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逻辑推理的形式范文1
【关键词】初中数学;逻辑推理能力;数学教学;教育形式;教育理念
引言
在初中数学的教育中,在教师的指导下进行数学学习已经是传统教育理念的一种必要的模式,但是,我们根据传统的教育形式的研究发现,针对学生们的学习状况,教师很难让学生们提升起学习的兴趣,在学习中也很难将学习的形式和学习的理念进行相应的提升,学生们在数学课堂中,主体性的地位得不到真正的体现,很容易产生消极懈怠的情绪,也不能将学生们的学习和核心素养进行进一步的发展。因此,教师在本文中就要不断的研究培养学生们逻辑推理能力的形成,帮助初中的学生们能在充满兴趣的数学课堂内探索数学的知识,并且能更好的促进学生们的创新思维和创造能力的发展,最终提升学生们的数学学习能力。
1.培养学生数学逻辑推理能力的意义
1.1提升学生们的数学核心素养的形成
在现阶段的教育环节中,要想更好地培养学生们的学习兴趣,在学生们的中间产生相应的影响,就要不断的将初中学生们的数学推理能力提升上来,更好的发挥学生们的实力,展示学生们的学习素养,促进学生们在学习过程中的提升和能力的开发。数学本身就是一门比较具有逻辑性和逻辑思维能力的学科,在数学复杂的知识的背后,逻辑推理能力显得尤为重要,是学生们核心素养展示的形式之一,也是学生们在学习的过程中,不断的传授数学的知识基础,促进数学能力的一个关键阶段,因此,培养初中生的数学逻辑推理能力,能更好的帮助学生们将学生们的数学抽象、逻辑推理、数学建模等数学核心素养培养起来,给学生们指引道路,在学生们的发展过程中,能更好的指引学生们在知识和技能的层面上,有一定的观察实践过程,促进学生们更好的将核心素养展示出来。
1.2展示学生们的学习积极性和主动性
在现阶段的初中数学课堂中,进行相应的数学体验,教师要不断的形成良好的教育形式,才能帮助学生们积极主动的参与到初中的数学课堂中来。如果能在初中的数学课堂中,进一步展示数学的逻辑推理能力,能更好的帮助教师们形成良好的核心价值能力,促进学生们的能力探究,帮助学生们形成探究的积极性和主动性,在积极地环节内进行相应的研究,促进学生们能主动的融入到初中的数学课堂中来,帮助初中的学生能更好的获得数学课堂的主动探究能力,促进初中生在良好的学习过程中,能面对数学教育的知识,展示出自身的逻辑能力,帮助数学展示获得良好的推理体验。
1.3能帮助数学课堂形成良好的氛围
在现阶段的数学教育课堂中,教师要想更好地帮助学生们通过逻辑推理能力的提升,展示学生们的主动性,教师自身就要不断地掌握更多的逻辑推理的方式,帮助学生们也能熟练地掌握数学中的逻辑推理方式,通过挖掘教材内部的形成,更好的促进融合,发展教材的特点,掌握教材的元素,更好的将数学课堂的浓厚氛围展示出来。利用当前的教育形式,一定要不断的将学生们的学习活力展示出来,做到学习氛围的形成,将数学课堂变成学生们逻辑推理大展台的过程,更好的活跃教师的教学氛围,将数学课堂变成生机勃勃,并且具有活力的课堂,帮助初中的学生能在数学课堂中获得更多的知识体验,促进学生们能更好的发展和进步。
1.4能更好的提升学生们的思维能力,促进其创新能力的开发
在现阶段的教学中,我们会发展,学生们学习能力的提升和学生们思维的展示和进步密切相关的,在传统的教育模式中,教师不能更好的帮助学生们形成良好的学习体验,学生们往往是跟着教师的步骤进行按部就班的学习,在思维活力的展示和动态的形成方面不能更好的进行相应的把握。但是,在现阶段的教学中,教师将学生们的逻辑推理能力在教学中逐渐的展示出来,能更好的帮助学生们形成良好的思维能力,促进学生们创新创造能力的展示,将学生们的创新创造能力更好的融合在当前的教育中,最终发展学生们的创新思维,落实学生们的学习动力,形成学生们的学习能力的开发和体验。
2.初中数学教学中学生逻辑推理能力的培养措施
2.1加深学生对基本概念的理解
