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创新思维是指思维活动的创造精神。即指思维过程中,通过变换、归纳、类比、辨别、联想、猜想,去洞察事物的本质,提示某些规律,探索新的东西,发现自己或别人未发现的问题的思维特征。它反映了思维活动中对事物认识的程度,是数学思维个性晶质中智力品质高层次的表现。
在实际数学教学中,人们对创新思维是较为重视的,因为人们期望由它而带来的价值。但数学创新思维培养并非一种短期行为,它要靠教师运用多种形式对学生进行长期培养。本文就如何培养学生数学创新思维问题,谈几点粗浅的看法。
1.引导归纳,鼓励猜想
归纳猜想是科学发现最常见的方法之一,它具有很大的创造性,在数学教学中,应引导学生从个别的、具体的、特殊的数学现象中。通过寻求共性,去归纳出一般性的理论。当然,寻求共和性作出结论,需要进行合情合理的猜想。尽管有时靠这种方法得出的结论不一定可靠,但“引导归纳、鼓励猜想”仍不失为培养学生数学思维创造性的一个好方法。
例1:高m∈N,F(m)为log2m的首数部分,试用2n和n表示和式F(1)+F(2)+F(3)+…+F(2n)的值。
分析 探索F(m)的取值规律:
F(1)=0,F(2)=F(3)=1,F(4)=F(5)= F(6)= F(7)=2,…,F(2k)=F(2k+1)=…=F(2k+1-1)=k
即有20个0,21个1,…,2k个k.
再探索n取几个不同值时和式的表达式
n=1时,F(1)十F(2)=0+1=1=(1-2)×2+1+2;
n=2时,F(1)+F(2)+F(3)+F(4)=0+21×1+2
=(2-2)×22+2+2;
n=3时,F(1)+F(2)+…+F(23)=0+21×1+22×
2+3=(3-2)×23+3+2;
n=4时,F(1)+F(2)+…F(24)=0+21×1+22×
2+23×3+4=(4-2)×24+4+2;
……
猜想:F(1)+F(2)+…+F(2n)=(n-2)×2n+n+2,然后用数学归纳法证明。
2.引导类比,横向联想
“模仿也是创造”。在教学中,引导学生将所求的问题与熟知的问题相类比,进行横向联想,将概念、法则、式子结构、解题方法延伸、推广或迁移,可由旧知去探索新知。这种做法,既有利于认知结构的完整,又有利于创造性思维的培养。比如,我们可用椭圆的概念来类比双曲线、抛物线的概念;用两无理数相等的条件来类比两复数相等的条件;用分母有理化来类比分母实数化;用等差数列命题中的加、减、乘、除运算,分别类比数列命题中乘、除、乘方、开方运算等。而在解题中,更可在条件中的特征、结论的形式和思维方法上横向联想,加以类比。
例2:求数列a,b,c,d,c,…①的通项公式。
分析 先考虑简化的类比对象,即求a,b,a,b,…,②的通项公式,联想到特殊情况(a=1,b=0)1,0,1,0,…,③的通项公式是我们所熟悉的an=。
因此,只要把数列②看成是数列a,0,a,0,…与数列0,b,0,b,…各对应项的和,就可得到数列②的通项公式:an=[1+(-1)n+1]a+[1+(-1)n]b
根据类比原理,把数列①看成数列
a,0,0,a,0,0,…
0,b,0,0,b,b,…
0,0,c,0,0,c,…
各对应项的和,只要联想w的性质并适当调节其指数,便可得到数列①的通项公式:
an=
3.追溯过程,引导探索
课堂教学中,暴露知识的发生过程,揭示矛盾及解决矛盾的经历,是创设思维情境的一种重要方法。但这种做法只提供了思维的条件和引起思维的需要,更重要的是在此基础上引导学生去探索,去寻求解决矛盾的方法。也就是说,我们应借“追溯过程”这一活动,使学生在认识矛盾和处理矛盾的过程中,思维上产生飞跃,以求有所发现,有所创造。
例3:已知a,b,c,d成等比数列。求证:a+b,b+c,c+d成等比数列
分析:多数同学可作如下证明;
因为a,b,c,d成等比数列,设公式为q,则b=aq,c=aq2,d=aq3.
所以,=q,=q
所以,=,即a+b,b+c,c+d成等比数列。
有些同学把b,c,d分别用公比与前一项的积表示出来,证明过程更简捷。
但个别同学却说,若a,b,c,d分别为1,-1,1,-1,那么a+b,b+c,c+d为零,它们不成等比数列,题目有误!
