如何提高学生的数学推理能力.doc

|如何提高学生的数学推理能力中国有句古话说，授之以鱼不如授之以渔，意思就是给一个人一些鱼还不如教给他捕鱼的方法。在数学教学中，教给学生进行逻辑推理的方法、让他们自己推理出某种结论，比单纯告诉他们结果重要。这个道理在当代数学家和教育家中引起了共鸣。美国密歇根大学教育学院的德博拉·鲍尔认为，数学具有吸引力的原因之一就在于它能够引导学生进行奇妙的推理，推理培养在数学教育中具有至关重要的作用。现代教学论认为，数学教学是数学思维活动的教学。数学作为一门科学，它不仅仅具有严密的逻辑性和广泛的应用性，同时还具有高度的抽象性。任何一个自然数、一个算式，都是客观世界中特定事物的数量或数量关系的高度抽象。这种纯粹化的抽象性，形成了数学知识本身最显著的特点。数学作为自然科学最基础的学科，是研究客观世界数量关系和空间形式的科学，具有很强的概括性、抽象性和逻辑性，是中小学教育必不可少的基础学科，对发展学生智力，培养学生能力，特别是在培养人的思维方面，具有其他任何一门学科都无法替代的特殊功能。而数学教学，人们往往把眼光盯在数学概念、公式等数学知识和计算能力方面，其实这是不够的或者是片面的。实际上，数学能力的培养是数学教学的一项重要任务，这也正是现代化社会发展所迫切需要的。正确迅速的运算能力，逻辑思维能力，空间想象能力是学生必须具备的数学能力。因此，数学教学特别是逻辑推理能力的培养，对学生思维的培养就显得尤为重要。初中数学新课标中明确指出：“要培养学生的运筹能力、发展逻辑思维能力，并能够运用所学知识解决简单的实际问题。 ”初中学生正处在各种能力需要培养和形成的阶段。因此，培养学生的能力，特别是逻辑推理能力是初中数学教学的核心，也是推进素质教育的一个重要手段。近年来，出于对数学教学现状的反思和对新课标的学习，已在课堂教学中尝试进行了演绎归纳并重的教学方法，力求让学生在知识获得的过程体验中有所悟，从而了解知识得来的来龙去脉和内在联系，形成自己对数学的真正理解，为实现学生学习的“再创造”提供条件。所谓逻辑推理是指根据已知判断推出新判断的一种思维形式。分成演绎推理、归纳推理和类比推理。演绎推理是指从一个普通的规则开始，然后尝试证明资料与推论的一致性。归纳推理即有特殊事例到普通结论的推理。类比推理是根据两个对象有一部分属性相类似，推出这两个对象的其他属性相类似的一种推理方法。本课题所要研|究的逻辑推理能力是指在推理过程中所必需的分析能力和归纳能力。鉴于数学的对象主要是抽象的形式化的思想材料，数学的活动也主要是思辨的思想活动，因此数学新知识的学习就是典型的建构学习的过程。所谓建构，指的是结构的发生和转换，只有把人的认知结构放到不断的建构过程中，动态地研究认知结构的发生和转换，才能解决认识论问题。这与数学的教学理论是相通的。 “建构”学习是以学习者为参照中心的自身思维构造的过程，是主动活动的过程，是积极创建的过程，最终所建构的意义固着于亲身经历的活动背景，溯于自己熟悉的生活经验，扎根于自己已有的认知结构。建构主义的数学学习观的基本要点是数学学习不应被看成是学生对教师所传授知识的被动接受，而是一个以学生已有知识经验为基础的主动建构过程，并且这种建构是在学校特定的教学环境中，在教师的直接指导下进行的，即学生的建构活动具有明显的社会建构性质。数学学习并不是学习个体获得越来越多的外部信息的过程，而是学到越来越多有关认知事物的程序。建构主义强调教师提供资源创设情境，引导学生主动参与，自主进行问题探究学习，强调协作活动、意义建构。新的数学课程标准指出：数学学习活动应当是一个生动活泼的、主动的和富有个性的过程。首先，数学课程内容要有利于学生主动地进行观察实验、猜测、验证、推理与交流，一系列数学活动，使学生的探索、经历和得出新发现的体验成为数学学习的重要途径。其次， “过程”本身就是课程内容的一部分。