談數(shù)學(xué)直覺思維的培養(yǎng)策略

張磊

（韓山師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，廣東潮州 521041）

談數(shù)學(xué)直覺思維的培養(yǎng)策略

張磊

（韓山師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，廣東潮州 521041）

數(shù)學(xué)直覺思維是以一定的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)，通過對數(shù)學(xué)對象的結(jié)構(gòu)及其關(guān)系作整體觀察，在一瞬間領(lǐng)悟到對象的某方面的本質(zhì)，從而迅速做出判斷的一種認(rèn)知能力.學(xué)生一旦有了某個知識的數(shù)學(xué)直覺，就可加深對該知識的理解，既提升了學(xué)生的形象思維，又對抽象思維予以支撐，有利于認(rèn)清數(shù)學(xué)本質(zhì).在具體的數(shù)學(xué)教學(xué)中，要通過創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)實驗、增強直覺感知，展示實物模型、提升直覺能力，尋找數(shù)學(xué)原型、加深直覺認(rèn)識，借助聯(lián)想思維、拓展直覺深度等策略，來培養(yǎng)中學(xué)生的數(shù)學(xué)直覺思維能力.

中學(xué)生；數(shù)學(xué)直覺；培養(yǎng)；策略

筆者常常聽到一些中學(xué)數(shù)學(xué)教師抱怨：學(xué)生缺乏數(shù)學(xué)直覺，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)直覺能力非常困難.經(jīng)常會遇到許多學(xué)生對做題的結(jié)果缺乏基本的直覺認(rèn)識，比如在求sina值時，有學(xué)生計算出值為2，就作為答案照寫不誤；再如求橢圓離心率時，有學(xué)生算出結(jié)果為 2，也不假思索地作為答案.如果單純地問這些學(xué)生：sina與橢圓離心率的范圍是多少？他們會毫不猶豫地回答：[-1,1]和（0,1）.那為何學(xué)生明明知道這些知識點，而在做題時卻寫出不在這個結(jié)論范圍之內(nèi)的答案呢？筆者認(rèn)為原因是多方面的，但有一點不可否認(rèn)，那就是學(xué)生只簡單地記住了表面上的結(jié)論，而沒有去深刻理解這個結(jié)論，也沒有納入到自己已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去，于是導(dǎo)致做題得出的結(jié)果與記住的結(jié)論孤立開來，沒有整合為一個整體，變成了“兩張皮”.說到底，現(xiàn)在的中學(xué)生缺少數(shù)學(xué)直覺.

1 對數(shù)學(xué)直覺的認(rèn)識

一般認(rèn)為，數(shù)學(xué)直覺思維是以一定的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)，通過對數(shù)學(xué)對象（結(jié)構(gòu)及其關(guān)系）作整體觀察，在一瞬間領(lǐng)悟到對象的某方面的本質(zhì)，從而迅速做出判斷的一種認(rèn)知能力.它憑借已有的經(jīng)驗知識信息，不受某種邏輯規(guī)則的約束，但受邏輯規(guī)則的指導(dǎo)，通過想象、猜測以及高速高效的對比、分析、轉(zhuǎn)換、綜合等，對事物作出直接的估斷或預(yù)見[1-3].直覺思維可分為想象型和靈感型，想象型是一般的直覺思維形式，靈感型表現(xiàn)為人們對長期探索而未解決問題的一種突然性領(lǐng)悟，也就是對問題百思不得其解時的一種“茅塞頓開”[4].因而數(shù)學(xué)直覺思維具有非邏輯性、創(chuàng)造性、突發(fā)性、偶然性、或然性、經(jīng)驗性等[5-6].但從培養(yǎng)數(shù)學(xué)直覺思維能力的角度來看，筆者認(rèn)為它具有以下幾個特點：

1.1 非邏輯性

直覺思維的非邏輯性，是它的本質(zhì)特性.直覺思維并不是根據(jù)一定的規(guī)律按部就班地進(jìn)行的，它不是歸納式的概括也不是演繹式的推理，同分析和綜合邏輯方法也不一樣，它是依靠思維中的想象、猜測和測察力等非邏輯功能去直接地把握對象的[7].它并不遵循固定的邏輯規(guī)則，相反的，它有意或無意地打破固定的不變的邏輯規(guī)則的束縛，在非邏輯方面另辟蹊徑.當(dāng)然這并不意味直覺思維排斥邏輯思維，事實上，邏輯思維對直覺思維具有誘導(dǎo)作用，在直覺思維中有時要借助于邏輯思維的方法.

