定義命題在邏輯,數(shù)學(xué)之美蘊(yùn)真味。語言嚴(yán)謹(jǐn)解疑惑,證明強(qiáng)度有深淺。隨著小學(xué)高年級(jí)學(xué)生逐漸接觸更多抽象概念,如何以一種既有趣又能引發(fā)思考的方式引入抽象思維,成為了教育工作者面臨的一大挑戰(zhàn)。正是在這種背景下,“奇趣”數(shù)學(xué)小課應(yīng)運(yùn)而生。這個(gè)系列旨在通過一系列精心設(shè)計(jì)的小課程,激發(fā)學(xué)生對(duì)抽象概念的好奇心,同時(shí)培養(yǎng)他們的抽象思維能力和語言表達(dá)能力。每堂小課限定時(shí)間為30分鐘,確保課程緊湊且高效,讓學(xué)生能夠在有限的時(shí)間內(nèi)獲得最大的收獲。之所以比正常的40分鐘數(shù)學(xué)課少10分鐘,目的就是給孩子更多的時(shí)間去思考、去探索、去回顧、去總結(jié)、去記錄,以便他們的思維不斷精進(jìn)。本課旨在通過趣味探索數(shù)學(xué)證明的奧秘,引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)抽象思維的殿堂。課程從“整除”的定義出發(fā),逐步引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)學(xué)證明的過程,并深入探討證明強(qiáng)度的差異。通過具體實(shí)例和生動(dòng)講解,學(xué)生將學(xué)會(huì)如何通過邏輯推理構(gòu)建證明,并識(shí)別不同強(qiáng)度的證明。課程不僅提升學(xué)生的數(shù)學(xué)表達(dá)能力,還激發(fā)他們的好奇心和探索欲,讓他們在數(shù)學(xué)的世界里展翅飛翔,感受邏輯與推理的魅力。 【注意】下面的課堂實(shí)錄只是模擬形式,歡迎感興趣的老師和家長在施教中提出寶貴意見。二、本課教學(xué)意圖、目標(biāo)及課堂實(shí)錄【高年級(jí)“奇趣”數(shù)學(xué)小課】適合小學(xué)生高年級(jí)學(xué)生。1.培養(yǎng)抽象思維能力:通過引導(dǎo)學(xué)生探索抽象概念(如整除、證明的不同強(qiáng)度),培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力,使他們學(xué)會(huì)從具體到抽象的思考方式。2.提高邏輯推理能力:通過具體實(shí)例講解證明的過程,幫助學(xué)生理解邏輯推理的重要性,并提升他們在解決實(shí)際問題時(shí)的邏輯思考能力。3.增強(qiáng)數(shù)學(xué)表達(dá)能力:通過讓學(xué)生參與討論、表達(dá)自己的想法,提高他們的數(shù)學(xué)語言表達(dá)能力,使他們能夠更準(zhǔn)確地表述數(shù)學(xué)概念和證明過程。1.知識(shí)與技能:學(xué)生能夠理解數(shù)學(xué)中的“定義”和“命題”的概念,并能夠進(jìn)行基本的數(shù)學(xué)證明;能夠掌握整除的定義,并能夠運(yùn)用定義進(jìn)行簡單的證明;能夠區(qū)分不同類型的數(shù)學(xué)結(jié)論(如引理、命題、定理、猜想)及其特點(diǎn);能夠理解證明強(qiáng)度的概念,并能夠識(shí)別不同強(qiáng)度的證明;2.過程與方法:學(xué)生能夠經(jīng)歷數(shù)學(xué)探究的過程,學(xué)會(huì)如何通過邏輯推理來解決問題;能夠通過合作學(xué)習(xí)和小組討論的形式,探索數(shù)學(xué)問題;能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)語言和符號(hào)來表達(dá)自己的想法和證明過程;3.情感態(tài)度與價(jià)值觀:培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的興趣和好奇心,激發(fā)他們對(duì)數(shù)學(xué)美的欣賞;能夠認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)不僅是計(jì)算,更是邏輯和推理的藝術(shù);能夠體驗(yàn)到通過努力探索數(shù)學(xué)問題的樂趣,并培養(yǎng)持之以恒的精神。師:大家好!歡迎來到今天的數(shù)學(xué)奇趣小課。