“雙減”政策下初中生數(shù)學邏輯思維的培養(yǎng)

“雙減”政策的頒布和實施旨在為學生創(chuàng)造一個更輕松、更健康的學習生態(tài)，減輕來自學校和課外輔導的雙重壓力。

數(shù)學邏輯思維是理解和解決數(shù)學問題的核心能力。在課程時間受限的條件下，教師需要在課堂上創(chuàng)建更豐富的學習場景來吸引學生。考慮到這一點，教學案例著重探討了多樣化的教學策略，如通過引人入勝的情境設置和問題探索點燃學生的求知欲，從而帶動他們邏輯思維能力的提升。下面以“勾股定理”的教學為例進行說明。

一、教學目標

1.深化數(shù)學概念理解：掌握勾股定理的計算方法，理解其幾何意義和歷史背景；通過推導和證明感悟數(shù)學定理的嚴謹性和邏輯性。

2.發(fā)展問題解決能力：將勾股定理應用于解決實際問題，如測量、設計等。強化在解決問題時構建合理的解題策略和檢驗解題過程的習慣。

3.提高邏輯推理能力：培養(yǎng)基于已知信息提出假設，進行邏輯推理和證明的能力。通過勾股定理引出更多的數(shù)學邏輯訓練，如逆命題、逆定理等的探索。

4.激發(fā)學習興趣和自主探究：設計有趣的數(shù)學活動，如勾股磁貼、勾股定理拼圖等，在游戲中學習數(shù)學；能提出問題，并自主尋找答案，培養(yǎng)探究精神和獨立思考能力。

二、教學過程

（一）教學階段一：勾股定理的探索與發(fā)現(xiàn)

在這一階段，教師的任務是激發(fā)學生對勾股定理的學習興趣，幫助他們從直觀認知和實踐中發(fā)現(xiàn)勾股定理。

首先，教師可以通過故事來吸引學生。例如，“大家知道勾股定理嗎？這可是一個有著數(shù)千年歷史的數(shù)學定理。它的發(fā)現(xiàn)可以追溯到古埃及！”這樣的開場白可以激起學生的好奇心。

接下來，教師引入實踐活動：“今天，我們來做一個有趣的探究活動。大家分小組活動。每組會得到不同長度的繩子。你們的任務是使用這些繩子來構造直角三角形，并測量三邊的長度。”教師在分發(fā)材料的同時，確保每個學生都能參與到活動中。

活動開始后，教師巡視各組，鼓勵學生討論：“你們觀察到了什么現(xiàn)象？三邊的長度有什么特殊的關系嗎？”通過這種提問，引導學生注意到直角三角形的兩條直角邊與斜邊之間的特殊關系。

學生完成測量后，教師再次引導他們進行討論：“有沒有發(fā)現(xiàn)直角三角形兩直角邊的平方和與斜邊平方之間有什么規(guī)律？”此時，學生可能會提出自己的發(fā)現(xiàn)：“我們發(fā)現(xiàn)這兩條直角邊的平方和總是等于斜邊的平方！”這時，教師鼓勵學生，并引導他們進一步探索：“那么，這個規(guī)律是否適用于所有的直角三角形呢？我們怎么才能證明它呢？”

教師可以利用學生的這些發(fā)現(xiàn)來引入勾股定理的正式表述：“你們發(fā)現(xiàn)的正是勾股定理的內容。它告訴我們，在直角三角形中，兩直角邊的平方和等于斜邊的平方。”

此時，教師可以邀請學生進行更深入的探討，與學生進行對話交流：“如果我們現(xiàn)在有一個三角形，它的兩條邊分別是3厘米和4厘米，斜邊是5厘米，你認為這是一個直角三角形嗎？為什么？”學生通過計算和討論，確認這是一個直角三角形。

這一階段的關鍵是確保學生通過勞動實踐和探究活動親身體驗和發(fā)現(xiàn)勾股定理，而教師的作用則是通過適時的問題激發(fā)學生的思維，并引導他們找到正確的解決路徑。在這個過程中，學生的數(shù)學邏輯思維得到了鍛煉，同時對數(shù)學學科的興趣也得到了提升。

