如何在高中數(shù)學教學中培養(yǎng)創(chuàng)新能力
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數(shù)學創(chuàng)新能力是數(shù)學的一般能力,包括對數(shù)學問題的質疑能力、建立數(shù)學模型的能力(即把實際問題轉化為數(shù)學問題的能力)、對數(shù)學問題猜測的能力等,在數(shù)學教學過程中,教師應特別重視對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),使每一個學生都養(yǎng)成獨立分析問題、探索問題、解決問題和延伸問題的習慣。讓所有的學生都有能力提出新見解、發(fā)現(xiàn)新思路、解決新問題。數(shù)學創(chuàng)新能力的培養(yǎng)相比數(shù)學知識的傳授更重要,數(shù)學創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有利于學生形成良好的數(shù)學的思維品質以及運用數(shù)學思想方法的能力。
一、培養(yǎng)學生善思、善想、善問的數(shù)學品質,提高質疑能力
就研究性學習而言,需要培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力,而發(fā)現(xiàn)問題和提出問題需要一定的方法,這些方法應在課堂教學中逐步培養(yǎng)。高中學生對數(shù)學知識的獲得大多表現(xiàn)在記憶和解題上,缺乏對知識間的聯(lián)系和分析,被動接受的多,主動反思的少。?
如我在講授《數(shù)學歸納法》一課時,有意設計了下面三個問題。問題1:今天,據(jù)觀察第一個到學校的是男同學,第二個到學校的也是男同學,第三個到學校的還是男同學,于是,我得出:這所學校里的學生都是男同學。(學生:竊竊私語,哄堂大笑——以偏概全)。問題2:數(shù)列{an}的通項公式為an=(n2-5n+5)2,計算得a1=1,a2=1,a3=1,可以猜出數(shù)列{an}的通項公式為:an=1(此時,絕大部分學生不作聲——默認,有一學生突然說:當n=5時,an=25,a 5≠1,這時一位平時非常謹慎的女生說:“老師今天你第二次說錯了”)。問題3:三角形的內角和為180°,四邊形的內角和為2*180°,五邊形的內角和為3*180°,……,顯然有:凸n邊形的內角和為(n-2)*180°。(說到這里,我說:“這次老師沒有講錯吧?”)上述三個問題思維方式都是從特殊到一般,問題1、2得到的結論是錯的,那么問題3是否也錯誤?為什么?(學生茫然,不敢質疑)。合理地利用材料,提出好的問題,引出課題,揭示了本節(jié)知識的必要性。通過讓學生自主參與知識產(chǎn)生、形成的過程,獲得親身體驗,逐步形成一種在日常學習與生活中愛置疑、樂探究的心理傾向,激發(fā)探索和創(chuàng)新的積極欲望。不僅使學生理解了歸納法,而且掌握了分析、判斷、研究一般問題的方法。
高中學生的數(shù)學創(chuàng)新能力主要表現(xiàn)在:①在解題上提出新穎,簡潔,獨特方法。②運用類比的方法對某些結論進行推廣和延伸,獲的更一般的結論。如某年度高考題:“在等差數(shù)列{an}中,若a10=0,則有等式a1+a2+……an=a1+a2+……+a19-n(n<19,n∈n=成立。類比上述性質,相應地:在等比數(shù)列{bn}中,若b9=1,則有等式______成立”。用有關等差數(shù)列和等比數(shù)列概念和類比的方法,辯明等差數(shù)列和式兩邊元素下標的關系;運用類比的手段,將已知等差數(shù)列的性質拓展到等比數(shù)列的性質,無疑發(fā)現(xiàn)了解決上述問題的通道,這是一個創(chuàng)新的過程。類比的結論不一定都正確,對問題的質疑比單一的解題,其效果是不一樣的,如在等差數(shù)列{an}中,sm=a1+a2+……+am,則sm,s2m?-sm,s3m-s2m?成等差數(shù)列,能否類比到等比數(shù)列{bn}中,sm,s2m-sm,s3m-s2m成也等比數(shù)列,許多學生可能會證明它是正確,但這結論恰恰是錯誤的(當a1=2,公比q=-1時,s2=s4-s2=s6-s4=0)。
再如,某年高考題:設f(x)為定義在r上的偶函數(shù),當x≤-1時,y=f(x)的圖象是經(jīng)過點(-2,0),斜率為1的射線。又在y=f(x)的圖象中有一部分是頂點在(0,2),且過(-1,1)的一段拋物線,試寫出f(x)的表達式,并作出圖象。高考結束以后就有學生問:拋物線是否僅二次函數(shù)的圖象?如果不是,那么它的解不唯一。③通過對問題的變式引出新的問題進行探索。譬如,在求數(shù)列an=2n-1的前n項和時??梢砸鰯?shù)列{a3n}和{α3n}的前n項和,讓學生進行充分的討論,前一問題仍是等差數(shù)列的前n項和,但首項、公差都已經(jīng)變化,認知上沒有沖突,學生是可以解決的;后一問題如果學生不深入研究數(shù)列的通項公式,那么他就無法求此數(shù)列的前n項和.探究等差數(shù)列相關知識,對學生而言應是創(chuàng)新性思維;如果再將產(chǎn)生的結論向等比數(shù)列聯(lián)想,可使這種創(chuàng)新思維得到延伸,達到不斷激發(fā)學生創(chuàng)新欲望之目的。?
