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数学解题思维的研究与能力培养

时间:2023-07-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:数学概念是对事物间的数量关系、空间形式、结构关系进行高度概括,它在数学逻辑思维中发挥着重要作用。

数学解题思维的研究与能力培养

一、数学逻辑思维的概念界定

人们在给逻辑思维这个名词下定义时,往往会持有多种观点。其中的一种观点就是以哲学领域的相关理论来解释的,在这种观点中,把人们的抽象思维和逻辑思维视为相同的思维方式,主要的论断有:①对于逻辑思维而言,是把辩证的逻辑和普通逻辑放在一起同时进行探究的一种方式,它是客观存在的事物在人们大脑当中最直接的反映。而通常来说,逻辑思维就是一种关于概念性质的思维方式,探究者在对其进行探究时,往往会把它所涵盖的个体性质的属性分割开来,而对于其所具有的最本质的特性进行挖掘,最终以一种相对理性的形式呈现出来。②这里所讲述的逻辑思维还具有很高的抽象性和概括性的特点,它是把一些概念和判断以及推理等进行系统的综合,从而对所要了解的信息进行处理。③逻辑思维还建立在对所探究的事物有一定的感性认识的基础上,对事物内部的联系进行更深层次的研究,然后通过总结、判断以及推理等,对探究的结果进行反映。

对于逻辑思维所存在的另一种观点则是,以逻辑学为依托而开展探究的。这种观点对逻辑思维和抽象思维两种观点分别进行总结和概括。有下面几种情况:①逻辑思维往往侧重于就某一个目标进行集中探究,在探究过程中主要是利用概念和判断以及推理等方式,选好一个角度,对其进行总结,然后找出解决问题的最终手段和途径,最后揭示所要探究的事物所具有的本质的思维过程。②这种思维方式往往具有一定的假设性,同时还兼具形式和反省的性质,以五种现象存在:一是在进行思维时;二是预设一些场景;三是存在一定形式;四是在进行思维时要明显体现探究者的自我意识和监控能力;五是要突破以往的传统定式。

通过对以上观点进行总结,可以得出,所谓的逻辑思维,就是人们通过对所要探究的对象进行前期的感知,然后再借助概念和判断以及推理等方法手段,按照相应的规则,对所要探究的对象的本质属性等给予客观的反映。因此也可以说,逻辑思维同时还有着更高层次的抽象性、概括性以及灵活性等等。

二、数学逻辑思维的主要形式

概念作为逻辑思维最基本的形式,反映了事物的本质属性。数学概念是对事物间的数量关系、空间形式、结构关系进行高度概括,它在数学逻辑思维中发挥着重要作用。它反映了数学逻辑思维的确定性,包括数学概念的内涵和外延。

判断是基于概念基础上逻辑思维的进一步发展,是对概念间的性质或关系做出肯定或否定的思维形式。数学命题作为数学逻辑思维的一种基本形式,其作用不仅表现为逻辑环节的中介或过渡,即作为逻辑推理的依据使用,而且还表现为数学逻辑思维的最终结果,即与数学概念并生构成数学科学之树的叶丛和花果。数学命题和数学概念一样具有逻辑的确定性。

推理是根据判断间的逻辑关系,由一个或几个已知判断推出另一个新判断的思维形式,其中已知的判断称为前提,由推理得到的新判断称为结论。推理和判断二者相互渗透:判断的过程即推理,推理的结果即判断。数学推理的每一步都要有理有据,由一个或几个数学命题经过严格的推理得到新的命题。

三、数学逻辑思维的主要策略

逻辑思维经历了形式逻辑、演绎逻辑、现代归纳逻辑,一直到黑格尔系统阐发的辩证逻辑等发展阶段,已形成了一套较为完善的方法体系,把逻辑思维活动看作是逻辑思维方法支配下的抽象性运动过程。

本书将数学逻辑思维方法归为以下几种:对立互补思维法、分析与综合统一法、发散思维与收敛思维统一法。下面逐一简单论述。

(一)对立互补思维法

对立互补是辩证思维的最根本的特征。所谓对立互补思维是指以把握对象的对立统一为目标的思维过程。对立互补思维以辩证法的对立统一规律为基础和前提,是客观事物对立统一结构的一种反映形式。

1.对立互补思维的本质与特征

对立互补思维方法即自觉遵循对立互补思维过程来思考和研究问题,善于把握对象的对立因素,善于在两个互相排斥、互相反对的事物间发现其互相依存、互相贯通、互相转化的属性,以达到对事物内在联系的深刻认识。