1.2 創(chuàng)造性

現(xiàn)代社會需要創(chuàng)造性的人才，我國的教材由于長期以來借鑒國外的經(jīng)驗，過多的注重培養(yǎng)邏輯思維，培養(yǎng)的人才大多數(shù)習(xí)慣于按部就班、墨守成規(guī)，缺乏創(chuàng)造能力和開拓精神.直覺思維是基于研究對象整體上的把握，不專意于細(xì)節(jié)的推敲，是思維的大手筆.正是由于思維的無意識性，它的想象才是豐富的，發(fā)散的，使人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)向外無限擴展，因而具有反常規(guī)律的獨創(chuàng)性[8].因此，直覺思維能產(chǎn)生新的認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)，真正可貴的因素是直覺，愛因斯坦說，科學(xué)原理雖然是以直接經(jīng)驗為基礎(chǔ)，但是原理的發(fā)現(xiàn)，并沒有邏輯的道路，只有通過那種以對經(jīng)驗的共鳴的理解為依據(jù)的直覺.

1.3 簡約性

直覺思維是對思維對象從整體上考察，調(diào)動自己的全部知識經(jīng)驗，通過豐富的想象作出的敏銳而迅速的假設(shè)、猜想或判斷，它省去了一步一步分析推理的中間環(huán)節(jié)，而采取了“跳躍式”的形式[9].它是一瞬間的思維火花，是長期積累上的一種升華，是思維者的靈感和頓悟，是思維過程的高度簡化，但是它卻清晰的觸及到事物的“本質(zhì)”.

1.4 自信力

學(xué)生對數(shù)學(xué)產(chǎn)生興趣的原因有兩種，一種是教師的人格魅力，其二是來自數(shù)學(xué)本身的魅力[10].不可否認(rèn)情感的重要作用，但筆者的觀點是，興趣更多來自數(shù)學(xué)本身.成功可以培養(yǎng)一個人的自信，直覺發(fā)現(xiàn)伴隨著很強的“自信心”.相比其它的物質(zhì)獎勵和情感激勵，這種自信更穩(wěn)定、更持久.當(dāng)一個問題不用通過邏輯證明的形式而是通過自己的直覺獲得，那么成功帶給他的震撼是巨大的，內(nèi)心將會產(chǎn)生一種強大的學(xué)習(xí)鉆研動力，從而更加相信自己的能力[11].高斯在小學(xué)時就能解決問題“1+2+ 3+…+99+100=？”，這是基于他對數(shù)的敏感性的超常把握，這對他一生的成功產(chǎn)生了不可磨滅的影響.而現(xiàn)在的中學(xué)生極少具有直覺思維，對有限的直覺也半信半疑，不能從整體上駕馭問題，也就無法形成自信.

2 數(shù)學(xué)直覺的培養(yǎng)意義

“數(shù)學(xué)王子”高斯曾經(jīng)反復(fù)強調(diào)，他的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)主要來自經(jīng)驗，“證明只是補行的手續(xù)”.德國數(shù)學(xué)家伊恩·斯圖加特也說：“直覺是真正的數(shù)學(xué)家賴以生存的東西”.美籍匈牙利數(shù)學(xué)家波利亞也曾說過：“直觀的洞察和邏輯的證明是感知真理的兩種不同方式——直觀的洞察可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超前于形式邏輯的證明.”[12]縱觀人類科技進(jìn)步發(fā)展史，許多重大的發(fā)現(xiàn)都是基于直覺：歐幾里得幾何學(xué)的五個公式就是基于直覺，從而建立起歐幾里得幾何學(xué)這棟輝煌的大廈；哈密頓是在散步的路上迸發(fā)出了構(gòu)造四元素的火花；阿基米德在浴室里找到了辨別王冠真假的方法；凱庫勒發(fā)現(xiàn)苯分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)更是一個直覺思維的成功典范.

認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)新知的過程，就是一個自我建構(gòu)的過程，人的大腦會根據(jù)已有的認(rèn)知基礎(chǔ)，對新知進(jìn)行加工和重新組合，以形成一個新的結(jié)構(gòu)體系，而要熟知這個新結(jié)構(gòu)，就必須要對剛納入的新知有一個直覺的認(rèn)識，這就需要學(xué)生通過自己的親身體驗和領(lǐng)悟才會有直觀的感覺，留下的印象也更加深刻，可能還會體驗到成功的喜悅，從而更能激發(fā)起對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣.

