问题解决因充满创造而精彩方式
问题解决因充满创造而精彩方式 问题解决不仅是一项数学课程目标,还是一个发现与 探索的过程,又是一个使学生实现“再创造”的过程,让学 生借此过程可以认识和理解数学。同时,问题解决也是我们 实现数学教育目的的重要手段。此时,问题解决就独立于一 般的具体数学内容而成为数学学习的重要方面。在中学数学 教学中,培养学生探索问题的能力和勤于思考的良好习惯, 对学生的健康发展大有好处,而创造性思维的发掘又是培养 学生的创新能力和刻苦钻研精神的基础。一、问题解决是一种适宜的教学形式 数学教育的目的并不仅仅是为了学生学到一些数学知 识,更重要的是让学生学会在这个充满疑问、有时连问题和 答案都不是确定的世界里生存的本领。
对问题解决过程的探讨历来受到许多哲学家和心理学 家的高度重视,就数学解题过程来说,波利亚将其分为:弄 清题意、拟定计划、实现计划、回顾四个阶段并制订出相应 的解题表。尽管有些数学家、教育家对它做过一些改进,但 都没有超出它的范围。波利亚认为数学是一种创造活动,不 要把数学理解为一种常规的、形式主义的演绎学科,而应类 似于自然科学,它取决于猜想、顿悟和发现。他认为,问题 解决是一种“实践的艺术”,问题解决技术应该由教师阐明, 并和学生一起讨论。
现代的数学观已由静态的数学观向动态的数学观转变,应把它看成是一种人类活动和文化过程。它不再是概念、定 理等各种数学事实的简单堆积,而是由问题、语言、命题、 方法、核心思想、数学传统、启发性成分等组成的复合体。
问题和问题解决都是数学活动的核心所在。因此,数学学习 也是在一定的共同体下参与交流、讨论、批评和反思的过程, 而问题解决无疑是一种适宜的教学形式。
二、问题解决中的创造性思维及主要表现形式 问题解决作为一种适宜的教学形式,总是有不断改进和 追求的目标。除了掌握基础知识,人们更关注“少投入多产 出”的效果,甚至通过一定的基础与技能开创新领域。这就 必须具有开创意义的思维活动——创造性思维。广义上讲, 创造性思维不仅表现为作出了完整的新发现、新发明的思维 过程,而且还表现为在思考的方法和技巧上,在某些局部的 结论和见解上,具有新奇独到的思维活动。
其关键在于怎样具体地进行创新性思维,在于多角度、 多侧面、多方向地看待和处理事物。在中学数学教和学的领 域内,其核心突出地表现为:对问题的加工、对解决方案的 选择和对整个过程的监控与及时调节。具体讲,就是整个教 学活动围绕材料的组织化、逻辑化、数学化、内化展开,教 师则要承担起各个环节的引领与时机掌控。
1.联想思维 联想是每一个正常人都具有的思维本能。由于有些概念、 现象往往在时空中伴随出现,或表现出某种对应关系,被人脑以一种特定的记忆模式接受,并以特定的记忆表象结构储 存在大脑中,一旦以后遇到其中一类似情形时,大脑就会自 动地搜寻过去确定的联系,从而联想到不在现场的或眼前没 有发生的另外一些概念或现象。
案例一:源于生活实际的“超范围”问题求解 例1:在一个有n(n≥2)人参加的毕业联欢晚会上,学 生间均要互赠相片一张,问这个晚会上互赠的相片共有多少 张?该问题对于未学过“排列”的学生而言,属“超范围” 问题。我们可按布鲁纳的观点,设计个初中生比较熟悉也易 于接受的模型。
思路1:提示,如这几名同学站在n边形n个顶点(n≥3) 会想到什么?(马上有学生联想到这与n边形的边及对角线 条数有关);
再问,n=2时成立吗?(注意求解的完备幽。
思路2:构造图表,只需要考虑目标“元素”与“行数” 关系,这是个非常简单的方案(此略)。
很明显,如能在所给坐标平面内得到方程,问题即可获 解。但是,这种“位置”的椭圆没有学生学过。事实上,椭 圆所处位置与“坐标系旋转”有关。现行课本没有列入这一 内容,因而使学生的思维受阻。