二、建立新的數(shù)學模型并應用于實踐的能力?
數(shù)學問題來源于社會實際,又指導著人們的工作、學習。對不同的問題建立不同的數(shù)學模型,有利于學生參與社會實踐、服務社會。如某年度上海春季高考第22題是有關工資問題,可以建立等差、等比數(shù)列的數(shù)學模型。這些問題都有各自的實際背景,要解決這些問題,除了要熟悉有關的實際背景,更關鍵的是要通過審題、分析建立相應的數(shù)學模型,利用已有的數(shù)學知識、數(shù)學思想方法、計算工具來解決相關的實際問題,體驗數(shù)學模型化的價值,同時培養(yǎng)了學生實踐和創(chuàng)新能力。數(shù)學來源社會實踐,又服務于社會實踐,創(chuàng)新能力型問題很多,要求有高有低,我們不能要求學生一一掌握,但讓他們知道這些問題共同的特點,探求問題解決的一般方法。
高中數(shù)學中創(chuàng)新方法可以歸納為以下幾類:從特殊到一般、從一般到特殊、聯(lián)想與類比、建模、化歸與轉化、引申與拓展等。在數(shù)學教學中,教師要特別注意培養(yǎng)學生根據(jù)題中具體條件,自覺、靈活地運用數(shù)學思想方法,根據(jù)不同的類型探索出一般的規(guī)律;在教學過程中,通過變換不同思考角度,就可以發(fā)現(xiàn)新方法、新問題,制定新策略、解決新問題。?
本人認為,高中學生數(shù)學創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿于整個數(shù)學課堂教學過程中,要不失時機地讓學生進行類比、推廣、探究、質疑,培養(yǎng)學生的數(shù)學創(chuàng)新能力、發(fā)展學生的一般能力,為終身學習打下扎實的基礎。
一、培養(yǎng)學生善思、善想、善問的數(shù)學品質,提高質疑能力
就研究性學習而言,需要培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力,而發(fā)現(xiàn)問題和提出問題需要一定的方法,這些方法應在課堂教學中逐步培養(yǎng)。高中學生對數(shù)學知識的獲得大多表現(xiàn)在記憶和解題上,缺乏對知識間的聯(lián)系和分析,被動接受的多,主動反思的少。?
如我在講授《數(shù)學歸納法》一課時,有意設計了下面三個問題。問題1:今天,據(jù)觀察第一個到學校的是男同學,第二個到學校的也是男同學,第三個到學校的還是男同學,于是,我得出:這所學校里的學生都是男同學。(學生:竊竊私語,哄堂大笑——以偏概全)。問題2:數(shù)列{an}的通項公式為an=(n2-5n+5)2,計算得a1=1,a2=1,a3=1,可以猜出數(shù)列{an}的通項公式為:an=1(此時,絕大部分學生不作聲——默認,有一學生突然說:當n=5時,an=25,a 5≠1,這時一位平時非常謹慎的女生說:“老師今天你第二次說錯了”)。問題3:三角形的內角和為180°,四邊形的內角和為2*180°,五邊形的內角和為3*180°,……,顯然有:凸n邊形的內角和為(n-2)*180°。(說到這里,我說:“這次老師沒有講錯吧?”)上述三個問題思維方式都是從特殊到一般,問題1、2得到的結論是錯的,那么問題3是否也錯誤?為什么?(學生茫然,不敢質疑)。合理地利用材料,提出好的問題,引出課題,揭示了本節(jié)知識的必要性。通過讓學生自主參與知識產(chǎn)生、形成的過程,獲得親身體驗,逐步形成一種在日常學習與生活中愛置疑、樂探究的心理傾向,激發(fā)探索和創(chuàng)新的積極欲望。不僅使學生理解了歸納法,而且掌握了分析、判斷、研究一般問題的方法。