对立互补思维具有以下特征:

(1)整体性。人在认识客观对象时,首先是通过对感性材料的分析,形成对事物各个方面规定性的认识。这样的认识虽然是必要的,但却造成了认识的分割性。对立互补思维则克服了这种分割性、割离性,通过把握对立面之间的互相依存、互相渗透的关系,达到对事物整体性的认识。

(2)全面性。思维的割离性必然造成思维的片面性,抓住一面丢弃另一面。互补性思维要求把握对立双方,这就形成了认识上的两点论,达到全面性的认识。

(3)发展性。矛盾是事物发展的动力和源泉,也是认识发展的源泉,通过对立互补使矛盾得到解决,使事物向前发展,使认识得到升华。

2.对立互补形式的多样化

对立互补思维在应用中是具体多样的,常见的有以下几种:

(1)辩证综合。这是对立互补思维的一种重要形式。所谓辩证综合,即将对立各方的积极因素有效地组合起来,亦此亦彼,实现对立双方的有机统一。例如,爱因斯坦关于光的波粒二象性理论就是这种辩证综合的典型。对光的本质的研究,曾有人问爱因斯坦:“光究竟是什么?是波还是微粒?要知道两者不能并存,……不是这个,就是那个。”爱因斯坦回答这个问题时说:“不是这个,就是那个?为什么不可以既是这个,又是那个?光既是波,也是微粒;是连续的,又是不连续的,自然界喜欢矛盾。”爱因斯坦正是通过有意寻求对立双方的同时存在和互相联结,才深刻、完整地揭示了光的本质。

(2)逆向思维。逆向思维即思考问题时从事物常规相反的方向入手,有意采取反其道而行之的办法,用反向的做法,达到正向效果。人们在工作或科学研究中,遇到一些难题,如果沿着原来固有的思路去思考,易受到传统观念、思维定式的束缚,调换一下思维的角度,从相反的方向思考,有时会获得意想不到的新思路、新方法。逆向思维的核心是思维尽可能反常、求异、求新,两极相映、反观而求,“反弹琵琶”求解。

例如,在丹麦物理学家奥斯特发现电能生磁以后,英国物理学家法拉第想:“电能生磁,反过来,磁是否也能生电。”经过几十年的研究,终于创立了电磁感应原理。[1]

(3)换位思维。换位思维即在认识过程中,以转变主体的立场或方位来突破束缚主体的各种条件,以达到对事物全面认识的思维方法。

人们在社会生活中,各有自己的位置,位置不同观察问题的角度就不同,进而导致对同一事物的看法、做法也不同。换位思维就是将认识的主位立场从主位换到客位来思考,是主体认识从“自我”立场向“非我”立场的转化,当然转到“非我”立场并不是目的,最终还要转回“自我”立场。但是,经过否定之否定的转化过程,认识会大大提高一步。

3.对立互补思维在创新思维中的作用

首先,对立互补思维具有综合的作用。通过对立互补可以实现对立双方积极因素的有机融合,从而产生出整体的综合效应。例如,在科学上可以把对立的概念和思想统一起来,综合创造出全新的科学观念和思想。“两面神思维”就是这种典型。所谓“两面神思维”是美国精神病学家A.卢森堡概括有创造性成就人物的思维方式而提出的,他认为,“两面神思维所指的是同时积极地构想出两个或更多并存和(或者)同样起作用或同样正确的相反的或对立的概念、思想和印象”。“两面神思维”的实质就是一种从对立中去把握统一的方法。爱因斯坦在科学上的创造性跃进在于提出了“对立面同时起作用这样一种特殊概念”,他把光的波动性和它的对立面粒子性统一起来,实现了光学理论的跃进。

其次,对立互补思维具有优化作用。对立互补可以使事物的两极同时显现其存在的价值和意义,便于人们从中优化选择,这对于确定正确的决策方案具有重要意义。

最后,对立互补思维具有推进作用。对立互补的目标是把握事物诸方面的有机统一,实现对立双方的相互转化。因此,对立互补的结果必然是提高和发展。

(二)分析与综合统一法(www.xing528.com)

1.分析与综合概述

所谓分析是指在人的思维中把认识对象的整体分解为各方面、各个部分、各个要素。当人们面临一个复杂的、比较庞大的思维对象时,思维无法一次性把握其整体,这就需要将思维对象加以分析。分析的特点就是把思维对象加以分解、割裂、拆开,但分解、割裂、拆开的目的是为了找出它们的本质属性和彼此之间的关系。离开了对思维对象本质和结构的认识这个目标,单纯的分析就会造成认识的孤立性和片面性。