初中数学在教学的环节中,针对每一章节的内容都有着不同的概念,在數学教学的环节中,也注重对数学概念的形成以及对数学概念形式上的学习,只有让学生们学会理解概念,掌握概念的相关内容,才能更好的帮助学生们理解数学背后的知识,才能将数学的知识的逻辑性和数学中所需要掌握的规律,更好的牢记心中,帮助学生们形成良好的逻辑推理能力,促进学生们在逻辑推理能力展示的过程中,更好的形成良好的学习依据,在学习中帮助学生们更好的体验逻辑顺序感,促进学生们能在理解深入的基础上,更好的准确分析相应的内容,促进学生们获得相应的知识体验。
例如,在人教版初中数学七年级下册第五章《相交线与平行线》这部分的内容学习中,涉及到的概念就比较多,在概念的驱使中,需要学生们理解的内容也是比较多的,要想更好的帮助学生们形成良好的学习态势,在学习中更好的形成良好的学习动力,并且在今后的学习之中能建立相应的逻辑推理能力,将相关的概念和内容进行相应的理解,教师首先就要将课本上所需要理解的概念进行汇总。比如,在“相交线”的概念中,其中有相交线、垂线、及其产生的同位角、内错角、同旁内角等,这些概念都是相互关联的,学生们能通过对概念的解读和推理,更好的判定什么是平行线,相交线和平行线是相对的概念,因此,教师要在基础的概念上下功夫,让学生们进行钻研,更好的利用线和角的关系,把握数学的知识,掌握推理的形式,促进数学知识能循序渐进的消化和进步。在此基础上,学生们根据学习的内容,能更好的形成良好的学习优势,并且在概念的分析上能有自己的逻辑性,在今后的数学教学中,教师能讲解一部分的概念,剩下的让学生们融会贯通的学习,帮助学生们形成良好的认知能力,促进学生们能更好的发展自己的技能,帮助学生们能更上一层楼。
2.2运用趣味性逻辑推理激发学生兴趣
学生们的学习兴趣在数学的学习过程中是非常关键的,能帮助学生们形成良好的认知态度,并且将丰富的课堂形式和课堂展示能力更好的利用教学的氛围展示出来,促进学生们的情感体验,展示学生们的学习兴趣,这是培养学生们逻辑推理能力的关键步骤。学生们一旦发现在数学课堂中的乐趣,就能深入的体会和研究,发现其中的乐趣,并且能更加深入的发挥数学的知识内涵,将数学的逻辑推理性更好的展示在当前的数学课堂中,发挥数学课堂的事例,展示逻辑推理的魅力,更好的发展学生们的探求欲望。
例如,在人教版八年級上册第十三章中“等腰三角形”这部分的教学中,教师能以趣味动手性的题目向学生们进行展示,促进学生们能产生学习的兴趣,教师可以给学生准备若干个如图所示的三角形,让学生们进行思考,如何只剪一刀就能把一个三角形纸片变成两个等腰三角形呢?教师一定要鼓励学生们动手剪一剪,试一试,让学生们探求成功的方式和剪法,然后把成功的剪法画下来,呈现在作业本上。
在此之后,教师能让学生们再剪出一些任意三角形,只剪一刀便将其分成两个等腰三角形,并且总结怎样的三角形剪一刀一定可以把其分成两个等腰三角形,让学生们自主的总结规律,这样不仅能将学生们推理的能力展示出来,还能通过动手能力的开发,帮助学生们建立学习数学的恶性去,并且展示学生们的逻辑探究能力。学生们最后能通过自己的逻辑推理,总结出三角形中只要有一个角是另一个的两倍或是三倍,就可以将它分成两个等腰三角形这样的规律,但是在此期间,也会有的学生会根据自己的经验提出疑问,我们要鼓励学生们提出疑问的过程,因为学生们只有能有问题,才能更好的通过自己的思考去解决问题。有的学生们会说一个三角形的三个内角分别为50°、100°、30°,这个三角形也满足一个角100°是另一个角50°的两倍,但是,它不能一刀剪得到两个等腰三角形。学生们会根据这个特殊的例子进行思考并且讨论,最终明白,如果一个角是另一角的两倍时,这个角不能是钝角,这个过程中,学生的数学逻辑推理素养不断的提高。
2.3开展逻辑推理专项训练
逻辑推理能力作为初中学生数学重要核心素养之一,对学生的提升很大,但其逻辑推理能力的提高需要长时间的练习及题感的累计,因此,初中的数学教师应开展逻辑推理的专项训练,使学生在解题过程中逐渐熟悉逻辑推理的运用。初中的数学教师应结合学生具体学习状况,精心设计一些题目或是一些题组,将其组织整合并争取一个月抽出一、两节课的时间进行训练。在训练结束后,要让学生提出问题并通过合作交流一起解决问题,进一步让学生的数学逻辑推理能力得到锻炼和提升,最终发展学生们的数学逻辑推理素养。
2.4开展各类数学活动渗透数学逻辑推理