学生通过这个过程，理解一个数学问题是怎样提出来的、一个数学概念是怎样形成的、一个数学结论是怎样获得和应用的，通过这个过程学习和应用数学。在一个充满探索的过程中，让已经存在于学生头脑中的那些不那么正规的数学知识和数学体验上升发展为科学的结论，从中感受数学发现的乐趣，增进学好数学的信心形成应用意识、创新意识，使人的理智和情感世界获得实质性的发展和提升。其三重视过程的数学课程， “数学知识”的总量肯定比以往要减少，而且探索的经历意味着学生要面临很多困惑、挫折，甚至失败。学生也可能在花了很多时间和精力之后结果并不理想，在这样的过程中耗费的时间和精力可以说是值得付出的代价，因为留给学生的可能是一些对他们终生有用的东西，是一种难以言说的丰厚回报。其四与课程内容相匹配的数学学习活动应当是一个生动活泼、主动的和富有个性的过程，因而标准指出“动手实践、自主探索、与合作交流是学生学习数学的主要方式” 。数学的学习方式不能再是单一的、枯燥的、以被动听讲和练习为主的方式，它应该是一个充满生命力的过程。学生要有充分的从事数学活动的时间|和空间，在自主探索、亲自实践、合作交流的氛围中，解除困惑，更清楚地明确自己的思想，并有机会分离自己和他人的想法。在亲身体验和探索中认识数学，解决问题，理解和掌握基本的数学知识、技能和方法在合作交流、与人分享和独立思考的氛围中，倾听、质疑、说服、推广而直至感到豁然开朗，这是数学学习的一个新境界，数学学习变成学生的主体性，能动性，独立性不断生成、张扬、发展、发展提升的过程。这种“过程”的形成会在很大程度上改变数学教学的面貌，改变数学学习的过程和结果，对促进学生发展。所以在培养学生逻辑推理能力的课堂教学过程中要注重以人为本，以学生的发展为本，关注学生的学习过程，促进学生的能力提高与发展。在我们的课堂教学过程中，我认为，培养学生的逻辑思维能力就是要培养他们比较、分析、综合、抽象、概括等思维方法和判断、推理等思维形式，逐步学会有条不紊地思考问题。关注课堂，我们需要改进课堂教学，在学生学习基础知识的同时，尽量多为学生创设思考的条件和机会，让学生在思考中学习新知识，再运用新知识进行思考，逐步学会并掌握逻辑思维方法和形式。（一）培养学生逻辑推理能力的教学结构的构建：1、对概念课的教学结构的探索与实践：概念是学习新知识的开始。我们认为，要让学生通过直观教学或实际操作获得感性材料，再将这些感性材料进行整理，找出共同的特征，逐步抽象出数学概念和规律，培养学生抽象概括的能力。教学结构：提出问题 主动探索 （观察、操作、实验） 归纳总结 得出概念 实践应用【案例 1】 “轴对称”的课堂教学实录在这里，我想以初一年级的一节几何课轴对称的教学为例。这节课是一节概念教学课。概念教学是数学教学的基础，而概念又不是孤立存在的。一个概念的出现往往是因实际问题而产生，同时又为解决问题而服务。所以在教学时应让学生从背景材料抽象归纳出概念，再用所归纳出的概念来解决问题。教师首先给每位同学一组图形（圆、正方形、长方形、平行四边形、菱形、等腰梯形、一般梯形、等腰三角形、一边三角形等）请他们动手折一折，看一看，同时提出第一个问题：“你能发现什么？” 。学生动手操作后，马上能说出有的图形折叠后，左右两边完全重合，有的图形不能完全重合。此时，教师可以拿出一个能完全重合的|图形（如等腰三角形） ，请一位同学上台演示，并在演示的同时说明他的发现，从而引出本节课的课题轴对称。然后请同学们小组讨论，以刚才的操作、观察、发现、演示为基础，归纳出“轴对称图形”的概念，特别是对轴对称图形的特点“完全重合、一个图形”要重点强调、归纳。这样的教学过程注重了对得到轴对称图形这一概念的过程的体验，与以往的观察几个轴对称图形，给出轴对称图形的概念，并将概念读两遍，解释一下，背出，然后是机械的、反复的操练判断的教学过程相比，前者是让学生通过操作，自己归纳出轴对称图形的特点：完全重合、一个图形。因为是通过操作、观察等一系列的感观体验，印象特别深，也能形象的理解“完全重合” ，从而理解轴对称图形这个概念。