上一節(jié)課我們已經(jīng)對(duì)“數(shù)學(xué)證明”進(jìn)行了有益的探索。今天我們繼續(xù)這一話題,今天我們探索的有趣話題是:“證明有不同強(qiáng)度嗎?”師:在數(shù)學(xué)的世界里,證明就像是一段精彩的探險(xiǎn)旅程。我們將要學(xué)習(xí)如何清晰地表達(dá)自己的想法,并通過嚴(yán)密的邏輯來構(gòu)建我們的數(shù)學(xué)城堡。準(zhǔn)備好了嗎?師:首先,我們要明白一個(gè)重要的概念——“整除”。同學(xué)們,我們要知道,所有的概念都要被“定義”出來才行。所以,我們需要給“整除”下一個(gè)定義,同學(xué)們,“定義”這個(gè)詞可不簡單,它是指對(duì)一個(gè)概念進(jìn)行精確的表述,這個(gè)定義是在后面可以用它來證明另外的陳述。那么如何定義“整除”這個(gè)概念嗎?(同學(xué)們剛開始還不適應(yīng),有點(diǎn)茫然)師:我來提示一下吧。當(dāng)一個(gè)數(shù)A可以被另一個(gè)數(shù)B整除時(shí),意味著什么呢?師:非常好!那我們能不能用數(shù)學(xué)的表達(dá)式來描述一下呢?生:可以用“A = k×B”,其中k是自然數(shù)。師:對(duì)極了!現(xiàn)在我們就可以有一個(gè)清晰的關(guān)于“整除”的定義了(出示):【定義】對(duì)于任意自然數(shù)A和B,只要A=k×B,且k也是自然數(shù),我們就說A可以被B整除。師:接下來,我們來看一看如何用這個(gè)定義來進(jìn)行對(duì)另外陳述的證明。說到證明,其實(shí)證明就如同講故事,它有一個(gè)開頭、中間的情節(jié)和一個(gè)結(jié)尾。我們現(xiàn)在知道了開頭,也就是定義;結(jié)尾是什么呢?師:沒錯(cuò)!這就是我們想要證明的陳述,我們把它叫做命題,比如(出示):【命題】如果A可以被B整除,并且B可以被C整除,那么A就可以被C整除。師:現(xiàn)在我們就請同學(xué)們說說如何通過一個(gè)上面的“定義”,以及一個(gè)“證明的過程”,來證明上面的命題是否正確呢?(老師板書這一過程)(同學(xué)們還不適應(yīng),有點(diǎn)茫然)師:我們不妨從定義得到一些啟發(fā),也把剛才命題中的假設(shè)變成一個(gè)表達(dá)式。比如“A可以被B整除”,如果用表達(dá)式怎樣表達(dá)呢?師:很好!同樣,“B可以被C整除”,這又意味著什么,該怎樣用表達(dá)式來表示呢?注意要用不同的字母,以免混淆。師:非常好,現(xiàn)在,我們把這些寫下來(板書):1. A可以被B整除,即A=k×B,其中k為自然數(shù);2. B可以被C整除,即B=j×C,其中j為自然數(shù)。師:把上面的兩條放在一起看,你又會(huì)發(fā)現(xiàn)什么了?師(提示),我們能不能把上面的兩條合并起來寫,表達(dá)出A與C的關(guān)系呢?生:噢,我明白了!如果A=k×B,并且B=j×C,那么A=k×j×C。師:沒錯(cuò)!而且我們知道k和j都是自然數(shù),所以k×j也一定是自然數(shù)。如果我們令m=k×j,那么我們就可以得到:A=m×C,其中m為自然數(shù)。生:根據(jù)剛才“整除”的定義,我們已經(jīng)證明了“A可以被C整除”。師:是的,我們確實(shí)已經(jīng)完成了證明!師:到這里,我們來小結(jié)一下。首先我們要對(duì)一個(gè)“概念”進(jìn)行“定義”,這個(gè)定義非常重要,它幫我們創(chuàng)建了精確的數(shù)學(xué)語言表達(dá),這樣我們就可以用它來“證明”另外的陳述(也即命題)了。而證明是一個(gè)論證、展示一個(gè)命題真實(shí)性的過程。證明可以采用多種方法,包括直接證明、反證法、歸納法等。我們剛才是直接證明,后面的小課我們還會(huì)學(xué)到其他證明的方法。師:上面的的“命題”是數(shù)學(xué)結(jié)論的一種。在數(shù)學(xué)中,不同的結(jié)論有不同的名字,比如“引理”、“命題”、“定理”、“猜想”等等。你們知道這些名字有什么區(qū)別嗎?師:很好!例如,“龐加萊猜想”和“黎曼猜想”至今還沒有被完全證明,但“費(fèi)馬大定理”雖然曾經(jīng)是個(gè)猜想,但在358年后終于得到了證明。師:現(xiàn)在,讓我們回到本課的重點(diǎn),來說說證明是有不同強(qiáng)度的。