所以，學(xué)生一旦在腦中有了某個知識的數(shù)學(xué)直覺，不僅可加深學(xué)生對此知識的理解，特別是某些抽象性強、難于理解的概念、法則與結(jié)論等，還可增強學(xué)生的形象思維，并對抽象思維予以支撐.當(dāng)然，最直接的好處便是解題時學(xué)生有了直覺思維，可以更簡單便捷地認(rèn)識到題目的本質(zhì)，這就是培養(yǎng)數(shù)學(xué)直覺的意義所在.當(dāng)然這種數(shù)學(xué)直覺能力需要教師的有意識培養(yǎng)，比如可通過一些具體圖形、模型或生活中的數(shù)學(xué)現(xiàn)實等，以提升直覺能力.

3 數(shù)學(xué)直覺的培養(yǎng)策略

新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動不應(yīng)只限于接受、記憶、模仿和練習(xí)，高中數(shù)學(xué)課程還應(yīng)倡導(dǎo)自主探究、動手實踐、合作交流、閱讀自學(xué)等學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的方式.”[13]因此從新課程實施的這幾年來，工作在第一線的數(shù)學(xué)教師也基本上接受了這些新的教學(xué)理念.比如對于概念、定理、公式等的新授課都能安排局部探究和小組合作，盡量在課堂上調(diào)動學(xué)生的積極性和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，并能將學(xué)生合作與獨立思考綜合起來運用.當(dāng)然，除此之外，還可以動手實踐、直觀感知、操作確認(rèn)等學(xué)習(xí)方法，這給數(shù)學(xué)直覺的培養(yǎng)方式指明了方向.筆者結(jié)合這幾年在中學(xué)的聽課經(jīng)歷，談?wù)勁囵B(yǎng)數(shù)學(xué)直覺的一些策略.

3.1 策略一：創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)實驗，增強直覺感知

當(dāng)學(xué)生難以發(fā)現(xiàn)所學(xué)知識結(jié)論和相互間的關(guān)系或規(guī)律時，可通過創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)實驗，讓學(xué)生進(jìn)行動手操作實踐，以體驗數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，增強對所學(xué)知識的直覺感知.

那何謂數(shù)學(xué)實驗?zāi)兀抗P者認(rèn)為數(shù)學(xué)實驗就是實驗者借助于一些道具或儀器，通過自己動手進(jìn)行親自感受與體驗，并在一定思維活動下得出的規(guī)律和結(jié)論或者驗證了某項猜想和理論的探究活動.當(dāng)然，這些數(shù)學(xué)實驗除了動手操作外還一定要有思維活動的參與.

現(xiàn)在許多有條件的中學(xué)都在使用圖形計算器，并把它作為一項數(shù)學(xué)實驗來操作.筆者不反對這種形式的數(shù)學(xué)實驗，但以現(xiàn)在我國的教學(xué)現(xiàn)狀來看，絕大多數(shù)學(xué)校還不具有這樣的裝備，如果讓學(xué)生自備更不現(xiàn)實.所以本文提到的數(shù)學(xué)實驗更有點類似于物理或化學(xué)形式的實驗，道具或儀器可以自己簡易制作.

正因為數(shù)學(xué)實驗是通過學(xué)生自己的操作實踐，所以可形成最初的直觀感知，繼而通過思考想象，再到發(fā)現(xiàn)、歸納、猜想，使學(xué)生親歷數(shù)學(xué)知識的建構(gòu)過程，便于發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律，增強數(shù)學(xué)直覺.

案例1讓橢圓“圓”形畢露

在《橢圓》的第1課時教學(xué)中，大多數(shù)高中數(shù)學(xué)教師采用的基本流程是：教師先用繩子畫橢圓，再歸納出橢圓定義，然后建立橢圓方程，教師講解例題與練習(xí).筆者發(fā)現(xiàn)在這個按照教材編寫的順序進(jìn)行教學(xué)時，學(xué)生總有一種莫名其妙的感覺：那就是所學(xué)的橢圓與圓毫無關(guān)系.可既然無關(guān)系，為什么“橢圓”中有個“圓”字呢？因此學(xué)生心目中的“橢圓”應(yīng)該會與圓有一定的聯(lián)系，至少它們外表“相近”，即是“橢”的圓.由于“橢圓”給人的感覺是一個長圓形，是由圓“壓扁”或“伸長”而成的，那教師為什么不提圓呢？所以，學(xué)生心中覺得這個橢圓純粹是“空降”而來，既沒有人情味也感到不合常理，從而產(chǎn)生一種不自然感，也降低了學(xué)生對橢圓的直覺認(rèn)識.為此，筆者認(rèn)為在引入上不妨進(jìn)行實驗改進(jìn).