对这个概念也不需要死记硬背，只需要用自己的语言稍加整理，就能完整描述这个概念。正是因为有了对这个概念有了过程的体验，才能更好地理解概念的结果。接下来的教学，教师仍利用这组教具，请学生将这些图形分类，如果是轴对称图形则画出它的对称轴，并用语言描述它们的对称轴。对于这一阶段的教学重点是让学生对“这条折痕是对称轴”这一概念的体验。所以在交流归纳时，教师可在线段、角的对称轴的讲解时，强调对称轴是直线，角的对称轴是角平分线所在直线，而不仅仅是角平分线。在归纳对称轴是一条、多条还是无数条时，由于在操作时，学生已经发现有些图形的对称轴不至一条，即以将这几种情况以“并联”的方式承现在学生的面前，学生在操作思考归纳的过程中，完成了从表象到抽象、从感性到理性的飞跃，对得到这一知识点的过程有了一个较为深刻地体验，所以在归纳时，学生就显得得心应手，利用此知识点去解决实际问题的应用能力也大大提高了。最后是利用所学概念解决实际问题的应用部分，虽然仍就是实际应用，但因为教学注重让学生体验知识获得的过程，应用的质、量、目的也就发生了根本的变化。在以往的教学中，学生只是通过书本或教师的讲解，间接地获取轴对称图形的有关知识，对概念的掌握仅限于文字上的，所以在讲完概念后，需要学生做大量地重复性地操练，以达到学生会做此类题目，从而在考试中得分的目的。完全没有从学生的主动学习出发，从培养学生的能力出发。而现在的教学方法重在对学生能力的培养，而不仅仅是知识的获取，应用操练只需做一些典型题目，将学生掌握的概念监测一下、巩固一下。学生在教师引导下体验了概念得出的过程，不但掌握了所要学习的概念知识，更重要的是提高了学生的观察能力、分析能力、归纳能力。|整节课紧紧扣住从背景材料抽象归纳出概念，再用概念解决问题这一演绎归纳的结构，让学生充分体验得到轴对称图形的过程，更加深刻的理解了这个概念。即使以后忘记了，只要想一想过程，概念也就自然而然的回忆起来了，同时体验过程也让学生体会了概念不是孤立的，他来源于实际问题，来源于生活，就在我们的周围，数学不是深不可测的，从而培养学生学习数学的兴趣和信心。2、对性质课的教学结构的探索与实践：性质课是数学课堂教学中的主要板块。在平时的教学中我们感到学生对性质学习不重视，习惯性将性质学习局限在对性质的知晓和会用，至于对性质得来的过程不屑一顾，从而导致对性质理解的不充分，影响对实际问题的解决。为此，我们认为要加强对性质的探索、猜想、验证、归纳的教学，从而提高学生的推理能力。教学结构：提出问题 主动探索 （观察、操作、实验） 猜想 验证 归纳 得出性质 实践应用以不等式与不等式的性质一课为例，我基本摆脱了教材中观察性质（结论）操练的束缚，将本课的重心从原本的熟练运用转变为体验性质得到的过程。在教学中，我直接提出问题，让学生利用天平等有关学具做一做，猜一猜不等式的性质，然后通过操作去验证性质，从而自己归纳出不等式的性质。虽然“体验过程”减少了练习的时间，但学生归纳能力、解决问题的能力都得到了提高。【案例 2】 “等腰三角形的性质”的课堂实录环节一：复习旧知，创设情境，引出问题。首先，通过操作一回顾等腰三角形的定义及相关概念，为后面性质的学习做好铺垫。操作一：（四人小组活动）请同学们将信封中的三角形进行分类。（按角进行分类：锐角三角形、直角三角形、钝角三角形；按边进行分类：一般三角形、等腰三角形、等边三角形）接着，回顾三角形的有关概念：三角形的高、中线、角平分线。突出要与边对应。紧接着，提出本节课的学习任务，也就是研究的问题：这些等腰三角形有什么规律和特性？|环节二：实验操作，观察现象，主动探索。操作二：请同学们以四人小组为单位，在刚才分类所得的 4 个等腰三角形上画出他们的所有的高、中线、角平分线。要求高用红色笔画，中线用黄色笔画，角平分线用绿色笔画。画完后，请同学们观察、讨论一下，有什么规律或特性？