数学直觉思维在解题中的应用

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  【摘 要】直觉,又称顿悟,在某些领域中又称为灵感,在数学解题当中得到广泛运用。直觉思维是数学思辨活动的关键一步,符合青少年的思维习惯,与培养数学思维品质是一致的。直觉思维在立体几何、平面几何、函数、代数等方面得到广泛运用。在培养学生的直觉思维的时候突,要注意培养学生的问题意识和探究习惯,消除思维的惰性与畏惧,要鼓励和培养解题的创造性思维,还要提倡解题合作,促进个体思维发展,同时要培养解题策略,克服思维的肤浅与短视。
  【关键词】数学,直觉思维,解题
  【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)21-
  1、正确认识数学直觉思维
  1.1、数学直觉思维的概念
  直觉,又称顿悟,在某些领域中又称为灵感。直觉思维是创造性思维的重要成分,长期以来,“直觉”这一概念,总带有一种神秘的色彩,正因为有一种神秘色彩,造成直觉思维能力的培养长期得不到重视,在数学教学中,教师往往把证明过程过分地严格化、程序化,学生只是见到一具僵硬的逻辑外壳,直觉的光环被掩盖了,而把成功往往归功于逻辑的功劳,对自己的直觉反而不觉得。然而,数学最初的概念都是基于直觉,数学在一定程度上就是在问題解决中得到发展的,问题解决也离不开直觉,笛卡儿认为在数学推理中的每一步,直觉力都是不可缺少的。在数学发展史上,笛卡儿创立解析几何、牛顿发明微积分都受益于数学直觉思维,就好似我们打篮球要靠球感一样,在快速运动中,来不及去做逻辑判断,动作是下意识的动作,这种动作正是平时训练基础上产生的一种直觉。这就说明,数学直觉思维不但重要,而且是可以培养的。
  1.2、数学直觉思维的特点
  直觉思维的基本特征是什么?如果要用一句话来回答,那就是:思维过程与结果的直接性.当然,这种说法显得过于简单,没有表达出直觉在思维特征上的丰富性.
  从科学史上很多案例的直觉观象来看,直觉思维有如下特征:
  (1)可以获得仅借助于对周围世界的感性认识所不能得到的结果;
  (2)可以获得仅借助于直接的逻辑推论所不能得到的结果;
  (3)所获得的结果是突如其来和出乎意料的;
  (4)所获得的结果具有直接的明显性,是不证自明的;
  2、直觉思维在中学数学中的主要应用
  2.1、直觉思维在立体几何的应用
  首先,知识衔接上的不足。学生在初中学过三年的平面几何,虽已初步具备平面图形的想象能力,但对二维平面图形向三维平面图形的转化不易理解甚至很难掌握,尤其要求学生从熟知的平面跳跃到空间进行一系列的论证计算,他们会感到很不习惯,这直接影响他们对立体几何内容的理解。
  其次,逆向思维能力不强。要顺利完成由平面图形向空间图形的转化,必须借助于较强的逆向思维能力,但对初学立体几何的高一学生来说,这种能力明显不强,这自然也影响他们对立体几何知识的分析和抽象能力的提高。
  2.2、直觉思维在整体把握解题的应用
  直觉判断是学生对客观事物、语言文字的一种迅速的识别、直接的理解和综合的判断,是直觉思维的一种表现形式。直觉判断不是按部就班进行逻辑推理得出,而是在对问题整体把握的基础上进行的直接判断。因此,在数学教学中指导学生在整体把握的基础上进行直接判断,有利于训练学生的直觉思维。例如,一辆公共汽车原来有乘客51人,到A站后,下去13人,上来17人。到B站后,又下去14人,上来10人。问:现在车上有乘客多少人?若按习惯思维一步一步推算:51-13=38(人),38+17=55(人),55—14=41(人),41+10=51(人)。直觉思维简化分析步骤,迅速判断:因为在A站车上多出17-13=4(人),而在B站车上少了14—10=4(人),最后汽车上总人数其实还是51人。第二种解法不被现象诱惑,能依据事物的变化发展规律迅速判断,体现了直觉思维的突发性的特点。