分析性的思维方法在西方近代自然科学中占据了主导地位,并对近代自然科学的发展起到了巨大的推进作用,与此同时也形成了西方哲学的分析传统。

所谓综合是指在思维中把认识对象的各个部分、各个要素以某种方式组合起来,从而形成对对象整体性的认识。综合方法的特点是认识的整体性,它是在分析的基础上把人们对各个部分、各个方面的认识联结起来,所以它的关键是如何联结。如果联结只是各个部分的机械相加,那么这种综合只是抽象思维的综合,辩证思维的综合则是要研究对象的各个部分、各个要素的相互联系和相互制约,在此基础上形成对对象整体的认识。

2.分析与综合的辩证统一

人类思维方法发展的历史看,分析法与综合法曾是互相分离的。科学家与哲学家都曾片面强调某一种方法。只有在现代科学和哲学的发展水平上,分析法和综合法才达到了辩证的统一。

分析与综合从认识的走向上看是相反的,分析是认识从整体到部分,综合则是从部分到整体,但二者在人的思维活动中又是互相依赖、互相渗透、互相转化的,因此是辩证统一的。

分析和综合是互相依存的。分析是综合的基础,综合依赖于分析。恩格斯曾说:“思维既把互相联系的要素联合为一个统一体,同样也把意识的对象分解为它的要素。”没有分析就没有综合。只有对事物进行精密的分析,才能达到对事物深入严整的综合认识。缺乏分析的综合,认识只能是抽象的、空洞的。反之,分析也依赖于综合,分析既以综合为先导又以综合为目的。人们在进行分析之前总是把现有的对对象整体的初步认识作为起点,否则分析也就无从进行。同时,分析的目的也是为了综合,离开综合,分析也就失去了意义。所以,分析离不开综合,综合也离不开分析。

分析与综合也是互相渗透的,即分析中有综合,综合中有分析。分析中有综合是说,在以分析为主的过程中要有小的综合。文章之道,有开有合。综合中也有分析,即在综合的过程中也有分析的因素。综合是在分析的基础上进行的,但人的认识不是一次完成的,在综合的过程中发现对某个侧面的认识还不够透彻,这时就需要再对其进行调查研究,进行分析。

分析与综合又是互相转化的。分析要向综合转化,因为分析的目的就是为了综合。分析所得到的局部认识必然要向整体性认识发展。反之,综合也向分析转化,即综合所得到的认识还要进一步向更深入的分析发展。人类的认识就是一个分析与综合、不断相互转化的过程,而每一次新的分析与综合都使人的认识更加扩展和深化,从而构成了人的认识螺旋式的上升运动。

3.分析与综合统一方法在科学创造中的意义

(1)分析与综合统一是科学研究的基本方法。分析方法追求认识的精密性、深刻性,综合方法追求认识的整体性,分析与综合统一的方法则把分析的精密性和综合的整体性统一起来,以认识的精密性深入认识的整体性,以认识的整体性发展认识的精密性。因此,在科学研究中要达到对事物整体性和深刻性的认识,就离不开分析与综合统一方法的运用。

(2)分析与综合在科学发现中的作用。任何科学发现都要从已有的相关知识中汲取营养,分析的作用就在于从大量的相关知识中汲取与解题有关的思想要素。科学家正是利用这些相关知识中的有效成分,才能在此基础上提出新的思想。而综合的作用则是将这些要素综合成一种新的观念或假说。科学发展的实际情况常常是这样:当科学事实与科学知识积累到一定程度时,需要从更宽的广度和更深的层次上揭示事物的内在统一性,这时就会有科学家通观全局,出来做综合概括工作,从而产生了重大的科学发现,推动了科学的发展。

(3)分析与综合在构建科学理论体系中的作用。科学理论体系是个概念的系统。构建科学理论体系就是将感性具体在思维中再现出来。在这个过程中,首先必须将研究对象的元素形态通过分析抽象出来,并形成各种抽象的规定,然后通过综合,依照事物的内在结构和层次,把它们逐步结合起来,以便形成科学的理论体系。这就是科学理论建立的从抽象到具体的过程,在这个过程中离不开分析与综合统一方法的运用。