环节三：讨论交流，猜想性质。通过“操作二”的实验，四人小组实验操作，观察现象后发现：有三条不同颜色的线段互相重合。讨论交流后得到猜想：等腰三角形的顶角平分线、底边上的高、底边上的中线互相重合。环节四：验证猜想，归纳结论。这里通过两个环节进行验证：一个是各组的三角形各不相同，可是得到的结论相同。另一个是借助多媒体课件演示，即操作三。操作三：借助多媒体验证猜想：F EDACBAC= 8.09 cmAB = 5.61 cm请同学来拖动顶点 A（如上图） ，其他同学观察：当 AB、AC 边的长度值相等（即三角形成为等腰三角形）时，这三条线段（BC 边上的高 AD、BC 边上的中线 AE、BAC的顶角平分线 AF）的位置会发生什么变化？同学们一致观察到并认为拖动 A 点， AD、AE、AF 三条线段位置发生变化，最后重合（如下图） 。FEDACBAC= 6.85 cmAB = 6.85 cm最后归纳出等腰三角形的性质：等腰三角形的顶角平分线、底边上的高、底边上|的中线互相重合（简称为等腰三角形“三线合一” ） 。而且学生对“顶角平分线、底边上的高、底边上的中线”也较易理解，且不易忘记。环节五：演绎归纳并重的教学结构让学生充分体验过程。学生的数学知识的获得是一个探索的过程，教师要通过观摩、操作、试验、猜想、类比、归纳灯会动的设计，提供学生动手实践、主动探索、合作交流、独立获取知识的机会，使学生对这一过程有充分的体验，使学生主动积极的学习、增进对数学的理解和学会数学的信心，会学数学、会用数学。3、对应用课的教学结构的探索与实践：我们的数学源于生活，又回馈于生活。学习数学不仅仅是对知识的掌握，更重要的是“学以致用” ，掌握技能与方法，并解决问题。而学生的实际是急 功 近 利 ， 急 于求 成 ， 盲 目 下 笔 ， 导 致 解 题 出 错 。 一 是 未 弄 清 题 意 ， 未 认 真 读 题 、 审 题 ， 没 弄 清 哪些 是 已 知 条 件 ， 哪 些 是 未 知 条 件 ， 哪 些 是 直 接 条 件 ， 哪 些 是 间 接 条 件 ， 需 要 回 答 什么 问 题 等 ； 二 是 未 进 行 条 件 选 择 ， 没 有 “从 贮 存 的 记 忆 材 料 中 去 提 缺 题 设 问 题 所 需要 的 材 料 进 行 对 比 、 筛 选 ， 就 “急 于 猜 解 题 方 案 和 盲 目 尝 试 解 题 ”； 三 是 被 题 设假 象 蒙 蔽 ， 未 能 采 用 多 层 次 的 抽 象 、 概 括 、 判 断 和 准 确 的 逻 辑 推 理 ； 四 是 忽 视 对 数学 问 题 解 题 后 的 整 体 思 考 、 回 顾 和 反 思 ， 包 括 “该 数 学 问 题 解 题 方 案 是 否 正 确 ？ 是否 最 佳 ？ 是 否 可 找 出 另 外 的 方 案 ？ 该 方 案 有 什 么 独 到 之 处 ？ 能 否 推 广 和 做 到 智 能 迁移 等 等 ”。 所 以 我 们 将 应 用 课 的 研 究 重 点 定 位 在 方 案 的 确 定 ， 即 准 确 把 握 题 意 ， 正确 分 析 推 理 ， 合 理 最 佳 建 构 ， 将 实 际 问 题 转 化 为 数 学 问 题 加 以 解 决 ， 从 而 提 高 学 生的 分 析 问 题 、 抽 象 问 题 、 概 括 问 题 和 解 决 问 题 的 能 力 。其 次 ， 在 应 用 课 的 教 学 过 程 中 还 要 偏 重 “提 高 问 题 层 次 ”的 教 学 ， 这 是 一 个 循序 渐 进 、 螺 旋 上 升 的 过 程 。 我 们 认 为 ， 对 实 际 问 题 的 解 决 要 突 破 一 个 问 题 的 解 决 ，要 把 握 问 题 的 实 质 和 类 结 构 ， 要 有 整 体 意 识 ， 通 过 问 题 的 变 式 、 提 升 ， 全 面 看 待 问题 。