論數(shù)學思維教育與創(chuàng)造能力的培養(yǎng)
摘要:文章在分析數(shù)學思維在培養(yǎng)創(chuàng)造力中的功能的基礎上,從創(chuàng)造意識、創(chuàng)造品質(zhì)、創(chuàng)造技法三個方面分析了數(shù)學思維對創(chuàng)造能力的影響,最后,從符號思維、對偶性思維、反例思維、函數(shù)思維四個角度提出了利用數(shù)學思維方式提高創(chuàng)造能力的具體對策。
關鍵詞: 數(shù)學思維 創(chuàng)造能力 培養(yǎng)
隨著人們對數(shù)學作用的研究,數(shù)學的作用己呈現(xiàn)多元化。數(shù)學對于創(chuàng)造能力培養(yǎng)具有重要作用:由于數(shù)學的研究對象并不一定具有明顯的直觀背景,而是各種可能的量化模式,這也就為人們創(chuàng)造性才能的充分發(fā)揮提供了最為理想的場所。
一、數(shù)學思維在培養(yǎng)創(chuàng)造力中的功能
數(shù)學思維是人們在數(shù)學活動中的思想或心理的過程與表現(xiàn)。它是通過對數(shù)學問題的提出、分析、解決、應用和推廣等一系列工作,以獲得對數(shù)學對象的本質(zhì)和規(guī)律性的認識過程。數(shù)學思維與數(shù)學知識具有密不可分互為依賴的關系。數(shù)學思維是一種內(nèi)隱的心智活動,而數(shù)學知識是這種活動的外顯結(jié)果。平時提到的數(shù)學意識、觀念以及數(shù)學的精神、思想、方法等則是數(shù)學思維活動的結(jié)晶,是數(shù)學思維的宏觀概括。
今日的數(shù)學兼有科學和技術(shù)的品質(zhì)。因此,在本文中談數(shù)學、數(shù)學思維的功能,自然包括數(shù)學知識與思維方式、方法本身的直接功能,同時也具有數(shù)學、數(shù)學思維活動所產(chǎn)生的遷移功能,這種功能應是以下幾個方面:
(1)計算機和科技應用功能。
(2)數(shù)學思想方法功能。這是指數(shù)學思維活動給人們帶來的較高層次的數(shù)學意識與數(shù)學觀念,或者說形成一個數(shù)學頭腦、掌握某些數(shù)學思維的方式與方法,形成數(shù)學思維的能力。
(3)文化教育功能。這種功能是指己經(jīng)超越了數(shù)學與數(shù)學思維活動木身的范圍,進一步深入到數(shù)學思維活動升華的更高層次,數(shù)學思維品質(zhì)己經(jīng)遷移到文化道德、思想修養(yǎng)、智育美育等人文素質(zhì)范疇。
(4)數(shù)學教學能力。重視數(shù)學思維的訓練與開發(fā),是數(shù)學的基木功能之一。數(shù)學教學的目標之一,也就是形成的數(shù)學思維。
二、數(shù)學思維對創(chuàng)造能力的影響
創(chuàng)造能力主要包括創(chuàng)造意識、創(chuàng)造品質(zhì)、創(chuàng)造技法。因此本文將逐一論述數(shù)學思維對創(chuàng)造意識、創(chuàng)造品質(zhì)、創(chuàng)造技法的影響。
1、數(shù)學思維對創(chuàng)造意識的影響
創(chuàng)造意識就是創(chuàng)造個體產(chǎn)生創(chuàng)造行為的心理動機。沒有創(chuàng)造意識的人是不可能從事創(chuàng)造的,創(chuàng)造意識不強的人也很難進行重要的創(chuàng)造發(fā)明。創(chuàng)造意識與創(chuàng)造的關系就如人的理想與成才的關系。所以,對創(chuàng)造能力開發(fā)而言,重視創(chuàng)造意識的形成是極為重要的。
創(chuàng)造意識來自于良好的心理品質(zhì)、來自于強烈的事業(yè)心、強烈的興趣愛好,也有人說來自于美感。而這些,數(shù)學恰好能做到:數(shù)學能給人以樂趣,陳景潤說:“我有我的天地,讀書和演算才是我極大的樂趣,我認為并不是每一個人都能享受到這種樂趣的”;數(shù)學給人以美感:對稱美,簡潔美,和諧美,奇異美,甚至還能從數(shù)學的觀念與方法中發(fā)現(xiàn)美。數(shù)學給人以毅力、勇氣,笛卡兒為解析幾何的創(chuàng)立而思索了19年;哈密頓為四元數(shù)的誕生思索了15年,陳景潤為“1+l”奮斗了三十多年等等。所以說數(shù)學能給人以創(chuàng)造意識。