(三)发散思维与收敛思维统一法

1.发散思维与收敛思维界定

所谓发散思维,是思维主体从不同方向、角度、侧面去思考问题,从多方面寻找解决问题的出路、办法和答案的一种思维方式。发散思维体现了思维的开放性、灵活性和创造性,是一种求异思维,不走老路,寻求变异。

发散思维的特点是多向性、变通性、开拓性。发散思维在思考问题时如同光源一样向四面八方辐射出去,使思维不局限于一种模式、一个思路,充分发挥思维的能动性。发散思维能够随机应变,变通的过程也就是打破头脑中僵化的模式的过程。发散思维不墨守成规,不满足于现有的思路,而努力从新的方向、新的途径去探索,力求使解决问题的办法和方案有所创新、有所突破。

收敛思维与发散思维是相反的,它是以集中为特点的一种思维方式。人们在思考和处理问题时,当从多方向、多角度、多侧面思考以后,把思考的结果和意见集中起来,从中寻求一个正确意见和解决问题的最佳方案,这就是收敛思维的过程。

收敛思维的特点是求同性和有序性。收敛思维要求人们从相同的方面去思考问题,并力图找出解决问题一致的措施和统一的方案。收敛思维要求人们思考问题和处理问题要有程序,先做什么后做什么,层次井然、有条不紊。收敛思维本身并不创新,但对已经设计出来的新方案,它会按照严格的程序进行审查比较,以确定其对目标实现的利弊。

2.发散思维与收敛思维的统一

发散思维是以“放”为主的思维方式,收敛思维是以“收”为主的思维方式,“放”和“收”显然是对立的。然而,发散思维和收敛思维又是同一思维过程中的两个不同的阶段,在人们思维过程中互相依存、互相转化,因此是对立统一的。

发散思维离不开收敛思维,发散思维要以收敛思维为基础,就是说发散思维过程是以历史上已有的思维成果为基础的。发散思维是多向性和开放性的思维方式,它对于创新非常重要。然而如果只发散不收敛,尽管可以发散出许多创造性的闪光火花,却不能统一起来形成集中的思维成果。没有收敛的发散思维,会使思维失控,陷于无序状态,成为混乱的思想。

收敛思维也离不开发散思维,思维发散是思维收敛的前提。收敛思维是以集中为特点的思维。而集中是在发散基础上的集中,没有发散也就无所谓集中,如果只有思维的收敛过程,而无发散过程,就会形成传统性、习惯性的思维,使思维陷入封闭、保守之中。这样就会对新事物和新领域视而不见,充耳不闻,扼杀思维的创造性和活力。

发散思维和收敛思维在思维过程中也是互相转化的。高中生在解题时,首先,必须打开思路,进行多方面思考和探索,在此基础上提出方案。其次,当思维发散到一定程度以后,便开始收敛一下,把思维理顺,把想出的方案、办法加以条理化,进行比较、筛选,确定解决问题的最佳方案、措施。最后,在新的基础上,再开始新的发散,进而在更高层次上进行收敛。科学思维就是发散、收敛、再发散、再收敛、再发散……循环往复以至无穷,波浪式前进,螺旋式上升,从而把思维推向更高水平。

3.发散思维与收敛思维统一在创新中的意义

发散思维的显著特点是求异、求新,它对培养人们的创新意识具有重要意义。没有思维的发散过程,就不会发现新事物、新领域、新方法,因而也就不可能有所发明创造。高中生在数学解题过程中思维发散面愈广,也就越能发现问题,一个思维封闭的人,是很难发现问题的。发现问题以后要解决问题,仍要继续发挥发散思维的作用,这就要从多方面、多途径寻找解决问题的办法。这时思维发散得越广,解决问题的办法越多,可供比较选择的余地越大,从而取得最佳解决方案的可能性也越大,其创造性也就从中发挥出来。

思维收敛的特点在于求同和有序,它要求人们善于归纳总结,找出解决问题的最佳方案,找出规律性的东西。收敛思维的优势是运用经验、程序去思考问题和解决问题。它以巨大的可容纳性凝结着人类思维的成果,把这些成果程序化、规则化。如果没有收敛性思维的集中过程,思维的发散就没有成果。

发散思维、收敛思维各有所长,要发挥其各自的长处,但又要防止片面性。既不能囿于发散思维,也不能困于收敛思维,一切照章程办事。而应把二者结合起来,共同发挥其积极作用。

人们在对思维的考察中,往往抬高发散思维的作用,贬低收敛思维的意义。实际上思维的发散和收敛过程是统一的。在实际思维中,应把二者统一起来,这才是现代思维的特点。

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