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数学思维能力的培养 如何培养高中生数学思维能力

时间:2019-01-08 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  摘 要: 高中数学课程应注重提高学生的数学思维能力,这是数学教育的基本目标之一.本文从四个方面阐述教学中如何培养学生的数学思维,提高学生的数学思维能力.   关键词: 高中数学 思维能力 发散性 敏捷性 灵活性
  
  中国古代大教育家?思想家孔子十分强调思维的重要性,曾说:“学而不思则罔,思而不学则殆.”意思是学习不加思考就会迷惑无所得,现代文明所建树的一切无一不是思维的功绩.近年来,高考数学对考查学生思维能力的要求越来越高,并且此项能力考查的内涵也越来越广泛.然而,很多学生只会模仿平时练过的题型,解决传统的题目,对从来没练过的新题型束手无策,归根究底学生缺乏的是数学思维能力与分析解决问题的能力.学生对基本知识、基本方法不熟悉,更重要的是学生的思维不够灵活.因此教数学不仅仅是传授数学知识,更重要的是培养学生的数学思维能力.掌握知识与提高思维能力是互为目的,互为条件的辩证统一过程,只重知识不重能力培养,传授给学生的知识是死知识,也就谈不上培养学生数学思维能力.因此只有将数学课堂教学的重点放在加强思维训练、提高分析能力上,才能真正发展学生智力与潜力,培养思维方式,提高分析能力,使学生从“知识型”向“智力型”转化.
  经过三年的教学与实践,从课堂知识讲解的方式,例题的选择,解题的思路,以及解题回顾等方面来提高学生的思考问题,解决问题的能力,对此我有些粗浅的心得体会.我认为可以从以下四个方面培养学生的思维能力,提高学生解决问题的能力.
  一、“一题多解,一题多变”,培养思维的发散性[1]
  一题多解,是从多角度思考同一个问题,采用不同的基本方法解决问题,找出这些方法之间的内在联系,逐渐引导学生的多元化思维;一题多变是通过对同一个题目的引申、变化、发散,突现问题的背景,揭示问题与条件之间的逻辑关系.教师在教学中首先要选择典型的题目,引导学生从多方面思考问题,力求一题多解,使知识和方法延伸到数学的各个分支,探究它们之间的内在联系;其次要善于挖掘题目的潜在功能,恰当地对题目进行延伸、演变,使学生的思维处于积极、兴奋的最佳状态,提高学生独立分析问题的能力,从而对问题的本质属性及解法规律有更深刻的理解.
  例1:若x>0,y>0,x+y=1,求(1+)(1+)的最小值.
  对条件分析可以从四个方面着手:
  (1)由条件和问题的对称性,想到x+y=1为定值,当x=y=时,(1+)(1+)有最小值9;
  (2)x>0,y>0,x+y=1,想到x+y=1为定值,根据基本不等式,当x=y时,xy有最大值;
  (3)x+y=1,想到1=x+y恒等变形;
  (4)x>0,y>0,x+y=1,可令x=sint,y=cost,t∈(0,);
  (5)x>0,y>0,x+y=1,想到y=1-x,x∈(0,1)可化为一元函数,从而可以得出五种相应的解题方法.
  通过“一题多解,一题多变”,可以使学生形成环环相扣的知识网络,而不再是一小块一小块的零碎知识.“一题多解,一题多变”并不是方法与问题的简单堆砌,而是从不同的角度去分析,思考同一个问题不同的切入点,让学生意识并掌握从不同角度去思考问题,养成富于联想的思维习惯,有效地培养思维的发散性.
  二、勇于探索,善于分析,培养思维的敏捷性
  思维的敏捷性是能在较短的时间内提出解决问题的正确意见.思维活动的快慢集中表现为分析问题和解决问题的快慢.教学中我们经常观察到有些学生反应迟钝,思维混乱,生搬硬套,特别在大型考试中碰到新颖的题型惊惶失措,常常陷入传统的定势思维.因此,学生思维敏捷性有待提高,这就要靠教师平时鼓励学生勇于探索,引导学生分析问题.我认为主要从以下各方面培养学生思考与分析问题:(1)题目中的条件是什么?待求结论是什么?(2)通过已知条件可以映射到什么结果?(3)仔细研究问题的求解目标,分析要达到此目标必须具备的条件.(4)改变原问题的表达形式,将其转化为与之等价的形式简单或容易解决的问题.(5)如从正面思考有困难就从反面思考,直接法不能奏效时就用间接法.
  例2(2010江苏高考第19题):设各项均为正数的数列{a}的前n项和S,已知2a=a+a,数列{}是公差为d的等差数列.
  (1)求数列{a}的通项公式(用n,d表示);
  (2)设c为实数,对满足m+n=3k且m≠n的任意正整数m,n,k,不等式S+S>cS都成立,求证c的最大值为.
  分析:首先根据条件我们可以得到如下信息:(1)各项均为正数的数列{a}的前n项和S,就想到a=a,n=1S-S,n≥2;(2)数列{}是公差为d的等差数列,可以得到=+(n-1)d,从而得到S.然后看看问题,第一小问是求数列{a}的通项公式(n,d表示),由前面的分析,我们已经得到a可用a,n,d来表示,所求问题是要用n,d表示,再比较分析一下就可以得出我们要做的事情用d来表示a.如何用d来表示a呢?由条件2a=a+a就可以得到.第二小问用分离参数法和基本不等式是比较容易的.有了这些分析,解题途径基本明确,接下来的工作便是正确而合理地进行计算.
  解:(1)由题意知,=+(n-1)d=+(n-1)d