引入時的實驗可這樣設(shè)計：先讓同桌倆同學(xué)合作，用一條細(xì)繩子在紙上按住兩端點畫出橢圓，然后讓同學(xué)探究：當(dāng)兩端點離得越來越近和越來越遠(yuǎn)時橢圓的形狀變化.

通過學(xué)生的實驗操作，就會發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩端點越來越近時，畫出的橢圓越來越圓，當(dāng)兩端點重合時就變成了圓；而當(dāng)兩端點離得越來越遠(yuǎn)時，畫出的橢圓就越扁.這樣學(xué)生就會自己研究出橢圓與圓的關(guān)系，從而對橢圓的得出不會感到突然，也增強了對橢圓的直觀認(rèn)識，同時還為橢圓離心率的大小影響橢圓形狀的知識埋下了伏筆：當(dāng)橢圓越圓，e就越小，當(dāng)e=0時就變了圓；橢圓越扁，e越大，當(dāng)e→a時，e→1.有了這樣的動手實驗，學(xué)生對圓與橢圓的形狀及e的范圍在（0,1）有了直觀感受，而腦中有了這樣的直覺感知，也就不會出現(xiàn)當(dāng)e=2時還作為橢圓離心率答案的錯誤現(xiàn)象，因為學(xué)生通過自己的實驗操作而產(chǎn)生的印象遠(yuǎn)比老師空洞說教要深刻得多.

3.2 策略二：展示實物模型，提升直覺能力

在講授一個新的數(shù)學(xué)知識，尤其是抽象性比較強、學(xué)生一時難以理解或不能想象的數(shù)學(xué)知識時，就要聯(lián)系學(xué)生生活中可見到的實物，以幫助學(xué)生理解，增加直觀性.筆者認(rèn)為教師通過實物模型的展示是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)直覺的一個不錯選擇.因為具體的實物模型可以降低抽象難度，提升直觀形象.特別是在講授立體幾何知識時，更需要用實物模型來直觀認(rèn)知，再通過實驗操作來確認(rèn)，這樣才能消除學(xué)生初中所學(xué)的平面幾何帶來的認(rèn)知障礙，增強學(xué)生的空間想象能力.所以中學(xué)教師在面對學(xué)生較難理解的三維空間的立體圖形時，最佳的教學(xué)策略便是教師要多提供一些具體的實物模型，并讓學(xué)生自己也動手做一做，尤其是遇到翻折類的題型時，一定要讓學(xué)生多動手操作以增強直觀形象，提升直覺能力.

案例2棱柱歐氏定義的反例

筆者在聽中學(xué)教師講授棱柱定義這節(jié)課時，一般都會讓學(xué)生判斷這樣一個命題：“有兩個面平行，其余各面都是平行四邊形的多面體是棱柱”.而學(xué)生往往會認(rèn)為是對的，此時教師就會給出一個如圖1的反例，以此來說明該命題的錯誤，從而佐證教材上的棱柱定義是正確的.顯然這個反例學(xué)生是較難想到的，因而需要教師告之.但事實上這個反例是有缺陷的，因為一般情況下的多面體都是指凸多面體，而該反例卻是凹的，因此數(shù)學(xué)程度好的學(xué)生會質(zhì)疑，從而就很難判斷上述命題的真假.

