数学概括及在数学学习中的作用

1 / 5 数学概括及在数学学习中的作用 一、数学概括 数学概括是一种特殊的概括，这是由数学学科的特点所决定的。数学概括是在数学符号、数量和空间关系、数学对象和运算等方面的概括。它具有以下显著的特点： 1数学研究对象本身已是概括的产物我们知道，数学的研究对象是客观世界的数量关系和空间形式。它取自于客观世界，但却不是现实中的真正原型，而是从现实世界中概括出来的数学模型事物中的纯数量关系和空间形式。例如自然数、点、线、面等原始概念，就是从现实世界中概括出来的。 2数学概括具有层次性 数学概括 是在概括基础上所进行的再概括，数学是从原始概念开始，在此基础上进行新的抽象，从而得到概括程度更高的新概念。在数学中往往要进行一系列地、逐级地概括，由此可得到概括水平越来越高的概念、法则和方法。这恰是数学在抽象思维方面具有相对封闭性的原因所在。正如德国数学家汉克尔的生动描述：“在大多数的学科里，一代人的2 / 5 建筑为下一代人所拆毁，一个人的创造被另一个人所破坏，唯独数学，每一代人都在这古老的大厦上添加一层楼。”这表明数学的发展表现为明显的概括性质：它的每一次发展都把原来的数学作为某种特例包含在新的数学中去。例如数系的 扩张；中学里对三角函数的概括；从数列极限到函数极限的概括。从定理内容上也可体会出数学概括的层次性，例如数学归纳法定理。 3数学概括用数学语言来表述 数学概括的表述使用了特殊的语言体系特定的符号体系数学语言体系。而且这种表述形式贯穿于数学概括过程的始终。我们知道，语言是思维的载体。自然语言虽然可在一定程度上来表达数学，但却不能达到完美精确的程度，因此数学工作者在自然语言的基础上创造出了数学语言数学中特有的形式化符号体系。它是人类自然语言的进一步概括。有了数学语言，数学研究的思维过程和 结果就可精确简练地表出。 二、数学概括在数学学习中的作用 学生的数学学习，主要表现为数学知识、数学能力和数学思维活动的学习。 3 / 5 而所有这些学习都是以数学概括为基础，都离不开数学概括能力的支持与辅佐。 在此仅以数学能力的学习为例。中学数学教学大纲明确指出：“通过数学教学，要培养学生具有正确迅速的运算能力，逻辑思维能力和空间想象能力，从而逐步培养运用数学分析和解决实际问题的能力。” 在运算能力方面，欲达“正确迅速”目的，就需在各类运算中概括出相应的运算规律，将其归纳为一般形式。 数学概括在培养学生逻辑思维能力方面的作用也十分重要。逻辑思维是人类揭示客观世界的本质和规律的极其重要的思维活动，它几乎渗透到人类获取所有理论和新认识的每一过程，而数学则是体现逻辑最彻底的一门学科。学生在学习中遵循着数学的逻辑规律，他们从最基储最简单的数学概念出发，在这些基本概念的基础上进行概括，得到概括程度更高的新概念。例如：在初中，仅研究 0 360间角的三角函数，到了高中，通过角概念的推广和弧度制的引入，概括出任意角三角函数，并从集合和映射的观点出发加以研究。即在数学思想方法上也采用了概括性更强的更一 般的方4 / 5 法集合和映射的思想方法。由上述各例可看出，学生逻辑思维能力的形成和发展离不开数学概括，数学概括不仅影响着学生逻辑思维的形成和发展，而且决定着学生逻辑思维的水平和质量，概括水平越高，其逻辑思维的能力就越强。 数学概括在培养和形成学生的空间想象能力大小更是不可或缺。因为空间想象能力的形成不仅需要按部就班的逻辑推理过程，而且需要有猜想、想象、直觉等灵感思维的帮助，而直觉思维更离不开数学概括的支持，尽管它有时表现的并不那么直接，但却是头脑所积累的数学概括水平的综合运用，需要具备更高的数学概括能力。因 为在三维立体空间（现实空间）或更高维的空间（非现实空间）中考察数学问题时，它与空间的相关性增强了许多，它的位置关系，空间形式和数量关系都有了更丰富的内涵（与二维相比），这势必要求在数学概括上应具有更高的水平。例如，在平面内，对一个直角三角形的研究仅限于边、角关系的讨论，但在立体空间，除此以外（这种关系已经缩小到在同一平面讨论问题的范围）还存在着它与空间平面、空间直线的各种位置关系、空间形式及数量关系等。比如立体几何中的三垂线定理和逆定理，说的就是直角三角形的斜边与平面直线的位置关系，这种关系的寻找与确定就需 要更广泛的数学概括。 5 / 5 空间想象能力还表现在对现实空间中几何物体的数学发现上。例如人们对蜂房的数学发现乃至物理发现：蜂房底部菱形的锐角是 70，这个尺寸经推算知，在体积一定的条件下它可使蜂房