问题出在哪里?对题目作如何修改?(借矛盾暴露过程引导学生进一步探讨)
有的同学提出把应题设条件中加上公式q≠-1,有的同学干脆提出题目改为:已知a,b,c,d成等比数列,试问a+b,b+c,c+d是等差数列还是等比数列?(此时,学生思维的创造性得到了充分的显现)
4.变式训练,变中求新
题解教学是培养学生思维创造性的好形式。一方面可将命题的题设与结论互换或部分互换,或将命题的条件加强或削弱,探索结论的可能变化。有时还可将题中的结论隐去,成为一种“开放式”题型。这种改造命题,编造开放式题型的做法,可引导学生到更广阔的思维空间去探索。另一方面,可利用一题多解或多解一题的形式,引导学生在求解问题中,发展思维空间,寻求新的东西。
5.辨别对比,比中有悟
学生在解题中会产生各种各样的错误,有计算上的差错,有推理上的谬误,有讨论不完整,也有在定势思维下的“照搬套用”,还可能有对条件不充分的题目产生错误的解法。教学中,教师应选择一些典型的例题,开展辨误教学,通过“正”、“误”对比,让学生寻找出错的原因,并制订纠正错误的策略。这一“找”一“订”,可使学生的思维方向发生很大的焚化,有时竟是180°的大转弯,这种思维上的变化,个中肯定萌动一些创新的成份。由此看来,辨误对比,做到比中有悟,也不失为培养创新思维的一个好方法。
6.挖掘隐含,柳暗花明
隐含条件是指题目中若明若暗含蓄不嚣的已知条件。无疑,它是数学解题中的障碍。在教学过程中,引导学生挖掘隐含条件,揭“暗”图“明”,一方面可使问题得到解决,产生“柳暗花明”的效果。另一方面,使学生在挖掘隐含条件的同时,闪烁揭“暗’’圈“明’’的思维火花,有利于培养创新思维。
7.数形结合,由此及彼
数与形是中学数学研究的两类基本对象,由于坐标系的建立,使数与形互相渗透,互相转化。教学中,充分利用数形结合问题,引导他们以形示数或以数助形,使思维由此及彼,产生跳跃,以诱发他们创造的灵感。
在实际数学教学中,人们对创新思维是较为重视的,因为人们期望由它而带来的价值。但数学创新思维培养并非一种短期行为,它要靠教师运用多种形式对学生进行长期培养。本文就如何培养学生数学创新思维问题,谈几点粗浅的看法。
1.引导归纳,鼓励猜想
归纳猜想是科学发现最常见的方法之一,它具有很大的创造性,在数学教学中,应引导学生从个别的、具体的、特殊的数学现象中。通过寻求共性,去归纳出一般性的理论。当然,寻求共和性作出结论,需要进行合情合理的猜想。尽管有时靠这种方法得出的结论不一定可靠,但“引导归纳、鼓励猜想”仍不失为培养学生数学思维创造性的一个好方法。
例1:高m∈N,F(m)为log2m的首数部分,试用2n和n表示和式F(1)+F(2)+F(3)+…+F(2n)的值。
分析 探索F(m)的取值规律:
F(1)=0,F(2)=F(3)=1,F(4)=F(5)= F(6)= F(7)=2,…,F(2k)=F(2k+1)=…=F(2k+1-1)=k
即有20个0,21个1,…,2k个k.