教 学 结 构 ：提出问题 主动探索 （观察、实验、计算、统计） 归纳、设计方案 解决问题提高问题层次（一个问题要做透） 归纳此类问题的类结构及其方案 实践应用|【案例 3】影子问题本节课是比例线段、相似三角形后的一节应用课，本课从学生生活中所熟悉的影子为背景，让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程，进而使学生获得对数学理解的同时，在思维能力、情感态度与价值观等多方面得到发展，尤其是本课题所研究的学生逻辑推理能力的提高。创设情境夜晚，你在路灯下行走时有没有注意到人的影子会随着人的走动而发生变化，是否可以用数学的方法来考虑，今天我们就来研究这一问题，人从路灯正下方沿直线向远处行走，人影长度会怎样变化？第一个问题层次问题：假设路灯高度为 9 米，人的身高为 1.8 米，当人走到举例路灯正下方 5 米处时，人的影子长度为几米？由 5198.HGABC得 4（米）1在解决这一实际问题时通过几何图形转化为数学问题，利用比例线段将两条高的比转化到地面上的线段之比，通过解数学问题从而求出实际问题的解。第二个问题层次GA CHB|人从路灯的正下方沿直线向远处行走，假设路灯高度为 9 米，人的身高为 1.8 米，当人走到距离路灯正下方 5 米处时，如果他继续往前走了 m 米，那么他的影子长为多少米？由 ，得 （米）41DHF)45(41mDH在这里字母 m 我们同样可以看作一个具体的数，借助上题结论用类比的方法直接得出结论。由此发现影子的变化规律： （米） 。mxCAF415第三个问题层次人从路灯的正下方沿直线向远处行走，假设路灯高度为 9 米，人的身高为 1.8 米，如果在距离路灯正下方 20 米处有一墙壁，人从路灯的正下方出发走了 x 米后，人在墙上的影子长为 y 米，求 y 关于 x 的函数解析式，并写出 x 的取值范围。当然，在我们培养学生的推理能力过程中，我们要注意以下几点：（1）培养学生的逻辑推理能力，应注重创设情境激发兴趣。情景创设是一种依据人的认识是有意识的心理活动与无意识的心理活动的统一、GA CHBD FEGANHBPQy|理智活动与情感活动的统一的观念，创设一定的教学情境，以充分调动学生无意识心理活动的潜能，使他们在思维高度集中、精神完全放松的情况下进行学习的教学方法。有利于调动学生学习积极性，以及对学生进行个性熏陶和人格培养。学生的逻辑推理能力，也同样需要在兴趣盎然思维积极的过程中去培养，这就要求教师在数学教学中通过多种途径和方法创设情境激发学生兴趣，培养他们自觉提高逻辑思维能力的学习兴趣，培养他们学习的主动性和积极性。例如有位教师抓住学生回答问题中的逻辑错误设计反问，如当学生根据“自然数和 0 都是整数”得出“整数是自然数和 0”时，风趣地问学生：“你能根据狗都是有四只脚得出四只脚的都是狗的结论吗？”这里虽然没有给学生讲逻辑知识，但对于培养学生思维的逻辑性，纠正学生在这里所犯的逻辑错误，提高学生学习的积极性，无疑是会起到良好的效果。（2）培养学生的逻辑推理能力，应注重设问适度有助思考。这里，想先引入一个课堂实录片断。【案例 5】 “分式的约分”课堂实录片段师：请同学们把黑板上的习题做在笔记本上。把下列分数化成最简分数： 243,169（请三位同学上黑板完成）师：分数的约分应该约到哪一步？生：约到最简分数。师：什么是最简分数？生：分数的分子与分母除了 1 以外没有其他公约数，这样的分数叫做最简分数。师：这里要强调除了 1 以外。因为 1 也是公约数。师：对分数进行约分的依据是什么？生：分数的基本性质。分数的分子和分母乘以或除以同一个数（零除外） ，分数的大小不变。师：那么，什么叫做分数的约分？生：把分数的分子和分母的公因数约去，叫做分数的约分。师：非常好。我们已经把初一年级学过的分数的约分复习了一下。今天，我们学习分式，分式在许多方面和分数类似，那么对分式能不能也进行约分呢？