我們不妨從一些日常生活中常見的現(xiàn)象說起,比如“為什么三腳凳比四腳凳更穩(wěn)定”。這里有三個(gè)解釋,你們覺得哪個(gè)更令人信服?2. 因?yàn)槟惆阉哪_凳放在地上時(shí),其中一只腳可能會(huì)因?yàn)楸攘硗馊荒_高出一些而無法完全與地板貼合,這樣一來這個(gè)凳子坐起來就會(huì)沒有那么穩(wěn)固。3. 因?yàn)榻?jīng)過三維空間中的任意三點(diǎn)的平面有且只有一個(gè),而經(jīng)過三維空間中任意四點(diǎn)的平面可能并不存在。生:我覺得第三個(gè)解釋更好。因?yàn)榈谌齻€(gè)解釋提供了數(shù)學(xué)上的原因。師:是的,雖然第二個(gè)解釋確實(shí)更直觀,但第三個(gè)解釋為什么更好呢?生:好像跟數(shù)學(xué)有關(guān)。師:說到點(diǎn)子上了。第三個(gè)解釋,它的“證明強(qiáng)度”更高,所謂“證明強(qiáng)度”,就是指這個(gè)說法更有說服力,你們覺得是不是這樣呢?生:是的,這樣證明,更讓人信服了,數(shù)學(xué)原來這樣厲害??!師:再來舉一個(gè)日常中的例子。下面是為了證明“為什么八度音聽起來很悅耳嗎?”而說出的原因,你們又覺得哪個(gè)說法好呢?1. 因?yàn)榘硕纫舯举|(zhì)上是同一個(gè)音的兩個(gè)版本,所以它們組合在一起聽起來很和諧。2. 因?yàn)榘硕纫羰且环N天然泛音,所以當(dāng)你彈其中一個(gè)音的時(shí)候,比它高八度的和聲就已經(jīng)產(chǎn)生了。3. 因?yàn)楦甙硕纫舻牟ㄩL是低八度音的波長的一半,所以它們彼此不會(huì)干擾。生:我覺得第三個(gè)解釋更科學(xué),更有道理。生;第三個(gè)解釋從物理的角度解釋了為什么八度音聽起來和諧,也用到了數(shù)學(xué)的表達(dá)“一半”,這樣把更深層次的原因找到,讓我更加信服了。生:我也覺得第三個(gè)說法里面有數(shù)學(xué)的東西,比如“波長的一半”,還是數(shù)學(xué)厲害!師:非常棒!看來,通過這堂課的學(xué)習(xí),大家已經(jīng)不會(huì)再選第一個(gè)或第二個(gè)答案了,而且你已經(jīng)會(huì)使用老師剛剛說到的新的數(shù)學(xué)語言表達(dá)方式“證明強(qiáng)度”。同學(xué)們,當(dāng)我們掌握了一個(gè)新的數(shù)學(xué)語言時(shí),我們的表達(dá)力也更強(qiáng)了,也就是我們的“數(shù)學(xué)表達(dá)強(qiáng)度”更高了,是不是這樣呢?師:同學(xué)們,今天我們學(xué)習(xí)了通過“定義”概念來證明的命題(假設(shè)),也知道數(shù)學(xué)的結(jié)論有不同的樣式,證明的強(qiáng)度也有高下之分。希望大家能通過感受到數(shù)學(xué)的魅力——不僅僅在于計(jì)算,更在于它的邏輯和嚴(yán)謹(jǐn)。師:數(shù)學(xué)不僅是一門學(xué)科,更是一種思維方式。通過今天的課程,我們不僅學(xué)到了新的數(shù)學(xué)知識(shí),更重要的是學(xué)會(huì)了如何思考、如何推理。希望大家能夠繼續(xù)探索數(shù)學(xué)的奧秘,不斷挑戰(zhàn)自我,成為更好的自己。最后給大家布置三個(gè)數(shù)學(xué)任務(wù)(如下):查找資料,思考問題:為什么有些數(shù)學(xué)定理需要很長時(shí)間才能被證明?比如龐加萊猜想和黎曼猜想。請寫下你的想法,我們下次課分享。舉出一個(gè)日常生活中的例子,說明不同強(qiáng)度的解釋在其他領(lǐng)域的應(yīng)用嗎?(依照上面的三腳凳或音樂更悅耳)寫一篇小短文,解釋為什么三腳凳比四腳凳更穩(wěn)定或?yàn)槭裁窗硕纫袈犉饋砗軔偠?/span>命題:如果A可以被B整除,并且B可以被C整除,那么A就可以被C整除。如果A可以被B整除,則有A=k×B,其中k為自然數(shù);如果 B可以被C整除,即B=j×C,其中j為自然數(shù)。由1和2可知,A=k×(j×C)=k×j×C。由于k和j均為自然數(shù),k×j也是自然數(shù),設(shè)m=k×j,則A=m×C,其中m為自然數(shù)。
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