其實，有數(shù)學(xué)史知識的教師應(yīng)該知道，這個命題就是2 000多年前的古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得（Euclid，前330～前275）在《幾何原本》中下的棱柱定義，簡稱歐氏定義.當(dāng)然現(xiàn)在知道這個定義是不對的，但就是這個錯誤的定義卻得到了歷史上許多數(shù)學(xué)家的認(rèn)可，并整整統(tǒng)治了2 000多年，其原因就是長時間找不到歐氏定義的反例.也許中學(xué)教師會認(rèn)為圖1的反例并不是很難，數(shù)學(xué)家怎么會想不到呢？所以問題就在于這個反例是凹的，可能當(dāng)時歐幾里得就已經(jīng)知道這個例子了，但他并不認(rèn)可，因此只有找到一個凸的反例才具有說服力.在人類歷史上正是在找這個凸的反例時，讓數(shù)學(xué)家們整整花了2 000多年，直到20世紀(jì)初才找到，該反例便是圖2[14].很明顯，這個凸的反例學(xué)生根本想不到，這就需要教師自己動手做這個反例的實物模型，用事實說話來提升學(xué)生的直覺能力.

用實物模型來展現(xiàn)，可以讓學(xué)生感到既直觀明了又生動具體，從而使一些結(jié)論深刻地印在學(xué)生的腦海里.如案例2，學(xué)生看到這個凸的反例實物時一定會留下深刻印象的.事實上，數(shù)學(xué)中除了立體幾何外，還有一些比較抽象的概念也可借助實物模型來理解，如向量的概念，可用學(xué)生手中的“筆”來替代：筆尖表示向量方向，筆身表示向量的模，筆的移動表示向量的平移，這樣學(xué)生就會很快理解與“數(shù)”不同的“向量”；再如任意角的概念，可用學(xué)生身上的“手表”或教室里的“鐘”等實物來展現(xiàn)，就會讓學(xué)生很快突破以前所學(xué)的角范圍所帶來的束縛.

圖1

圖2

3.3 策略三：尋找數(shù)學(xué)原型，加深直覺認(rèn)識

“隨著數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生積累的數(shù)學(xué)知識和方法就成為了學(xué)生的‘?dāng)?shù)學(xué)現(xiàn)實’.這些現(xiàn)實應(yīng)當(dāng)成為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的素材，選用這些素材，不僅有利于學(xué)生理解所學(xué)知識的內(nèi)涵，還能夠更好地揭示相關(guān)數(shù)學(xué)知識之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，有利于學(xué)生從整體上理解數(shù)學(xué)，構(gòu)建數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)”[15].根據(jù)對“數(shù)學(xué)現(xiàn)實”的詮釋，筆者認(rèn)為可從學(xué)生已有生活常識出發(fā)，尋找數(shù)學(xué)知識原型，以加深直覺認(rèn)識.

數(shù)學(xué)原型，其實就是指產(chǎn)生數(shù)學(xué)概念、法則、定理等知識的生活來源，或已得到論證的數(shù)學(xué)知識來作為直覺認(rèn)識的一種模型.它包括日常生活中的原型和所學(xué)的數(shù)學(xué)知識作為模型.實際上，學(xué)生在前面的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中也一直在利用數(shù)學(xué)原型，比如通過“向東向西”、“零上零下溫度”（數(shù)學(xué)原型）來形成“相反意義的量”，繼而來進(jìn)一步理解“正負(fù)數(shù)”和“正負(fù)數(shù)加減法則”[15]；因式分解可由小學(xué)里學(xué)過的數(shù)的質(zhì)因數(shù)分解作為數(shù)學(xué)原型來理解等等.

案例3“糖水不等式”的教學(xué)

在必修5《不等關(guān)系與不等式》的教學(xué)中，新課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)要求“通過具體情境，感受在現(xiàn)實世界和日常生活中存在著大量的不等關(guān)系，了解不等式的現(xiàn)實背景.”比舊的教學(xué)大綱更側(cè)重于通過具體的情境讓學(xué)生感受新知，增加了對分析處理具體問題的要求.為了使學(xué)生在教師的引導(dǎo)下能通過直覺發(fā)現(xiàn)“糖水不等式”，并對該不等式的正確性有充分的認(rèn)識，教師可以設(shè)計出如下的問題鏈：

問題1：同學(xué)們都知道，給糖水加糖能使糖水變甜.你們能把這一生活常識用數(shù)學(xué)式表達(dá)出來呢？（大部分學(xué)生可能會面露難色，不知從什么地方下手，原因是這里既沒有數(shù)字又沒有字母.面對此情景，教師繼續(xù)引導(dǎo).）

問題2：解應(yīng)用題列方程式時，未知數(shù)肯定沒有具體數(shù)據(jù)，那時你們是怎么辦的？（問題2使學(xué)生聯(lián)想到用字母表示數(shù)：設(shè)原來的糖水濃度為t1，加糖后的濃度為t2，則有