教师提示:通过题设与结论的分析,对点的位置描述方 法可以改进(调整)吗?学生:选用极坐标系,就能获解(此 略)。
可见,“超范围”问题的处理是恰当地变换问题。其实,两个坐标系都属于学生掌握的,之所以将其定位于“超范围”, 是由于开始给出的直角坐标系以及长时间的应用把他“固化 了”。
3.侧向思维 当我们在一定的条件下解决不了问题,或虽能解决但只 是用习以为常的方案时,可以用侧向思维来产生创新性的突 破。具体运用方式有以下两种。
一是侧向移入,即摆脱习惯性思维,侧视其他方向,将 注意力引向更广阔的领域。二是侧向转换,即不按最初设想 或常规直接解决问题,而是将问题转换成为其侧面的其他问 题,或将解决问题的手段转为侧面的其他手段等。
案例三:换位思考2例 学习了等差数列、等差中项以后,特意安排了下面的问 题。
学生运用了判别式,进行了这样的分类:①两根均为 正;
②两根中一正一负;
③两根中一正一零。
有一部分学生已经将③“遗忘”(节点处教师要提醒) 了,运算的繁杂、结果的“多元”,使学生的积极性再次受 挫。至此,如果仅仅“质疑”运算能力,是不可取的,若有 强大的刺激或进行正确的引导,必然带来思维的变革。
师:“方程至少有一个正根”的反面可以研究一下吗? (学生茫然。教师坚持) 生:方程两根均为负数或两根中一负一零。师:二者有关吗? (有的学生已经悟出了“内幕”。) 生:想到了求补集。
师:请给出答案(目的是与前者做出“自醒性”比较)。
以上过程体现的核心价值观并不只是对“补集”的实验, 重要的是运用了逆向思维方法,从而从两极世界中的另一极 披露出事物的本质,弥补了单向思维的不足。
三、培养创造性思维的基本途径 1.关注知识发生过程 在教学过程中,教师应把握创新思维培养契机,通过创 设问题情景、展示知识背景,使学生感受整个思维过程。
如函数概念是初中阶段最抽象的概念之一,升入高中后 大部分学生对此概念仍模糊不清,尤其对函数图像概念的理 解更是一头雾水,这将直接影响学生利用函数图像解决数学 问题的意识和能力。鉴于此,教师就可以利用“几何画板” 预设函数概念的形成过程,让学生主动参与经历函数图像概 念的形成过程,帮助学生理解函数图像的概念。可见,数学 知识发生的思维过程,应充分体现在问题的提出过程、概念 建立的过程、命题的探究过程和解题思维的展现过程与系统 之中。
2.创设问题变换情景 创造性思维体现在问题解决中,就是问题变换与问题解 决的创新。教会学生解决问题的策略与教会学生发现问题的方法同样重要,这是教学论、学习论和方法论在教学中的体 现。问题变换是培养发现能力的有效途径,知识积累越多, 问题变换的范围就越广泛。中学数学的各个知识点,都有相 当丰富的资源,供我们去探索和发掘。
其中,问题变换是发现问题和规律的重要方法,引导学 生进行问题变换不但可以发展数学认知结构,还可以培养学 生刻苦学习,博览群书的学习习惯和积极主动的创新精神。
值得一提的是,由于心理安全和心理自由是学生进行创造性 活动的基本前提;
所以,构建民主平等的师生关系,即创设 民主宽松的课堂教学氛围,保障学生的主体地位,也是创设 问题变换情境必不可少的一个环节。教师在教学过程中如果 能保障学生的主体地位,学生就会感到自己受到尊重,就会 主动参与并积极地提出问题,甚至直接参与到问题的变换之 中。
学生长期形成的思维定势,对接受新概念、新知识具有 一定的影响,对创新更有一定的阻碍作用。既学到知识又发 展思维并最终形成能力的课堂教学,应该是教学活动的最高 境界。它自然地将创新教育作为预设和先导,在问题解决中, 促成学生的思维创新。作为人类主要的活动方式和内容的创 造性思维,必将随着问题充满“创造性地解决”而大放异彩。