1引言
極限不是數學分析課程的核心研究對象,但是它屬于數學分析中研究函數性質的奠基工程,換句話,它是數學分析課程的理論基礎,在數學分析中處于十分重要的地位,正如國外學者所言“極限是正確理解微積分和發展數學思維的最基本的數學概念之一.”因此,正確理解極限的概念并學會用極限理論分析、解決相關問題就顯得尤為重要.徐利治先生在課堂上引入極限概念時,常用李白的《送孟浩然之廣陵》詩“故人西辭黃鶴樓,煙花三月下揚州,孤帆遠影碧空盡,唯見長江天際流.”讓學生體會一個變量(孤帆)趨向于零(碧空盡)的動態意境.但是,如何才能讓學生準確理解極限定義的真諦,實踐證明,只靠形象思維是不夠的,還需要在極限教學中引入辯證思維方式,才能深入探索抽象的極限概念及相關理論.
辯證思維強調辨析、證明,強調根據客觀事物自身的辯證本質進行思維與分析,認為人們可以通過概念、判斷、推理等思維形式對客觀事物辯證發展的過程做出正確地反映,實際也就是對客觀事物辯證法的反映.辯證思維最基本的特點是將研究對象作為一個整體,從其內在矛盾的運動、變化及各個方面的相互聯系中進行考察,以便從本質上系統地、完整地認識其對象.人類思維的發展,一般都是由形象思維到抽象思維,再由抽象思維到辯證思維.可見,辯證思維是最高形式的思維運動,辯證思維方法是最高層次的科學方法.客觀上,辯證思維就是在辯證唯物主義基礎上,吸收了現代自然科學、社會科學研究方法的積極成果而形成的一種當代最科學的思維方式.研究并掌握這種思維方式,進而學會自覺地運用這種思維方式分析解決問題,對指導人們的實踐活動具有十分重要的意義.數學分析課程基本內容的學習與運用也不例外.
之所以辯證思維對人們有如此大的作用,就在于辯證思維是用全面的、聯系的、發展的觀點看世界,它從不同角度揭示了自然、社會和人類思維發展的一般規律.數學理論的產生和發展正符合辯證法闡述的事物發展的一般規律.恩格斯在《自然辯證法》中說:“數學中的轉折點是笛卡爾的變數,有了變數,運動進入了數學,有了變數,辯證法進入了數學,有了變數,微分和積分也就立刻成為必要的了.”由此,可得出辨證思維是微積分理論的一大支柱,與極限理論二者是緊密相連的,辯證法為極限理論的研究提供了良好的世界觀與方法論,對學生世界觀的形成和方法論意識的建立有著非常重要的意義.
2學生在極限理論學習中容易產生誤解的現狀及歸因
學生對極限概念的理解學習一直是數學分析教學的一個重要難題,教學中發現有相當多的學生對極限概念的理解首先容易產生誤解,進而影響到后繼內容的學習.具體來說,不僅影響對極限概念本身的理解,而且也影響對函數連續、可微以及無窮級數等的理解.因此,筆者結合自己極限理論教學實踐中對辯證思維的應用,對極限定義進行剖析,力求抽絲剝繭,層層推進,讓學生明白極限定義的抽象性,同時對極限理論中所隱含的辯證思維加以總結分析,旨在提高數學分析課堂教學的效率.
2.1學生在極限內容學習中容易產生誤解的現狀
數學分析具有高度的抽象性和邏輯性,并且數學分析的教學注重理論的完整性、知識的系統性和推理的嚴謹性,這樣長期以來的學習環境,使得一些學生態度上往往產生畏難情緒,主要表現在以下方面.
2.1.1學習極限內容的思維方法傳統
有較多的學生從思想上認為,學習數學就是靠教師教好,教師教得好,學生才能學得好,因此,學習數學的參與精神欠缺,這種情況多發生在一些剛入大學的新生在學習數學分析時,遭遇的第一難關就是極限的概念,學生在學習時總是感到云里霧里,不知所以然,特別是學生對極限的“ε-N”定義中的任意給定的ε的任意性與給定性迷惑不解,正是由于對極限概念的無法理解,造成了用概念證明數列的斂散性及收斂數列性質的障礙.
2.1.2學習極限內容的態度被動
學習極限內容的態度被動表現在,課堂上常常習慣于教師講,學生聽,缺乏主動學習的積極性.感到極限內容難學、乏味.加之客觀上有較多學生的邏輯思維能力和推理能力較差,學習積極性不夠,自學鉆研精神不強等,各方面原因使得學生對這門課程產生了恐懼心理,具體來說,學生學習中碰到的第二個突出的難題,即是分不清潛無限與有限的區別,常常把潛無限看成有限,因此在計算此類問題的極限時,錯誤不斷.
2.1.3分析、解決數學極限問題的能力甚差
由于以上問題的存在,使得一些學生平時學習被動,對極限概念的不理解也造成后續學習導數、積分、級數等概念時的極大困擾.長期問題累積,不求甚解,常常滿足于完成必須做的作業,很少就這個方面的相關問題展開討論、爭論等,從而導致分析、解決數學極限問題的能力甚差.以至于在考試中此類問題的出錯率過高.
2.2學生在極限內容學習中形成誤解的歸因
2.2.1過時的思維方法的影響
過時的、傳統的思維方法與學習方法的影響,這是導致問題出現最主要的一個原因.十多年中小學教學雖然經過教育改革,整體上變化很大,但是傳統的教師教,學生學單向信息傳遞的教學方法仍然存在.至今一些數學課堂上的教學,有的教師仍然采用的是靜止的、固定的觀點來分析研究問題,必然對學生造成一定程度的消極影響.進入大學后各方面的適應需要一個過程,加之數學分析課研究的是變量數學,采用的是運動的、變化的觀點來研究問題,由于學生在中小學所形成的學習思維方法是直觀的、靜止的,因而在大學開始接觸數學分析這類變化的新的知識體系時,就顯得慌亂不堪,茫然無措.
2.2.2未形成科學的學習態度
科學的態度是科學素養的重要內容,形成科學的態度,對于學生熱愛科學、積極投入科學學習過程發揮著很大的動力作用.剛入大學的新學生在知識結構方面有著重大缺陷,主要表現在中學生缺少辯證思維的系統知識,相對缺少對邏輯系統知識的掌握,同時中學數學很少涉及數學史知識,這樣就讓學生理解極限概念有了諸多不便和障礙.
2.2.3正確的學習動機未能及時強化
學習動機是推動學生學習的內部動力.大一新學生的數學思維能力方面存在一定差距,有待提高和升華.主要表現在新學生在直觀和形象思維能力上表現出優勢,比如對幾何意義的理解就很充分.但是,對抽象概念的理解和思維能力就相對欠缺,比如對極限概念的理解.諸多缺陷,需要數學分析教師想辦法在新的教學過程中,有意識、有步驟、有計劃地幫助學生完成思維方法的轉變,提高學生的思維能力,擴大和完善學生的知識面,促進新學生數學辯證思維的形成.
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