数学解题与解题理论
一、解 题 解题就是“解决问题”,即求出问题的答案,这个答案在数学上也叫做“解”,所以,解题也就是求出题的解.小至一个学生算出作业的答案、一个教师讲完定理的证明,大至一个数学课题得出肯定或否定的结论、一个数学技术用于工农业实际部门产生良好效益,都叫做解题. 我们说过,波利亚有一句脍炙人口的名言:“掌握数学就是意味着善于解题”,在这里,“解题”近于“掌握数学”的同义语了.确实,数学工作者每日每时都离不开解题. 解题是数学工作者数学活动的基本形式; 解题是数学工作者数学活动的主要内容; 解题是数学工作者的一个存在目的; 解题是数学工作者的一个兴奋中心. 需要指出的是,现代兴起的“问题解决”(Problem solving)比传统意义上的“解题”有了很大的发展,传统意义的“解题”注重结果、注重答案,而现代意义的“问题解决”则更注重解决问题的过程、策略以及思维的方法. 一个学生拿到一道习题之后,通过翻看习题集的答案得到了解决,当然这个答案是正确的,但能否认为他解决了问题呢?从“问题解决”的观点看来,回答是否定的.同样,一个教师讲解一条几何定理时,没有任何知识的发生过程,小黑板一挂,辅助线作好了,证明和盘托出了,也是一个不成功的“解题”.
“问题解决”有不同的解释,比较典型的观点可归纳为4种: 1.问题解决是心理活动 指的是人们在日常生活和社会实践中,面临新情境、新课题,发现它与主客观需要的矛盾而自己却没有现成对策时,所引起的寻求处理办法的一种活动.
2.问题解决是一个过程 美国全国数学管理者大会(NCSM)在《21世纪的数学基础》(1988)中,把“问题解决”定义为“将先前已获得的知识用于新的、不熟悉的情境的过程”.这就是说,问题解决是一个发现的过程、探索的过程、创新的过程.
3.问题解决是一个目的 美国全国数学管理者大会(NCSM)在《21世纪的数学基础》中认为:“学习数学的主要目的在于问题解决”.因而,学习怎样解决问题就成为学习数学的根本原因.此时,问题解决就独立于特殊的问题,独立于一般过程或方法,也独立于数学的具体内容.
4.问题解决是一种能力 即那种把数学用之于各种情况的能力.美国全国数学管理者大会(NCSM)把解决问题的能力列为10项基本技能之首.重视问题解决能力的培养、发展问题解决的能力,其目的之一是,在这个充满疑问、有时连问题和答案都是不确定的世界里,学习生存的本领. 上述各种看法,在形式上似乎并不一致,但它们有本质上的共同点,即在教学中为学生提供了一个发现、创新的环境与机会,为教师提供了一条培养学生解题能力、自控能力和应用数学知识能力的有效途径.
二、解题理论 传统意义上的解题,把“题”作为考察的对象,把“解”作为研究的目的.在很多情况下,对“题”的关心,对“解”的追求,超过对“解题”本身的注意.那些精明的数学成果所告诉我们的只是:“应用了什么数学方法”、“得到了什么数学结论”.而我们困惑的却是:“怎样应用数学方法?”“如何发现数学结论?” 本书认为,解题理论研究的对象是“解题(活动)”,它的基本任务是研究解题规律、回答“怎样学会解题”,基本方法是“分析解题过程”.所以,本书所理解的数学解题学是,通过解题过程的分析去探索怎样学会解题的一门学问.本书将讨论解题观点、解题过程、解题方法、解题策略、习题理论等专题.其中,将体现系统方法论的思想,并进行解题坐标系的探索. 为了方便,我们先对本书的基本名词予以集中描述.
1.解题思想 指解题者意识里的解题根据和解题方法.作为方法,它是最高层次的解题方法.解题思想与知识的不同之处在于:解题思想是解题开始的思想,知识则是解题终端的思想.
2.解题观点 是指对“怎样解题”、“为什么这样解题”的整体认识.它既是数学思想在解题实践中的应用,又是教学思想在解题教学中的体现.
3.解题过程 指人们寻找问题解答的活动.它通常包括从拿到题目到完全解出的所有环节与每一步骤.
4.解题程序 经过规范化而成为可操作的解题过程,称为解题程序.它是解题思想的最终形式,也是思想与动作的连接点.
5.解题坐标系 这是建立数学解题理论的一个模型.反映了数学化研究解题的一个愿望.
6.解题技巧 解决个别具体数学问题的手段、途径叫做解题技巧.
7.解题方法 解题适应面较宽,可反复运用的解题技巧叫做解题方法.
8.解题原则 几乎对一切问题都适用的解题方法叫做解题原则,就整个解题过程来说,它介于解题思想与解题方法之间.
9.解题策略 为了实现解题目标而采取的指导方针,它体现了选择的机智与组合的艺术,与解题原则属于同一层次. 有了这些基本名词,我们可以描绘出本书解题理论的初步框架与核心内容. |