高中學生的數(shù)學創(chuàng)新能力主要表現(xiàn)在:①在解題上提出新穎,簡潔,獨特方法。②運用類比的方法對某些結論進行推廣和延伸,獲的更一般的結論。如某年度高考題:“在等差數(shù)列{an}中,若a10=0,則有等式a1+a2+……an=a1+a2+……+a19-n(n<19,n∈n=成立。類比上述性質,相應地:在等比數(shù)列{bn}中,若b9=1,則有等式______成立”。用有關等差數(shù)列和等比數(shù)列概念和類比的方法,辯明等差數(shù)列和式兩邊元素下標的關系;運用類比的手段,將已知等差數(shù)列的性質拓展到等比數(shù)列的性質,無疑發(fā)現(xiàn)了解決上述問題的通道,這是一個創(chuàng)新的過程。類比的結論不一定都正確,對問題的質疑比單一的解題,其效果是不一樣的,如在等差數(shù)列{an}中,sm=a1+a2+……+am,則sm,s2m?-sm,s3m-s2m?成等差數(shù)列,能否類比到等比數(shù)列{bn}中,sm,s2m-sm,s3m-s2m成也等比數(shù)列,許多學生可能會證明它是正確,但這結論恰恰是錯誤的(當a1=2,公比q=-1時,s2=s4-s2=s6-s4=0)。
再如,某年高考題:設f(x)為定義在r上的偶函數(shù),當x≤-1時,y=f(x)的圖象是經(jīng)過點(-2,0),斜率為1的射線。又在y=f(x)的圖象中有一部分是頂點在(0,2),且過(-1,1)的一段拋物線,試寫出f(x)的表達式,并作出圖象。高考結束以后就有學生問:拋物線是否僅二次函數(shù)的圖象?如果不是,那么它的解不唯一。③通過對問題的變式引出新的問題進行探索。譬如,在求數(shù)列an=2n-1的前n項和時??梢砸鰯?shù)列{a3n}和{α3n}的前n項和,讓學生進行充分的討論,前一問題仍是等差數(shù)列的前n項和,但首項、公差都已經(jīng)變化,認知上沒有沖突,學生是可以解決的;后一問題如果學生不深入研究數(shù)列的通項公式,那么他就無法求此數(shù)列的前n項和.探究等差數(shù)列相關知識,對學生而言應是創(chuàng)新性思維;如果再將產(chǎn)生的結論向等比數(shù)列聯(lián)想,可使這種創(chuàng)新思維得到延伸,達到不斷激發(fā)學生創(chuàng)新欲望之目的。?
二、建立新的數(shù)學模型并應用于實踐的能力?
數(shù)學問題來源于社會實際,又指導著人們的工作、學習。對不同的問題建立不同的數(shù)學模型,有利于學生參與社會實踐、服務社會。如某年度上海春季高考第22題是有關工資問題,可以建立等差、等比數(shù)列的數(shù)學模型。這些問題都有各自的實際背景,要解決這些問題,除了要熟悉有關的實際背景,更關鍵的是要通過審題、分析建立相應的數(shù)學模型,利用已有的數(shù)學知識、數(shù)學思想方法、計算工具來解決相關的實際問題,體驗數(shù)學模型化的價值,同時培養(yǎng)了學生實踐和創(chuàng)新能力。數(shù)學來源社會實踐,又服務于社會實踐,創(chuàng)新能力型問題很多,要求有高有低,我們不能要求學生一一掌握,但讓他們知道這些問題共同的特點,探求問題解決的一般方法。
高中數(shù)學中創(chuàng)新方法可以歸納為以下幾類:從特殊到一般、從一般到特殊、聯(lián)想與類比、建模、化歸與轉化、引申與拓展等。在數(shù)學教學中,教師要特別注意培養(yǎng)學生根據(jù)題中具體條件,自覺、靈活地運用數(shù)學思想方法,根據(jù)不同的類型探索出一般的規(guī)律;在教學過程中,通過變換不同思考角度,就可以發(fā)現(xiàn)新方法、新問題,制定新策略、解決新問題。?
本人認為,高中學生數(shù)學創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿于整個數(shù)學課堂教學過程中,要不失時機地讓學生進行類比、推廣、探究、質疑,培養(yǎng)學生的數(shù)學創(chuàng)新能力、發(fā)展學生的一般能力,為終身學習打下扎實的基礎。