  2.3、教师应注意培训学生的直觉思维
  任何数学直觉的产生和发展都离不开该领域的基础知识.直觉的产生虽然具有很大的猜测性,但直觉并不是靠“机遇”就能凭空产生的,它与臆想不同,不是没有任何依据,而是建立在一定知识和经验基础上的猜想,它有一定的知识经验背景作为基础,这种知识经验在头脑中的存储方式就是“知识组块”.“知识组块”作为一个整体被存储在记忆中,在进行直觉思维的时候,同样以“组块”的形式从记忆中提取出来,然后对这个“知识组块”进行操作,并作出反应.利用直觉思维解决数学问题,需要从宏观上把握问题的结构和框架及其本质关系,然后再对整体进行大步骤的、快速的思维,这时往往一个念头闪现就描绘出解决问题的大致思路.可以看出,直觉思维是主体在明了题意,并抓住题目的条件或结论的特征之后迅速产生的,直接触及到问题的目标或问题的要害,它与头脑中的知识储备联系十分紧密,是对问题总体概略的反映,而对思维过程的细节并不十分清晰.无论是对问题信息的感知,还是对经验知识的提取、通常都是“块式”地进行的.因而形成良好的“知识组块”是产生直觉的必要前提.组块思维是直觉思维整体性的逻辑基础,人们在解决问题产生直觉时,为什么常常感到有些思维加工的过程十分简略,其中许多细节没有明确地被意识到,原因就在于主体的直觉思维是一种组块式的思维.因此,在教学中,应当重视基本概念、基本问题的教学,如对数学概念、定理的本质理解,对数学公式变换的多种形式,解决数学问题的思路,特殊的解题技巧等.要使学生深刻理解基本概念、熟悉基本问题的情境、解法和结论.在解决问题时,要重视问题从宏观上作整体的考察,重视定性分析,以期把握问题的总体和本质。
  首先,教师在教学中要鼓励学生大胆猜想。教师要转变教学观念,把主动权还给学生,注意引导学生从整体上把握问题,鼓励学生大胆猜想,大步骤思维,不懈地要求学生归纳与演绎交互使用;教师应对学生的大胆猜想给予充分的肯定,即使出现错误也不能讥笑,而是让学生在愉快的氛围中大胆的猜想,小心地求证。
  其次,教给学生猜想的方法。数学猜想是观察、实验、比较、归纳等思维活动的结果,同时又是思维活动的一种形式;可以通过观察、联想提出猜想,也可以通过归纳、类比提出猜想,还可以将问题一般化、特殊化提出猜想等。
  直觉思维是一种整体的、粗线条的、简缩式的思维,它具有跳跃性、试探性和一定的偶然性。在数学教学中,教师要鼓励学生大胆猜想、假设,发展他们的直觉思维。如,解答“一批苹果,每筐装53千克,正好装58个筐,现在只有53个筐,要把苹果都装上,平均每筐要多装多少千克?”时,多数学生列式为:53*58/53-53。这时,有位学生说:“我有一个大胆的设想,能不能列成58-53?”同学们都愣住了,他也说不出道理。再给学生充分的思考时间,一些学生流露出了欣喜的目光,发现这样列式是正确的。因为苹果的总重量是一定的,是(53x58)千克,用58个筐装,平均每筐要装53千克;用53个筐装,则平均每筐要装58千克,所以,平均每筐要多装(58-53)千克。这种“顿悟”是何等的具有创造性啊!
  爱因斯坦说:“想象比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界的一切……”有了丰富的想象力,直觉思维就有了翅膀,创新思维才得到发展。如:“已知大圆的半径正好是小圆的直径,如果小圆贴着大圆滚动,问:小圆的圆心在滚动时画成怎样的曲线?”如果通过实际操作来解这道题目,那显然是很困难的,这就要靠学生充分展开想象了。由“静”想到“动”:小圆在贴着大圆滚动,它的圆心在滚动时“画”成了一个圆,而且是大圆的同心圆。通过想象,学生就很快地看出了小圆滚动时圆心移动的轨迹。这样的训练,有利于激发学生的直觉思维。
  参考文献:
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