2、數(shù)學思維對創(chuàng)造品質(zhì)的影響
創(chuàng)造品質(zhì)指人適應、改造環(huán)境的認識能力和實踐能力的總和,其高級表現(xiàn)就是人類特有的創(chuàng)造能力。
創(chuàng)造品質(zhì)是人腦高級心理機能的表現(xiàn),它的形成和發(fā)展都受到人腦的生長發(fā)育水平及活動特點的影響。數(shù)學思維對創(chuàng)造品質(zhì)的影響主要是通過對大腦的影響來實現(xiàn)的。
數(shù)學是左右腦共同的產(chǎn)物,數(shù)學教育對人的左右腦開發(fā)都起著重要作用。左腦主要是語言的,分析的,數(shù)理的,以及邏輯推理的功能,其運行是因果式的思考方式,循序漸進,以線性方式處理信息。數(shù)學的符號化、形式化正需要運用左腦,這種符號化、形式化的要求正是數(shù)學促進左腦發(fā)展的因素之一。右腦具有形象性、非邏輯性,它能處理尚未用語言符號正式表達的問題。頓悟、靈感、直覺的產(chǎn)生正是右腦在發(fā)揮作用。數(shù)學思維的歸納、類比、聯(lián)想等是對右腦的訓練和刺激。左右腦都有突出優(yōu)點,又都有各自的局限,數(shù)學思維過程同時開發(fā)左右腦,使人的智能得到很好的提升。因而,數(shù)學思維也對形成創(chuàng)造品質(zhì)有益。
3、數(shù)學思維對創(chuàng)造技法的影響
關于創(chuàng)造技法,數(shù)學思維的作用就更加明了。所謂創(chuàng)造技法,就是進行創(chuàng)造時的技巧和思維方法。國內(nèi)外備受普遍歡迎的技法分為兩類:一類普通的(如:智力激勵法、移植綜合法,聚焦發(fā)明法、頭腦風暴法等)與數(shù)學思維有潛在聯(lián)系;一類是與數(shù)學思維有明顯聯(lián)系的(如:參數(shù)分析法、檢單提問法、因果分析法、卡片亂配法、矩陣思考法、等值變換法等)具有數(shù)學的思想、方法乃至精神。
4、數(shù)學思維對創(chuàng)造技巧、創(chuàng)造思維的影響
創(chuàng)造技巧是指導人們克服思維定勢,促進各種思維能力的發(fā)展,形成具有較強的創(chuàng)新特點的操作。其本質(zhì)是思維在發(fā)揮作用。創(chuàng)造思維是指能夠產(chǎn)生前所未有的新結(jié)果,達到新的認識水平的思維。創(chuàng)造思維是創(chuàng)造能力的核心。
數(shù)學在創(chuàng)造思維處發(fā)揮巨大的作用。“數(shù)學是思維的體操”、“數(shù)學是思維運行的點火裝置”、“數(shù)學使人精密、深刻、聰慧,是思維的放大器”等,這些著名提法表明,在很早以前人們已認識了數(shù)學對思維開發(fā)的巨大作用。數(shù)學是“思維學校”:一方面在數(shù)學教學中,我們向那些正在學習數(shù)學的人展示數(shù)學與清晰的、合乎邏輯的思維有關;另一方面在數(shù)學教學中要求的思維對那些有困難的人說,總有些茫然和不自然,他們需要以特有的方式來理解,因此這些人無法直接進行數(shù)學活動。從此意義上說,正因為數(shù)學能給創(chuàng)造能力開發(fā)中以關鍵性的、核心的東西,所以“數(shù)學思維”對促進創(chuàng)造能力的開發(fā)具有很大的促進作用。
三、利用數(shù)學思維方式 提高創(chuàng)造能力
1、應用符號思考縮減思維勞動,加速思維進程,從而獲得創(chuàng)造能力