針對學(xué)生的思考，教師首先肯定他們抓住了問題的本質(zhì)，即建立起一個不等式.教師緊接著拋出問題3.）

問題3：不足的是，式（1）沒有直接反映出“濃度”與“加糖”.你們能不能更具體地表示出“原濃度”、“加糖后的濃度”以及兩個濃度間的關(guān)系，使人一看這個“沒有任何漢字”的“符號”不等式，就能領(lǐng)會“糖水加糖更甜了”？（問題3會促使學(xué)生想到：設(shè)b克糖水里有a克糖，則，加糖后的糖水更甜了，就存在c＞0，使

當(dāng)看到學(xué)生給出（2）式時，教師提出問題4.）

問題4：這里的c表示什么？是表示糖的質(zhì)量嗎？濃度與質(zhì)量能夠相加嗎?。▎栴}4促使學(xué)生對（2）式中量的統(tǒng)一性產(chǎn)生思考，當(dāng)學(xué)生們?nèi)粲兴紩r，教師進(jìn)一步追問.）

問題5：（2）式只表示了濃度增加則糖水就更甜，還沒有把濃度增加的原因——添糖反映出來.換句話說，當(dāng)時，t2如何表示？（在問題5的刺激下，學(xué)生們會恍然大悟：，其中m＞0為所添糖的質(zhì)量.由此得不等式：對b＞a＞0，m＞0，有.）

在原本比較枯燥的不等式教學(xué)中，教師從學(xué)生的已有生活常識出發(fā)，借助生活中的“給糖水加糖能使糖水變甜”這一數(shù)學(xué)原型引入，這樣不僅讓學(xué)生感受到生活中不等關(guān)系的存在，也知道生活中數(shù)學(xué)無處不在，激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，加深了學(xué)生對“糖水不等式”的直覺認(rèn)識，通過教師系列問題的“啟”和“發(fā)”使學(xué)生達(dá)到“憤”和“徘”的狀態(tài)，把學(xué)生的直覺思維一步一步地引向深入，引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成對新知的高效認(rèn)知.

又如，高中數(shù)學(xué)中的一些概念、性質(zhì)和公式等也可通過尋找數(shù)學(xué)原型來幫助理解.比如：三角函數(shù)的單位圓定義，就以游樂場中的摩天輪作為數(shù)學(xué)原型：你坐在那里的位置就相當(dāng)于單位圓上的一個點，然后當(dāng)摩天輪轉(zhuǎn)動后，如何來表示你的位置？以這樣的生活現(xiàn)實來幫助學(xué)生認(rèn)識三角函數(shù)的本質(zhì)：刻畫具有周期性現(xiàn)象的圓周運動的函數(shù)模型.學(xué)生有了摩天輪作為單位圓的一個數(shù)學(xué)原型后，自然就會直觀認(rèn)識到，的值不能超過1，同時有了這樣的數(shù)學(xué)直覺，也就不會犯算出sinα=2還作為答案的錯誤情況.再比如一些抽象函數(shù)，當(dāng)具有性質(zhì)時，則前者可用指數(shù)函數(shù)作為模型，后者可用對數(shù)函數(shù)f(x)f(y)=f(x+y)，f(xy)=f(x)+f(y)作為模型.這樣讓學(xué)生用已熟悉的具體函數(shù)作為數(shù)學(xué)原型就好理解，也容易解題了.

3.4 策略四：借助聯(lián)想思維，拓展直覺深度

聯(lián)想思維是產(chǎn)生直覺的先導(dǎo).聯(lián)想是學(xué)生在認(rèn)識數(shù)學(xué)對象的過程中，根據(jù)數(shù)學(xué)對象之間的某種聯(lián)系，由一個數(shù)學(xué)對象想到另一個相關(guān)數(shù)學(xué)對象的心理活動過程.數(shù)學(xué)問題解決的思維過程實質(zhì)上是已知和未知間的一系列的聯(lián)想過程.當(dāng)學(xué)生面對某些待解決且難以突破的新穎問題時，教師可引導(dǎo)學(xué)生通過仔細(xì)的觀察，必要時畫出示意圖，并聯(lián)想到一些思考方法接近的、形式相同的、結(jié)構(gòu)特征相似的熟悉問題或常規(guī)問題，通過遷移將會頓悟出解決問題的思路和方法.