（二）教學階段二：勾股定理的理論證明與推廣

在勾股定理的教學中，第二階段的重點是讓學生理解和掌握定理的理論證明及其邏輯推理過程。教師需要呈現(xiàn)勾股定理的經(jīng)典證明方法，這不僅是對定理的深化理解，也是對學生邏輯思維能力的挑戰(zhàn)和提升。

首先，教師可以用多媒體展示歐幾里得的幾何證明方法：“同學們，我們來看一段視頻，看一下歐幾里得大約在公元前300年提出的勾股定理的幾何證明。你們覺得他是如何思考的呢？”視頻播放結束后，教師可以和學生進行對話：“你們能從視頻中總結出歐幾里得是如何證明勾股定理的嗎？”學生嘗試進行總結。教師根據(jù)學生的回答進一步解釋和澄清。

接著，教師鼓勵學生進行實踐：“現(xiàn)在，請你們小組合作，選擇一種方法，嘗試自己證明勾股定理。你們可以選擇使用幾何圖形，也可以嘗試用代數(shù)方法。不要忘了，證明過程中的每一步都需要邏輯清晰。”這個環(huán)節(jié)對學生的邏輯推理能力是一個考驗。教師在此過程中應該提供適當?shù)闹笇А?/p>

在學生動手嘗試證明的時候，教師可以走訪各小組，促進思維的碰撞：“你們是如何考慮這個問題的？你們的證明過程中有哪些關鍵步驟？你們是否考慮到所有可能的情況了？”通過這些提問，教師幫助學生理清思路，確保他們的證明過程是嚴密的。

為了強化學生的理解，教師可以介紹數(shù)學證明的基本要素：“在數(shù)學證明中，我們通常會用到哪些基本元素呢？它們又是如何互相聯(lián)系的？”通過解釋公理、定理、推論的關系，教師幫助學生建立數(shù)學證明的框架。

當學生完成證明嘗試后，教師可以進一步拓展勾股定理的應用：“我們已經(jīng)知道了勾股定理，那么它在現(xiàn)實生活中有什么用途呢？”這時，教師可以引入一些具體的應用場景，如建筑設計、工程測量等：“如果我們要設計一個斜坡，要確保斜坡的坡度既安全又穩(wěn)定，我們怎么利用勾股定理來計算斜坡的長和高呢？”通過與學生的互動對話，教師鼓勵學生結合具體的實例思考和應用勾股定理。

這一教學階段關鍵是，引導學生通過自主探索、合作討論和教師的點撥掌握數(shù)學證明的技巧和方法，并將學到的知識應用到實際問題的解決中。通過這種方式，學生不僅能深化對勾股定理的理解，還能鍛煉邏輯思維和創(chuàng)新能力，進而提升數(shù)學素養(yǎng)和解決問題的能力。

（三）教學階段三：勾股定理的實際應用與問題解決

隨著對勾股定理探索和理論證明的深入學習，學生已經(jīng)進入到教學的第三階段，也就是勾股定理的實際應用與問題解決。在這個階段，學生將把抽象的數(shù)學知識應用到真實的問題中，培養(yǎng)解決實際問題的能力。

教師：同學們，通過前兩個階段的學習，我們已經(jīng)對勾股定理有了深入的認識。今天，我們嘗試將它應用到實際問題的解決中。請看這個問題：假設你是一名建筑師，需要計算一個標準的樓梯的斜面長度，樓梯每一級的高是15厘米，寬是30厘米，有20級，那么，整個樓梯的斜面長度是多少呢？

學生：這就是一個直角三角形的問題吧，我們可以用勾股定理來計算斜邊。

教師：非常好，那我們該如何計算呢？請你嘗試一下。

學生：首先，知道樓梯的高就是20級乘以每級的高度，也就是20×15（厘米），那就是300厘米。同理，樓梯的寬就是20×30（厘米），也就是600厘米。

教師：你分析得很對，那么，斜邊的長度應該如何計算呢？

學生：我們設斜邊為c，那么根據(jù)勾股定理，c2= 3002+6002。然后進行計算，得到c大約是670厘米。

教師：很好，你已經(jīng)掌握了如何將勾股定理用于實際問題解決的方法。現(xiàn)在，讓我們來看一個更具挑戰(zhàn)性的問題。假設你是一名測量師，你需要測量一座塔的高度。你有一把卷尺和一個能夠測量角度的儀器，請問你會怎么做？

