形的內(nèi)角和=180°×(n-2)。
上述過(guò)程中,探究四邊形內(nèi)角和環(huán)節(jié),學(xué)生自主猜想、用不同方法驗(yàn)證不同的四邊形內(nèi)角和,由特殊四邊形到一般四邊形,經(jīng)歷不完全歸納推理的過(guò)程,同時(shí)感悟轉(zhuǎn)化思想,經(jīng)歷“再創(chuàng)造”。
在此基礎(chǔ)上,借助探究四邊形內(nèi)角和的經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用“轉(zhuǎn)化”策略,將多邊形分割成若干個(gè)三角形,類比推理多邊形的內(nèi)角和,體驗(yàn)內(nèi)角和公式的猜想與歸納過(guò)程,從而體會(huì)感悟歸納思想,實(shí)現(xiàn)思維能力的提升。
由于數(shù)學(xué)思想方法具有概括性和層次性,為避免數(shù)學(xué)思想方法教學(xué)在同一水平上反復(fù),有必要根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的特點(diǎn),圍繞問(wèn)題解決,理清內(nèi)在的邏輯層次,把握好推理思想教學(xué)的層次性和差異性,經(jīng)歷自主探索問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程,不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能,鍛煉學(xué)生邏輯思維能力。
1.經(jīng)歷“猜想——驗(yàn)證”過(guò)程,體現(xiàn)層次性
學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)思想的認(rèn)識(shí)是在反復(fù)理解和運(yùn)用中形成的,是一個(gè)低級(jí)到高級(jí)螺旋上升過(guò)程。因此,對(duì)同一種數(shù)學(xué)思想的體悟,應(yīng)注意不同階段的再現(xiàn),甚至在一節(jié)課的不同階段,呈現(xiàn)不同的層次與形式,強(qiáng)化對(duì)數(shù)學(xué)思想的理解。
案例3 人教版四下“三角形的三邊關(guān)系”
第一環(huán)節(jié):提出猜想,生成問(wèn)題
通過(guò)“倒過(guò)來(lái)說(shuō)”的游戲,引出一個(gè)挑戰(zhàn)性問(wèn)題——三條線段一定能圍成一個(gè)三角形嗎?
生1:能圍成一個(gè)三角形。
生2:不一定能,當(dāng)兩條很短的線段和一條長(zhǎng)的線段圍起來(lái)時(shí),不能圍成。
生3:有的能,有的不能,要看線段的長(zhǎng)度。
在教師的教學(xué)風(fēng)格中,有的擅長(zhǎng)于“情”,善于調(diào)動(dòng)學(xué)生的情感,使學(xué)生愛學(xué)、樂(lè)學(xué);有的擅長(zhǎng)于理,通過(guò)符合邏輯性教學(xué)程序的安排和有很強(qiáng)邏輯性的講述,使學(xué)生掌握知識(shí)和學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。據(jù)心理學(xué)研究,上述兩種風(fēng)格的教學(xué)都可以取得較好的效果。學(xué)生的學(xué)習(xí)有兩個(gè)心理系統(tǒng)在起作用:一是動(dòng)力系統(tǒng),如興趣、情感、動(dòng)機(jī);二是認(rèn)識(shí)系統(tǒng)在起作用,如觀察、記憶、思維、想象。善于煽情的,促使學(xué)生動(dòng)力系統(tǒng)起作用;長(zhǎng)于說(shuō)理的,則促使學(xué)生認(rèn)知系統(tǒng)起作用。在教學(xué)中,應(yīng)力求把兩者結(jié)合起來(lái),形成混合型的風(fēng)格。善于煽情的要學(xué)習(xí)有條理的講述,靠邏輯的力量提高教學(xué)效率;善于“說(shuō)理”的要努力激發(fā)學(xué)生的興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生的情感,使學(xué)生愛學(xué)、樂(lè)學(xué)。
師:三條線段到底能不能圍成一個(gè)三角形呢?我們可以動(dòng)手做一做來(lái)驗(yàn)證。
第二環(huán)節(jié):操作感悟,發(fā)現(xiàn)規(guī)律
首先只提供兩根吸管,讓學(xué)生獨(dú)立思考、操作,通過(guò)小組合作,展示交流兩種圍不成的情況。著重討論“兩條線段的和等于第三條”時(shí),提供4、6、10 厘米的線段,讓學(xué)生展開想象,通過(guò)課件演示來(lái)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)“較短兩條線段的和等于第三條時(shí),圍不成一個(gè)三角形”。
在此基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)“較短的兩條線段小于或等于第三條時(shí),不能圍成三角形”,“較短的兩條線段大于第三條時(shí),能圍成三角形”,歸納得出:任意兩條線段的和大于第三條,能圍成一個(gè)三角形。
生:把左邊3個(gè)2圈起來(lái)是6,在豎式中就是3和個(gè)位的2相乘,積得6,就在積的個(gè)位上寫6,再把左邊的3個(gè)十圈起來(lái)是30,在豎式中就是3和十位上的1相乘積是30,就在積中寫30,再把兩層積加起來(lái),就是12乘3的積。
最后,“反過(guò)來(lái)說(shuō)”得出“要圍成一個(gè)三角形,必須任意兩條線段的和大于第三條”的新猜想。
