高中数学教案选修2-2《第2章推理与证明》 下载本文

目标定位:

1.推理与证明是数学的基本思维过程,也是人们学习和生活中经常使用的思维方法.和过去的教学内容(例如函数)相比,在本章中是把基本的数学(思维)方法(而不是某个数学对象)作为正面研究对象的.因此,本章的学习过程,是中学生第一次对数学活动过程的正面的系统的审视——这就是我们对本章教学活动的定位.

2.推理方法与证明方法是从思维活动中抽象出来的,是由数学思维过程凝缩而成的“对象”.我们不能离开数学思维活动来谈论数学思维方法,不能满足于把数学方法看成是既定的程序、步骤和规则,不能满足于对方法做静态的逻辑的分析(这正是过去传统的教材中所强调的),而应当从(数学)活动本身,特别是从数学活动的过程来考察推理方法和证明方法建构的过程,以及这些方法是如何被运用到数学活动中成为“活”的方法的?应当着重于体会方法的特点、联系和作用(这正是传统教材中忽略的,而在苏教版教材中特别强调的).这样一来,考察和研究数学思维过程就应该成为本模块学习的出发点和归宿了.

3.与数学知识(如概念)的建构不同,在数学方法建构的过程中,数学思维活动过程本身就是被考察的对象并提供了抽象的原型.例如,在本章的引言中,教材就是通过对“摸球中的思维过程”的分析,抽象出推理、证明方法的.在这里,摸球中的思维过程本身就成为抽象的原型!正是这样的特点,决定了在有关“方法”的教学必须建立在对数学思维活动做“正面”考察的基础之上.

4.课程标准明确指出:设置本模块的目的是让学生结合已学过的数学实例和生活中的实例,对合情推理、演绎推理以及数学证明的方法进行概括与总结,进一步体会合情推理、演绎推理以及两者之间的联系与差异;体会数学证明的特点,了解数学证明的基本方法,感受逻辑证明在数学以及日常生活中的作用,养成言之有理、论证有据的习惯,提高数学思维能力,形成对数学较为完整的认识.课程标准的上述要求.决定了本章中对思维过程的考察与分析应该是系统的,因为只有进行系统的考察才能让学生形成对数学较为完整的认识,才能通过对各种方法的比较,掌握各种方法的特点、作用以及它们之间的关系,更好地把它们运用

到数学活动中去.

5.本章具体的教学目标是:

(1)结合已经学过的数学实例和生活中的实例,了解合情推理的含意,能利用归纳和类比等进行简单的推理,体会并认识合情推理在数学发现中的作用.

(2)结合已经学过的数学实例和生活中的实例,了解演绎推理的重要性,掌握演绎推理的基本模式,并能运用它们进行一些简单的推理.

(6)通过对实例的介绍(如欧基里德《几何原本》、马克思《资本论》、杰弗逊《独立宣言》、牛顿三定律),体会公理化思想.

(7)了解计算机在自动推理领域和数学证明中的作用. 教材解读:

1.根据对本章教学的基本定位,为了帮助学生对数学思维过程作系统的正面的考察,教材做了如下的工作:

(1)教科书为学习活动设置了数学探索发现活动的大背景,大框架.(注意引言的作用),在分别阐述了归纳、类比、演绎等推理方法以后,又专门设置了一节“推理案例赏析”所有这些,都为对思维过程进行系统的考察提供了条件.

(2)教科书充分地利用案例,通过案例(这些案例大多是从学生学习过的材料中选取的)提供数学思维活动的素材,把案例当成学习活动的出发点和载体,把案例分析看成是教学活动的主要形式.因为惟有如此,才能使学生进行深刻的思考(反思),对思维活动过程做“正面的”审视.

(3)教科书注意对思维活动过程做适度的形式化概括.因为惟有如此,才能把对思维过程分析的成果固定下来,形成数学方法并运用到思维活动中去.

以上各点可以从第一节〈合情推理与演绎推理〉的展开框图中看出:

引言:对探索活动(摸球)的分析 中心问题:我们怎样推理?我们怎样证明? 提供推理案例:●上述几个推理各有什么特点? 研究更多案例 概括:归纳推理的形式(过程)、特点、作用 概括:类比推理的形式(过程)、特点、作用 概括:演绎推理的形式(过程)、特点、作用 概括:合情推理的特点、作用 概括:演绎推理的特点、作用 对数学发现活动的考察(典型案例赏析) ●合情推理与演绎推理之间有什么联系和差异? ●合情推理与演绎推理是怎样推动数学探索活动的?

2.和其他模块相比,在本章中,案例分析更具有举足轻重的作用.因为除了案例分析,我们实在找不到更好的方法为学生提供“数学活动过程”,让学生参与到数学活动中来体验数学方法发现的过程,看到活生生的数学方法.因此,案例分析应该成为本模块教学的出发点和载体,为考察和分析数学活动过程提供素材和讨论的平台,同时,案例分析也应该是教学活动的主要手段. 教学方法与教学建议:

1.在教学中不仅要重视对推理方法和证明方法的特点进行(静态)分析,更要重视这些方法被抽象出来的过程,通过对数学活动过程的分析来认识它们的特点和作用(即对它们做动态的考察).从而正确地理解和运用这些方法,达到从整体上提高数学思维能力的目的.

2.本章所学习的大部分内容如:合情推理、演绎推理、证明方法(包括反证法)都是学生熟悉的,他们早就在自觉或不自觉地把这些方法运用于学习与生活当中了.在教学中要注意从学生已学过的数学实例和生活中的实例出发,唤起学

生的经验,找到知识的生长点,这是学生学习和理解本章内容的基础.

3.在教学中,要通过对学生真实的思维过程和数学发现活动的典型案例的分析,让学生形成反思的意识,养成反思的良好习惯.

4.教学的重点应该是对基本的数学方法的理解和运用.首先是对“推理”和“证明”在数学发现活动中的作用.这就要求学生从整体上认识本章所介绍的数学方法.

如在“合情推理和演绎推理”的教学中,应通过实例,引导学生运用合情推理去探索、猜测一些数学结论,并用演绎推理确认所得结论的正确性,或者用反例推翻错误的猜想.教学的重点在于通过具体实例理解合情推理与演绎推理(它们的作用、特点、关系),理解数学发现过程,而不必追求对概念的抽象表述.

在证明方法的教学中,应通过实例,引导学生认识各种证明方法的特点,掌握这些方法的思考过程,体会证明的必要性,而对证明的技巧性不宜作过高的要求.

5.数学的推理方法和证明方法,不仅运用在数学中,而且在生活中的其它领域都有广泛的应用.在教学中要引用生活中和其它学科中的例子,让学生体会数学和生活的联系,体会数学应用的广泛性,认识数学的文化价值.

6.公理化思想和机器证明体现了数学的文化价值.在教学中要让学生体会公理化思想中蕴涵的理性精神,和机器化证明中的算法思想.

下面是具体的教学建议,供参考. 引言

1.华罗庚教授“摸球”的例子,为推理与证明的学习提供了一个大的背景.它具有丰富的教学意义.在教学中不仅应该让学生体会到,“推理”与“证明”是构成探索活动的两个最基本的环节,让学生体会到,探索活动是一个不断的“提出猜想——验证猜想——再提出猜想——再验证猜想”的过程,而且应当让学生体会到永不休止的探索精神正是理性精神的表现!而数学家就是通过不断地提出猜想、证明猜想来进行探索活动的!

2.引言中提出的两个问题(我们怎样进行推理?我们怎样验证(证明)结论?)是本大节的中心问题.本节的教学内容就是依据它展开的.