再探索n取几个不同值时和式的表达式
n=1时,F(1)十F(2)=0+1=1=(1-2)×2+1+2;
n=2时,F(1)+F(2)+F(3)+F(4)=0+21×1+2
=(2-2)×22+2+2;
n=3时,F(1)+F(2)+…+F(23)=0+21×1+22×
2+3=(3-2)×23+3+2;
n=4时,F(1)+F(2)+…F(24)=0+21×1+22×
2+23×3+4=(4-2)×24+4+2;
……
猜想:F(1)+F(2)+…+F(2n)=(n-2)×2n+n+2,然后用数学归纳法证明。
2.引导类比,横向联想
“模仿也是创造”。在教学中,引导学生将所求的问题与熟知的问题相类比,进行横向联想,将概念、法则、式子结构、解题方法延伸、推广或迁移,可由旧知去探索新知。这种做法,既有利于认知结构的完整,又有利于创造性思维的培养。比如,我们可用椭圆的概念来类比双曲线、抛物线的概念;用两无理数相等的条件来类比两复数相等的条件;用分母有理化来类比分母实数化;用等差数列命题中的加、减、乘、除运算,分别类比数列命题中乘、除、乘方、开方运算等。而在解题中,更可在条件中的特征、结论的形式和思维方法上横向联想,加以类比。
例2:求数列a,b,c,d,c,…①的通项公式。
分析 先考虑简化的类比对象,即求a,b,a,b,…,②的通项公式,联想到特殊情况(a=1,b=0)1,0,1,0,…,③的通项公式是我们所熟悉的an=。
因此,只要把数列②看成是数列a,0,a,0,…与数列0,b,0,b,…各对应项的和,就可得到数列②的通项公式:an=[1+(-1)n+1]a+[1+(-1)n]b
根据类比原理,把数列①看成数列
a,0,0,a,0,0,…
0,b,0,0,b,b,…
0,0,c,0,0,c,…
各对应项的和,只要联想w的性质并适当调节其指数,便可得到数列①的通项公式:
an=
3.追溯过程,引导探索
课堂教学中,暴露知识的发生过程,揭示矛盾及解决矛盾的经历,是创设思维情境的一种重要方法。但这种做法只提供了思维的条件和引起思维的需要,更重要的是在此基础上引导学生去探索,去寻求解决矛盾的方法。也就是说,我们应借“追溯过程”这一活动,使学生在认识矛盾和处理矛盾的过程中,思维上产生飞跃,以求有所发现,有所创造。
例3:已知a,b,c,d成等比数列。求证:a+b,b+c,c+d成等比数列
分析:多数同学可作如下证明;
因为a,b,c,d成等比数列,设公式为q,则b=aq,c=aq2,d=aq3.
所以,=q,=q
所以,=,即a+b,b+c,c+d成等比数列。
有些同学把b,c,d分别用公比与前一项的积表示出来,证明过程更简捷。
但个别同学却说,若a,b,c,d分别为1,-1,1,-1,那么a+b,b+c,c+d为零,它们不成等比数列,题目有误!
问题出在哪里?对题目作如何修改?(借矛盾暴露过程引导学生进一步探讨)
有的同学提出把应题设条件中加上公式q≠-1,有的同学干脆提出题目改为:已知a,b,c,d成等比数列,试问a+b,b+c,c+d是等差数列还是等比数列?(此时,学生思维的创造性得到了充分的显现)
4.变式训练,变中求新
题解教学是培养学生思维创造性的好形式。一方面可将命题的题设与结论互换或部分互换,或将命题的条件加强或削弱,探索结论的可能变化。有时还可将题中的结论隐去,成为一种“开放式”题型。这种改造命题,编造开放式题型的做法,可引导学生到更广阔的思维空间去探索。另一方面,可利用一题多解或多解一题的形式,引导学生在求解问题中,发展思维空间,寻求新的东西。
5.辨别对比,比中有悟
学生在解题中会产生各种各样的错误,有计算上的差错,有推理上的谬误,有讨论不完整,也有在定势思维下的“照搬套用”,还可能有对条件不充分的题目产生错误的解法。教学中,教师应选择一些典型的例题,开展辨误教学,通过“正”、“误”对比,让学生寻找出错的原因,并制订纠正错误的策略。这一“找”一“订”,可使学生的思维方向发生很大的焚化,有时竟是180°的大转弯,这种思维上的变化,个中肯定萌动一些创新的成份。由此看来,辨误对比,做到比中有悟,也不失为培养创新思维的一个好方法。
6.挖掘隐含,柳暗花明
隐含条件是指题目中若明若暗含蓄不嚣的已知条件。无疑,它是数学解题中的障碍。在教学过程中,引导学生挖掘隐含条件,揭“暗”图“明”,一方面可使问题得到解决,产生“柳暗花明”的效果。另一方面,使学生在挖掘隐含条件的同时,闪烁揭“暗’’圈“明’’的思维火花,有利于培养创新思维。
7.数形结合,由此及彼
数与形是中学数学研究的两类基本对象,由于坐标系的建立,使数与形互相渗透,互相转化。教学中,充分利用数形结合问题,引导他们以形示数或以数助形,使思维由此及彼,产生跳跃,以诱发他们创造的灵感。