學生開始討論，教師引導學生思考如何利用三角形的性質以及勾股定理來解決問題。

學生：我們可以在塔的某個距離處測量和塔頂?shù)慕嵌龋缓笥眠@個角度計算塔的高。

教師：正確，這里我們可以使用三角函數(shù)來輔助我們的計算。請使用數(shù)學語言來描述你的解決方案。

學生：如我們測量的角度是θ，距離塔底是d米，我們可以用正切來表示這個角度與高的關系，也就是tanθ=塔的高度/d。據(jù)此，我們就可以知道塔的高度了。

教師：非常棒，你已經(jīng)展現(xiàn)出了如何運用我們學到的數(shù)學知識來解決實際問題的能力。這種應用能力對我們未來的學習是非常重要的。

在整個教學過程中，教師不斷地提出具有挑戰(zhàn)性的問題，并引導學生自主思考和解決問題。通過不斷的實踐，學生能夠將勾股定理靈活運用于各種實際情境中，從而達到鍛煉邏輯思維和實際應用能力的目的。

（四）教學階段四：勾股定理的深入探究與數(shù)學交流

教學階段四的目標是讓學生通過深入探究勾股定理，加強數(shù)學交流與表達能力，并在這個過程中培養(yǎng)獨立思考能力和創(chuàng)新能力。這個階段的活動設計為期數(shù)周，以保證學生有充足的時間進行研究、準備和實踐。

首先，教師會在課堂上宣布此階段的學習任務，即每個學生或小組選擇一個關于勾股定理的主題進行深入研究。教師會提供一份可能的研究主題清單，如“勾股定理在建筑設計中的應用”“探索勾股數(shù)的模式和規(guī)律”“比較不同文化中勾股定理的證明方法”，同時鼓勵學生提出自己的看法。

在主題確定之后，學生將進入研究和準備階段。教師安排時間講解如何進行學術研究，包括資料的查找、閱讀、整理和分析。同時，教師需指導學生如何撰寫報告和設計展示材料，確保其內容既專業(yè)又易于理解。

隨后的課堂時間中，學生在教師的指導下自主學習。教師巡回課堂，提供個別咨詢和幫助。假設一組學生在研究“勾股數(shù)的模式”，他們可能會遇到如何系統(tǒng)地分類和呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的問題。這時，教師可以建議他們——

教師：你們有沒有嘗試使用表格或圖表來展示不同的勾股數(shù)呢？這樣可以幫助讀者更清楚地看到其中的規(guī)律。

學生：我們嘗試過，但不知道如何選擇合適的圖表類型。

教師：好的，讓我們一起看看這些數(shù)據(jù)，討論一下哪種類型的圖表可以更好地展示你們的發(fā)現(xiàn)。

在準備階段的最后，教師會組織模擬報告會和同伴互評活動，引導學生在小范圍內進行實踐，并獲得反饋。例如，一位學生在模擬報告后可能會接到這樣的反饋：

學生：我覺得你講解勾股定理在建筑中應用的部分很有趣，但是你PPT里面的文字有點多，我沒來得及看完。

學生：謝謝你的建議，我會嘗試減少文字量，增加一些圖片或圖解。

最終，學生會在一次正式的數(shù)學交流活動中展示自己的報告或海報。在這個階段，教室會成為一個小型的數(shù)學博覽會場：學生相互參觀、學習和討論。教師在場提供支持。這個環(huán)節(jié)能提高學生的溝通和表達能力。

通過這樣的教學，學生不僅深入理解了勾股定理及其應用，還通過與同學的交流分享培養(yǎng)了批判性思維和公共演講技能。此外，學生對數(shù)學的興趣和自信心也能得到顯著提升，為未來的學術探究和跨領域合作打下基礎。

總之，盡管教學活動在一定程度上促進了學生邏輯思維能力的發(fā)展，但教師仍需調整和完善教學方法，以更有效地滿足學生的學習需要和潛能發(fā)展，這樣才能為學生提供更全面的數(shù)學學習體驗。

（作者單位：福建省三明市沙縣區(qū)第六中學）

編輯：常超波