  当n≥2时,a=S-S=(-)(+)=2d-3d+2dn
  由2a=a+a,得到2(2d+d)=a+2d+3d,=d
  故当n≥2时,a=2nd-d=(2n-1)d
  又a=d,所以数列{a}的通项公式为a=(2n-1)d.
  (2)由=d(d>0),=+(n-1)d=+(n-1)d=nd
  得到S=nd
  ∵S+S>cS ∴md+nd>ckd=d
  又d>0,∴m+n>,c<
  ∵m≠n ∴m+n>>
  ∴c≤,所以c的最小值为.
  要培养学生的思维敏捷性,必须让学生学会分析题目条件,结合题目结论或所求,探索问题的突破口,采纳相应解决方法,并进行长期的锻炼,从而达到提高学生的思维敏捷性.
  三、加强探究猜想,培养思维的灵活性[2]
  思维的灵活性是一个人的思维活动能根据客观情况的变化而变化.思维活动的灵活程度,它表现为对知识的应用熟练程度,根据熟悉的条件形式,展开合理的猜想,将待求问题转变成熟悉的形式,巧妙地解决问题.猜想要以知识和经验作为支柱,但培养敢于猜想,善于探索的思维习惯则是形成直觉的基本素质.波利亚十分推崇学习过程中的猜想,因此在教学中教师要鼓励学生猜想,看到已知条件要善于“浮想联翩”,勇于尝试.先抓住一些信息,做出猜想,再做修正、证明,从而培养思维的灵活性.猜想是依据已有的知识和结果,经过尝试而获得对于待解决问题向结果靠近的方向猜想,除了猜想获得结果外还需验证所得猜想,所以此项能力集中体现为综合素质能力,要求比较高,经常放在解答题中考查.
  例3(2010江苏高考第20题):设f(x)定义在区间(1,+∞)上的函数,其导函数为f′(x),如果存在实数a和函数h(x),其中h(x)对任意的x∈(1+∞)都有h(x)>0,使得f′(x)=h(x)(x-ax+1),则称函数f(x)具有性质P(a).
  (1)设函数f(x)=1nx+(x>1),其中b为实数.
  (i)求证:函数f(x)具有性质P(a).
  (ii)求函数f(x)的单调区间.
  (2)已知函数g(x)具有性质P(2).给定x,x∈(1,+∞),x<x,设m为实数,α=mx+(1-m)x,β=(1-m)x+mx,且α>1,β>1,若|g(α)-g(β)|<|g(x)-g(x)|,求m的取值范围.
  分析:本小题主要考查了函数的概念、性质、图像及导数等基础知识,考查灵活运用数形结合,分类讨论的思想方法进行探索,分析与解决问题的综合能力.由题意易证明(i).(ii)对b分类讨论易得:当b≤2时,函数f(x)的单调增区间为(1,+∞);当b>2时,函数f(x)的单调增区间为(1,),单调减区间为(b+,∞).第(2)题由题意g(x)在(1,+∞)上单调递增,猜想α,β∈(x,x),则符合题意;看到α=mx+(1-m)x,β=(1-m)x+mx这一条件马上猜想并验证m∈(0,1)时,α,β∈(x,x).由于分类讨论的原则是:不重不漏,由于对m讨论的完整性,再考虑m≤0和m≥1的情况,经讨论都不符合题意,所以m∈(0,1).有了这些思考,接下来解题就迎刃而解了.
  看到熟悉的条件,要形成条件反射,联想到相应的结论或相似的结果,这些联想可能就是题目的突破口.要想形成这种条件反射,教师必须在教学中不断引导学生善于猜测,用于探索,不断提高学生的思维灵活性,走出传统的定势思维.
  四、重视解题回顾,深化数学思维[3]
  解题回顾是题目解答完后,教师引导学生重新审读题目,讲评解题对策的由来及其过程,帮助学生总结出数学的基本思想和基本方法,促进学生掌握,并学会将这些思想与方法运用到新的问题中去,成为以后分析和解决问题的坚固后盾,因此解题回顾也是数学教学中的一个重要环节.通过解题回顾可使学生学会寻求题目的分析入口,帮助学生掌握解题策略,也有利于提高与发展学生的解题能力.习题讲解完毕,教师不妨提出以下几点让学生思考与实践.
  (1)对题目的条件反复推敲,抓住最棘手的条件,往往最棘手的条件正是题目的突破口.
  (2)对习题现行的方法进行分析,思考这些方法为什么行之有效,进一步思考有无更直接或更完美的解题方案.
  (3)对问题本身进行分析,分析该问题是不是特殊情况,能否将该问题推广到一般,成为一个普适的结论.
  (4)总结出题目中的因果关系和其他的逻辑关系,还可以将这些条件与结论互易,是否也成立;或者加强某个条件,结论是不是依然成立.
  尽管培养与提高学生的思维能力不是一朝一夕的事,但是我们作为教师,应本着“授之以鱼,不如授之以渔”的原则,教会学生如何思考数学问题,培养数学思维.教师要注意通过教学活动,创造有利条件,促进学生在掌握知识和技能的过程中思维能力得到发展.平时教学应当引导学生正确分析问题,探究知识之间的联系,渗透数学思想,并阐述采用该种数学思想的缘由;通过作业辅导学生掌握数学思维的基本方法,逐步引导学生运用恰当的数学思维方法去分析具体问题,解决实际问题.
  
  参考文献:
  [1]张群.加强发散性思维训练优化解决数学问题策略[J].淮阴师范学院教育科学论坛,2009,3:67-68.
  [2]邹国林.培养学生科学的数学思维方法[J].教育艺术,2009,11:85.
  [3]逯全弟.提高高中生解决数学问题的能力[J].甘肃联合大学报,2009,3(23):95-96.

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