今年寒假,学校安排我们读了一本书:《基本概念与运算法则》,这本书分为问题篇、话题篇、案例篇三大部。30个问题,引发对教学核心问题的思考;30个话题,拓展对教学核心问题的理解;20个案例,呈现对核心问题的教学设计。我重点结合教学谈谈对话题16数学证明的思维过程的理解和学习收获。
这个话题,重点讨论了数学命题是什么、数学证明是什么;数学命题是如何证明的、证明的依据是什么。
数学命题。在一般意义上,命题是一个能够进行肯定判断或者否定判断的语句,数学命题也是这样的一个语句。数学命题的核心,就是表示研究对象之间的关系。数学证明可直接判断或者数学推理。直接判断就是明确地对命题给出“肯定”或者“否定”的判断。推理是从一个命题判断到另一个命题判断的思维过程。
有关推理的分类与关系:
培养学生的数学推理能力是当今数学教育的一种核心价值取向, 2011 年数学课程标准特别指出:应将推理能力的发展贯穿于学生整个数学学习过程中。小学是推理教学的起步阶段,小学生的年龄特征与数学知识的特点,决定了小学数学中的推理及其教学具有阶段的特殊性。
(一)合情推理。
“合情推理是从已有事实出发,凭借经验和直觉,通过归纳和类比等推断某些结果”。 联想、想象和迁移等心理活动与直觉思维常常与之相伴,其过程有时表现出思维方面的跳跃性和穿越感。 由于合情推理是从前提出发的“想当然”推断,其结论是或然的,不一定可靠(比如在认识长方形时,老师讲:长方形较长的边叫做长,那么较短的边……,学生常常 会抢先说:短)。尽管如此,但它对于数学学习依然十分重要,尤其是对于小学生。在小学数学推理中,合情推理所占的比重最大,它在探索思路,猜想、发现结论中经常使用,是小学生自主探索学习强有力的支持。合情推理可以分为类比推理和归纳推理。
例:关于“小数的认识”与“小数的意义”系列教学的推理片段 。
片段一(小数的初步认识):
师:1/10 米可以写作 0.1 米。(前提)那么,2/10 米可以写作多少米呢?
生:2/10 米=0.2米,
师:5/10 米、9/10米呢?
生:5/10 米=0.5米、9/10米=0.9 米
师:你能自己举出类似的例子吗?(以上为类比推理)由此你能发现什么规律吗? 谁来小结一下。
生:十分之几米都可以用小数表示;十分之几米等于零点几米。(结论)(以上为归纳推理)
(二)演绎推理。
“演绎推理是从已有的事实(包括定义、公理、定理等)和确定的规则(包括运算的定义、法则、顺序等)出发,按照逻辑推理的法则证明和计算。”它以事实依据(包括已经证过的结论),经由合乎逻辑的推演和论证得出结论,前提与结论之间是必然的因果联系,因而用于对猜想的验证和结论的证明,如下面片段:
片段(小数的意义):
师:十分之几米是零点几米,那么百分之几米呢? 比如 29/100米、30/100 米和 5/100 米分别是多少米?
生:29/100 米=0.29 米……
师:对,我们已经知道一位小数表示十分之几,那么两位小数呢?
生:两位小数表示百分之几。
师:同意吗? 对,这只是你们的推想,谁能举例证明呢?
生:比如以人民币为例,我们知道5分是0.05元(大前提),5/100 元是5分(小前提)所以 5/100 元=0.05元,也就是 5/100=0.05,这就证明了两位小数表示百分之几(结论)。
小学生处于由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡阶段,并以具体形象思维为主。他们在思维方面的特征与数学知识抽象、概括,逻辑严密的特点,常常会导致认知过程中的冲突,这是困扰小学数学教学的普遍矛盾。因此我们可以容忍“不严格的清楚”、用推理替代“接受”。出 于建构新知需要的推理,在不违背结果的科性的前提下,当学生知识、经验、心智都不那么足够时,教师需要容忍他们在过程之中某个方面的些许“不严格的清楚”。演绎推理是这样,合情推理更应该是这样。因为在新知建构的起始阶段,有时“严格的不清楚不如“不严格的清楚”。数学中有许多的原理和定理,当原理和定理指导学生的行为,并使其按此办事时,原理和定理就成了规则。对于规则,老师们常常会采用“告诉”的方式教学,这样,学生的学习往往处于“接受”状态。其实,要改善学生的学习状态也不难,有时只要我们将规 则中最基本的一小部分知会于学生,然后就可以让他们通过推理,自己去知晓规则。
数学的论证是有逻辑的,数学的体系是严谨的。