案例4祖暅原理的教學(xué)

為了使學(xué)生在教師的啟發(fā)下能通過直覺發(fā)現(xiàn)祖暅原理，并對該原理的正確性有充分的認(rèn)識，教師可以先提出平面上的如下問題：

①不規(guī)則的圖形我們可以采用哪些方法求出它的面積的近似值？

②夾在兩條平行線間的兩個平面圖形被平行于這兩條直線的任意直線所截，如果截得的長度總相等，那么它們的面積有什么關(guān)系？你能說明理由嗎？

通過聯(lián)想，學(xué)生發(fā)現(xiàn)用平行分割、以直代曲的方法可把兩平面圖形的面積分成等積的平行四邊形或梯形的面積之和.易見二者面積的近似值是相等的.當(dāng)分割數(shù)無限增大時，便可得出二者的面積相等的結(jié)論.教師緊接著又提出第三個問題：

③由以上的結(jié)論，請你猜想在空間會有什么類似的結(jié)論？你能說明其中大概的理由嗎？

以上過程中，教師由于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行漸進(jìn)式的類比聯(lián)想，使學(xué)生不斷產(chǎn)生新的直覺最終“發(fā)現(xiàn)”祖暅原理，從而產(chǎn)生了認(rèn)識上的飛躍.盡管其中的推理不甚嚴(yán)格，但卻使學(xué)生感受到了無限細(xì)分求和的極限思想.事實上，數(shù)學(xué)上的任何重大突破都萌發(fā)于這類樸素的直覺或靈感.

當(dāng)然，數(shù)學(xué)中的聯(lián)想是多層次多角度的，除類比聯(lián)想、形似聯(lián)想外，還有對比聯(lián)想、接近聯(lián)想、關(guān)系聯(lián)想等等.但無論何種聯(lián)想都要以合理的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以合情的思維導(dǎo)向為原則.正確的聯(lián)想所引發(fā)的直覺往往可以在解題中收到“柳暗花明，曲徑通幽”的效果.

圖3

4 培養(yǎng)數(shù)學(xué)直覺需注意的問題與原則

我們在采用上述策略培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)直覺能力的時候，需注意防止以下問題：其一，目的性不明.培養(yǎng)數(shù)學(xué)直覺是為了增強學(xué)生對所學(xué)知識的直觀認(rèn)識，也是讓學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識，認(rèn)清數(shù)學(xué)本質(zhì).如果僅僅是為了體現(xiàn)直觀性，而忽視數(shù)學(xué)知識的內(nèi)在聯(lián)系和邏輯性，尤其是脫離數(shù)學(xué)的本質(zhì)，那這樣就只停留在直覺的表象，對學(xué)生無任何幫助.其二，缺乏科學(xué)性，盲目培養(yǎng).不管是數(shù)學(xué)實驗還是數(shù)學(xué)現(xiàn)實中的原型，都是對數(shù)學(xué)知識的直觀詮釋，即都能正確地刻畫數(shù)學(xué)知識.如果教師提供的模型并不能讓學(xué)生很好地理解數(shù)學(xué)知識，甚至是錯誤的，不僅不能培養(yǎng)數(shù)學(xué)直覺，而且還會誤導(dǎo)學(xué)生.

為了避免在培養(yǎng)數(shù)學(xué)直覺時出現(xiàn)上述兩個問題，需遵循一些原則：其一，適用性原則.不管設(shè)計的是數(shù)學(xué)實驗，還是提供實物模型和數(shù)學(xué)原型等，都要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生已有的數(shù)學(xué)認(rèn)知程度來考慮，只有正確反映數(shù)學(xué)知識的直觀教學(xué)才適用于學(xué)生，也有利于學(xué)生理解數(shù)學(xué).其二，直觀性原則.教師讓學(xué)生完成某個數(shù)學(xué)實驗，再現(xiàn)某數(shù)學(xué)知識或展示某個模型，都要讓學(xué)生感到直觀形象，從而使學(xué)生能完成從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的順利過渡，提高學(xué)生的抽象思維能力，同時也加深直覺印象.其三，探究性原則.學(xué)生做完數(shù)學(xué)實驗后或在教師提供模型后，還要讓學(xué)生繼續(xù)探究，或觀察發(fā)現(xiàn)或歸納總結(jié)等，如案例1.而案例2，當(dāng)學(xué)生看到實物模型后，還可深入探究怎樣得到這個反例，如可通過“補形”或“切割”等方法，這就需要推理和數(shù)學(xué)思維.如果抽象的推理以具體實驗或模型為依托，學(xué)生在研究實驗與模型的過程中就可獲得解決問題的啟發(fā)與靈感.

