淺談數學中的直覺思維與培養

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中學數學教學大綱(試驗修訂本)將培養學生的三大能力之一“邏輯思維能力”改為“思維能力”,雖然只是去掉兩個字,概念的內涵卻更加豐富,人們在教育的實踐中實現了認識上的轉變。在注重邏輯思維能力培養的同時,還應該注重觀察力、直覺力、想象力的培養。特別是直覺思維能力的培養由於長期得不到重視,學生在學習的過程中對數學的本質容易造成誤解,認為數學是枯燥乏味的;同時對數學的學習也缺乏取得成功的必要的信心,從而喪失數學學習的興趣。過多的注重邏輯思維能力的培養,不利於思維能力的整體發展。培養直覺思維能力是社會發展的需要,是適應新時期社會對人才的需求。

淺談數學中的直覺思維與培養

 一、數學直覺概念的界定

簡單的說,數學直覺是具有意識的人腦對數學物件(結構及其關係)的某種直接的領悟和洞察。對於直覺作以下說明:

(1)直覺與直觀、直感的區別

直觀與直感都是以真實的事物為物件,通過各種感覺器官直接獲得的感覺或感知。例如等腰三角形的兩個底角相等,兩個角相等的三角形是等腰三角形等概念、性質的界定並沒有一個嚴格的證明,只是一種直觀形象的感知。而直覺的研究物件則是抽象的數學結構及其關係。龐加萊說:"直覺不必建立在感覺明白之上.感覺不久便會變的無能為力。例如,我們仍無法想象千角形,但我們能夠通過直覺一般地思考多角形,多角形把千角形作為一個特例包括進來。"由此可見直覺是一種深層次的心理活動,沒有具體的直觀形象和可操作的邏輯順序作思考的背景。正如迪瓦多內所說:"這些富有創造性的科學家與眾不同的地方,在於他們對研究的物件有一個活生生的構想和深刻的瞭解,這些構想和了解結合起來,就是所謂“直覺”,因為它適用的物件,一般說來,在我們的感官世界中是看不見的。"

(2)直覺與邏輯的關係

從思維方式上來看,思維可以分為邏輯思維和直覺思維。長期以來人們刻意的把兩者分離開來,其實這是一種誤解,邏輯思維與直覺思維從來就不是割離的。有一種觀點認為邏輯重於演繹,而直觀重於分析,從側重角度來看,此話不無道理,但側重並不等於完全,數學邏輯中是否會有直覺成分?數學直覺是否具有邏輯性?比如在日常生活中有許多說不清道不明的東西,人們對各種事件作出判斷與猜想離不開直覺,甚至可以說直覺無時無刻不在起作用。數學也是對客觀世界的反映,它是人們對生活現象與世界執行的秩序直覺的體現,再以數學的形式將思考的理性過程格式化。數學最初的概念都是基於直覺,數學在一定程度上就是在問題解決中得到發展的,問題解決也離不開直覺,下面我們就以數學問題的證明為例,來考察直覺在證明過程中所起的作用。

 二、直覺思維的主要特點

直覺思維具有自由性、靈活性、自發性、偶然性、不可靠性等特點,從培養直覺思維的必要性來看,筆者以為直覺思維有以下三個主要特點:

(1)簡約性

直覺思維是對思維物件從整體上考察,調動自己的全部知識經驗,通過豐富的想象作出的敏銳而迅速的假設,猜想或判斷,它省去了一步一步分析推理的中間環節,而採取了"跳躍式"的形式。它是一瞬間的思維火花,是長期積累上的一種昇華,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”。

(2)創造性

現代社會需要創造性的人才,我國的教材由於長期以來借鑑國外的經驗,過多的注重培養邏輯思維,培養的人才大多數習慣於按部就班、墨守成規,缺乏創造能力和開拓精神。直覺思維是基於研究物件整體上的把握,不專意於細節的推敲,是思維的大手筆。正是由於思維的無意識性,它的想象才是豐富的,發散的,使人的'認知結構向外無限擴充套件,因而具有反常規律的獨創性。

伊恩.斯圖加特說:“直覺是真正的數學家賴以生存的東西”,許多重大的發現都是基於直覺。歐幾里德幾何學的五個公設都是基於直覺,從而建立起歐幾里德幾何學這棟輝煌的大廈;哈密頓在散步的路上進發了構造四元素的火花;阿基米德在浴室裡找到了辨別王冠真假的方法;凱庫勒發現苯分了環狀結構更是一個直覺思維的成功典範。

(3)自信力

學生對數學產生興趣的原因有兩種,一種是教師的人格魅力,其二是來自數學本身的魅力。不可否認情感的重要作用,但筆者的觀點是,興趣更多來自數學本身。成功可以培養一個人的自信,直覺發現伴隨著很強的“自信心”。相比其它的物質獎勵和情感激勵,這種自信更穩定、更持久。當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,那麼成功帶給他的震撼是巨大的,內心將會產生一種強大的學習鑽研動力,從而更加相信自己的能力。

高斯在國小時就能解決問題“1+2+……+99+100=?”,這是基於他對數的敏感性的超常把握,這對他一生的成功產生了不可磨滅的影響。而現在的中學生極少具有直覺意識,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。

直覺思維與邏輯思維同等重要,偏離任何一方都會制約一個人思維能力的發展,伊思.斯圖爾特曾經說過這樣一句話,“數學的全部力量就在於直覺和嚴格性巧妙的結合在一起,受控制的精神和富有靈感的邏輯。”受控制的精神和富有美感的邏輯正是數學的魅力所在,也是數學教育者努力的方向。