符號思維方式是數(shù)學思維的基本方式之一,通過設計符號,運用符號進行分析、思考和推理論證,從而實現(xiàn)數(shù)學的創(chuàng)造、發(fā)明。這種思維方式能夠明化數(shù)學問題,簡化數(shù)學推理,觸發(fā)人們的創(chuàng)造能力。人的思維過程實際是一個對信息的處理、加工的過程,進入大腦信息量的大小往往會影響人的思維質(zhì)量,而符號是高度濃縮信息的物質(zhì)攜帶者,應用符號思考常能縮減思維勞動,加速思維進程,從而易于獲得創(chuàng)造能力隨著符號的形式化發(fā)展,通過思維構(gòu)思出某些新概念,常成為新發(fā)現(xiàn)的有利工具。由于符號常以直觀、鮮明的形式將抽象的概念早現(xiàn)在人們的眼前,符號思維往往具有簡潔、明了、易為心靈接受的特點和優(yōu)點,從而觸發(fā)了創(chuàng)造能力。
2、應用事物的對偶性進行數(shù)量關系的分析,探索未知定理,是引發(fā)創(chuàng)造能力的一種渠道。
數(shù)學中的正負數(shù)、共扼復數(shù)、互逆運算、互逆變換等都是由事物的對偶性引出的研究課題。對偶思維方式是數(shù)學思維中不可少的。數(shù)學中某些對偶的事物雖本身意義不同,但其抽象的規(guī)律或性質(zhì),不僅可一一對應,而且可能完全一致。這樣,就有可能使具有這種性質(zhì)的兩個對偶對象,建立起結(jié)構(gòu)關系體系在該體系中對某一對象成立的命題,對其對偶對象同樣也成立,也就是說該體系實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)關系的對偶化,它們間建立了對偶原理。應用事物的對偶性可進行數(shù)量關系的分析,探索未知定理,作為引發(fā)創(chuàng)造能力的一種渠道。
3、在構(gòu)造性思維和反例思維中進行創(chuàng)造
數(shù)學中,所謂的構(gòu)造性方法,是指概念和方法按固定的方式在有限步驟內(nèi)進行定義或得以實現(xiàn)的方法。其基本特征是:描述的直觀性和實現(xiàn)的具體性,這是一種重要的創(chuàng)造能力方法,它的作用突出地表現(xiàn)在它的創(chuàng)造價值和應用價值上。因為,要獲得種種結(jié)果的構(gòu)造絕非易事,它本身就是一種創(chuàng)造,而反例與證明是一個問題的兩個側(cè)面,通過反例可發(fā)現(xiàn)原有理論的局限性和不足,推動理論的發(fā)展。反例對理解和深化概念有重要意義,一個正確的認識往往要經(jīng)過正反兩方面的比較和鑒別才能確立,而構(gòu)造反例是一種從無到有的創(chuàng)造,它對人們的思維素質(zhì)的錘煉和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)有重要幫助。
4、通過公理化思維和函數(shù)思維方式,考察事物之間的邏輯關系,發(fā)現(xiàn)或提出問題,有所突破。
數(shù)學的公理化方法是從盡可能少的基本概念和公理出發(fā),應用嚴格的邏輯推演,把數(shù)學的某分支組織成為演繹系統(tǒng)的一種方法。它對其它學科有重要的作用。使用公理化方法,通過探索事物發(fā)展的邏輯規(guī)律,考察他們之間的邏輯聯(lián)系,易于從邏輯上發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,而這往往是理論創(chuàng)新的關鍵點。函數(shù)思維是對數(shù)學概念及關系的變化性、相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化等性質(zhì)規(guī)范的認識,其特點在于對數(shù)學對象與其性質(zhì)之間一般的和個別的相互關系的動態(tài)認識,這種認識和辯證思維完全統(tǒng)一。
總之,培養(yǎng)的創(chuàng)造能力是一項復雜艱巨的工程,同時又是一條有規(guī)律可循的必攀之路。在數(shù)學學習中,只有當數(shù)學思維的材料是豐富的、廣泛的、可變的;方向是明確的、清晰的、相對穩(wěn)定的;內(nèi)客是系統(tǒng)有序的、開放的、綜合的;結(jié)構(gòu)是有規(guī)律的、辯證的、有層次的,才能發(fā)展思維的整體性和創(chuàng)造性,才有利于培養(yǎng)創(chuàng)造型人才。
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