5 結(jié)束語

要讓學(xué)生在內(nèi)心真正理解數(shù)學(xué)知識和接納新知，就必須要先對該知識有一個直覺感知，然后再在大腦中形成一個整體認(rèn)識，繼而上升到抽象層面.筆者在對中學(xué)教師的聽課中歸納出來的這四種策略，對學(xué)生的數(shù)學(xué)直覺培養(yǎng)有一定的幫助.發(fā)現(xiàn)一個問題往往比解決問題更重要，而“發(fā)現(xiàn)”靠的并不都是邏輯思維，直觀性的思維和直覺能力有時更能出奇制勝.而在課堂上培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)直覺，既可使許多抽象和沉悶的概念、公式、定理、結(jié)論來得更易理解，也可避免本文開頭提到的中學(xué)教師所抱怨的這種現(xiàn)象.最后借用荷蘭哲學(xué)家斯賓諾莎的一句話作為本文的結(jié)束語：“只有通過直覺才可能直接認(rèn)識一件事物的正確本質(zhì)而不致陷于錯誤.”

[1]鄭君文，張恩華.數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)論[M].南寧：廣西教育出版社，2003.

[2]周治金，趙曉川.直覺研究述評[J].心理科學(xué)進(jìn)展，2005，13（6）：745-751.

[3]陸書環(huán)，傅海倫.數(shù)學(xué)教學(xué)論[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[4]俞國良.創(chuàng)造力心理學(xué)[M].杭州：浙江人民出版社，1996.

[5]汪安圣，朱祖祥.思維心理學(xué)習(xí)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，1992.

[6]喻平.數(shù)學(xué)教育心理學(xué)[M].南寧：廣西教育出版社，2004.

[7]格勞斯.數(shù)學(xué)教與學(xué)研究手冊[M].上海：上海教育出版社，1999.

[8]邵志芳.思維心理學(xué)（第二版）[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2007.

[9]朱德全.試論教學(xué)場情境的生成策略[J].高等教育研究，2004，25（6）：71-75.

[10]朱水根，王延文.中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)導(dǎo)論[M].北京：教育科學(xué)出版社，2001.

[11]張大均.教育心理學(xué)（第二版）[M].北京：人民教育出版社，2004.

[12]葉彩虹.淺談中學(xué)數(shù)學(xué)直觀思維能力的培養(yǎng)[J].數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究，2010（20）：114-115.

[13]中華人民共和國教育部.普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2006.

[14]沈金興.一個需要完善的經(jīng)典反例[J].中學(xué)數(shù)學(xué)，2015（3）：24-25.

[15]張奠宙，林永偉.關(guān)于“現(xiàn)實數(shù)學(xué)”和“數(shù)學(xué)現(xiàn)實”[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報，2008（2）：1-4.

Strategies for the Cultivation of Mathematic Intuitive Thinking

ZHANG Lei
（College of Mathematics&Statistics,Hanshan Normal University,Chaozhou,Guangdong,521041）

Mathematic intuition thinking is a cognitive ability,which can help one make a judgement quickly on the basis of certain knowledge and experience,by a overall observation of the object(and its constitution and relationships)of mathematics.Once a student gets mathematic intuition for certain knowledge,he/she can have deeper understanding of it,which will promote his/her imagery thinking as well as abstract thinking,so as to recognize the nature of mathematics.In specific mathematics teaching,we can follow four strategies to cultivate middle school students’ability of intuitive thinking:enhance students’perceptual intuition by create mathematic experiment;promote their intuitive abilities by physical model demonstrating;deepen their intuition cognition by finding mathematic prototype;expand depth of their intuition by the help of associative thinking, etc.

middle school students;mathematic intuition;cultivation;strategies

G 427

：A

：1007-6883（2016）06-0083-07

責(zé)任編輯 朱本華

2016-10-09

韓山師范學(xué)院2015年度教學(xué)改革項目（項目編號：HJG1524）.

張磊（1981-），男，河南確山人，韓山師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院講師.