作為L(zhǎng)umix系列相機(jī)的全新旗艦,這臺(tái)無(wú)反相機(jī)使用了一塊4700萬(wàn)像素的全畫幅傳感器,機(jī)內(nèi)防抖系統(tǒng)以及60fps的4K視頻拍攝能力,XQD+SD雙儲(chǔ)存卡的設(shè)置則保證了數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的安全性。S1R是松下與適馬以及徠卡結(jié)成聯(lián)盟(詳見右頁(yè))之后發(fā)布的第一款產(chǎn)品,使用的鏡頭卡口為徠卡L卡口。
第三環(huán)節(jié):再次猜想,驗(yàn)證結(jié)論
追問(wèn):是不是任意一個(gè)三角形的三條邊之間,都具有這樣的關(guān)系呢?你可以想什么辦法來(lái)驗(yàn)證? 讓學(xué)生通過(guò)畫任意三角形、算一算等方法自主收集例證,進(jìn)一步理解、驗(yàn)證規(guī)律。
上述過(guò)程,經(jīng)歷兩次“猜想——驗(yàn)證——結(jié)論”的豐富而完整的不完全歸納的問(wèn)題解決過(guò)程。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中積累推理經(jīng)驗(yàn),鍛煉邏輯推理的嚴(yán)謹(jǐn)性,促進(jìn)學(xué)生思維水平的不斷提升。
2.體驗(yàn)多種表征方式,體現(xiàn)差異性
學(xué)生之間的差異是客觀存在的,教師應(yīng)根據(jù)不同學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn),提供展示交流的機(jī)會(huì),引導(dǎo)學(xué)生用多種方式表達(dá)問(wèn)題解決的過(guò)程,展示各自的推理與思考過(guò)程,鍛煉初步的推理能力。
案例4 人教版二下“數(shù)學(xué)廣角——推理”例1教學(xué)片段
例1 猜書游戲中有3個(gè)條件——每人各拿一本書(共3 本),小紅拿了語(yǔ)文書,小麗拿的不是數(shù)學(xué)書。為了幫助學(xué)生順利梳理信息間的相互關(guān)系,可以用課件動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)“有語(yǔ)文、數(shù)學(xué)和品德三本書,下面三人各拿一本”,再分別出示小紅和小麗所說(shuō)的話,最后出示問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生分析題目的已知條件和問(wèn)題。學(xué)生獨(dú)立思考后,引導(dǎo)他們用自己喜歡的方式記錄解決問(wèn)題的過(guò)程。學(xué)生交流反饋:
生1:我是根據(jù)“小紅拿的是語(yǔ)文書”先確定小紅拿了語(yǔ)文書;根據(jù)“小麗拿的不是數(shù)學(xué)書”確定小麗拿了品德書,最后小剛拿的是數(shù)學(xué)書。
生2:我用的是連線方法得到的(參見圖1)。
圖1
生3:我是列表解決的(參見表4)。
表4
小紅小麗小剛數(shù)學(xué)××√語(yǔ)文√××品德×√×
教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)比較三種表征方法,學(xué)生發(fā)現(xiàn)用列表方法輔助推理,不但能把情境圖中復(fù)雜的信息簡(jiǎn)潔、有序地呈現(xiàn)出來(lái),而且能簡(jiǎn)化解決問(wèn)題的思路,過(guò)程清晰,一目了然。三種表征方法都要抓住關(guān)鍵信息,有序分析,直到推出結(jié)論。
在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié),為幫助學(xué)生學(xué)會(huì)不同策略解決問(wèn)題,最后設(shè)計(jì)“接力比賽順序”一題:明明、丁丁、小杰和小松代表班級(jí)參加接力比賽。明明說(shuō)“我不是第一棒?!倍《≌f(shuō)“我不是第一棒,但是我也不是最后一棒。”小杰說(shuō):“我是第3棒?!蹦阒浪麄兪窃趺磁诺模?/p>
由于信息的增加,引發(fā)學(xué)生列表整理信息的內(nèi)在需求,引導(dǎo)學(xué)生在比較中體會(huì)列表方法的價(jià)值,從而自覺地應(yīng)用列表策略解決問(wèn)題,為后續(xù)學(xué)習(xí)復(fù)雜推理問(wèn)題奠定了基礎(chǔ),積累推理經(jīng)驗(yàn)。
總之,推理思想的滲透與各領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)是一個(gè)有機(jī)結(jié)合的過(guò)程,這種滲透不是一朝一夕之事,需要“隨風(fēng)潛入夜,潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”。教師要充分挖掘教材中蘊(yùn)含推理思想的素材,讓學(xué)生在掌握知識(shí)與技能的同時(shí),感悟推理思想,發(fā)展思維能力,形成終生受用的數(shù)學(xué)思想方法,促進(jìn)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的不斷提升。▲
參考文獻(xiàn):
[1]史寧中.數(shù)學(xué)思想概論:數(shù)量與數(shù)量關(guān)系的抽象[M].長(zhǎng)春:東北師范大學(xué)出版社,2008.
[2][4] 曹思齊.數(shù)學(xué)推理能力研究綜述[J].中學(xué)數(shù)學(xué)月刊,2018(1):9-13.
[3] [6]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn):2011年版[S].北京:北京師范大學(xué)出版社,2012.
[5]王永春.小學(xué)數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)思想方法[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2014.
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