数学的知识比较复杂,因此,学生们在进行学习的过程中,以及提升学生们的逻辑推理能力的过程中,教师能渗透不同的活动,帮助学生们积累学习的经验,掌握学习的方式。同时,在开展数学活动的过程中,要不断地让学生们进行交流和互动,让初中的学生们学生在相互交流的过程中能获取他人对逻辑推理的心得与体会,有利于自身经验的积累。
2.5创设教学情境,进行合乎情理的逻辑推理教学
情境教学的魅力是我们不容忽视的,在情境教学的基础上,教师要想更好的实现教育的目标,展示教育的活力,促进教育形式的发展,就要将新型的情景教学的形式更好的融合在当前的数学教学中,帮助学生们在合乎情理的情境推断中,促进学生们推理学习的形成,帮助学生们形成良好的学习体验,展示良好的学习节奏,借助一些道具或者是情境的手段,让学生们更好的融入到教学的情境中,营造一个良好的、轻松的学习氛围,在学习中更快的进入到当前的状态中,能真是的理解情境教学的形态,促进学生们对数学展示进行生动的转化,帮助初中的学生能在枯燥的数学课堂中寻找乐趣,并且能引导初中的学生们结合具体的情境展开学习的体验,通过合乎情理的教学形式和手段,锻炼学生的逻辑推理能力和逻辑的感知能力,促进学生们的发展。
例如,初中的数学教师可以在比较抽象的题目中创设问题的情境,让学生们通过问题情境的融入,更好的获得知识的体验,在知识的感知力度和知识的感知能力方面具有更大的发展。若,,且a+b-c=30,求a的值。这道题目学生们看到以后一定是非常迷茫的,没有思路,也没有想法,很多学生看到这类问题便犯愁,不知道问题的切入点在哪里,也不知道问题该从哪里开始入手。此时,教师应引导学生观察等式,让学生们根据等式的形式和内容进行分析,通过分析a,b,c有什么联系,让学生们自主的思考并且自主的推理,有的学生会想到:令=k,则可得a=7k,b=5k,c=2k。所以会出现下面的等式,a+b-c=7k+5k-2k=10k=30,k=3。又因为a=7k,所以a=21。在初中数学教师的引导下,学生在观察代数式的过程中,能逐渐的发现其中的等量关系,并利用一个字母表示,从而找到解决这一问题的关键。这是学生们逻辑推理能力形成和塑造的过程,也是在学生们的发展过程中更好的培养学生们的逻辑推理能力的形式和展现,能不断的促进学生们的发展。在解题的整个过程之中,能更好的提升学生们的观察能力和题目的解毒能力,将推理的合理性通过学生们的自助验证得出,帮助学生们有效的培养自身的逻辑能力。
2.6在运用知识的过程中,培养学生的逻辑推理能力
在初中数学的教学中,知识的运用能力是非常重要的,能更好的帮助学生们将数学知识和技能通过数学实践的形式更好的展示出来,并且能在数学解题以及今后的数学生活中,建立良好的数学应用能力,促进学生们逻辑推理能力的形成,将学生们的思维规律和思维的敏捷度更好的建立起来,更好的将数学的知识通过学生们的大脑展示出来,培养学生的逻辑推理能力。
例如,在人教版初中数学九年级下册第二十九章《投影与视图》这部分的教学中,针对投影的形式和三视图的直观概念,学生们在没有学习以前对概念以及内容都是比较陌生的,这时,教师能采用多媒体的形式,将不同物体不同方位的投影和三视图展示给学生们,让学生们能从其中找到相应的规律,并且在规律的体验中,更好的形成相应的内容,促进学生们的知识内化于心的过程,接下来,学生们就要针对这种空间的想象能力进行相应的逻辑推理,更好的将学生们的学习过程变成由特殊到一般的思维过程,加深初中学生对知识的理解,同时,也培养出初中学生的逻辑推理能力,更好的发展初中学生们的实力。
逻辑推理的形式范文2
关键词:逻辑推理演绎归纳类比教学策略
逻辑推理是由一个或多个判断推出一个新判断的思维过程,作为人的一种重要认知方式,一直受到心理学和教育学的关注。逻辑推理的心理机制、发展时期、影响因素等是心理学研究的热点课题,而培养学生的逻辑推理能力是教育的重要目标。本文对逻辑推理的相关心理学研究做一些简介,并由此得出对中学数学教学的几点启示。
一、心理学对逻辑推理的一些研究
逻辑推理包括三种形式:演绎推理、归纳推理和类比推理。对逻辑推理的研究主要围绕这三种形式展开。
(一)学生逻辑推理的发展研究
有研究表明,学生的逻辑推理能力随年龄增长而持续发展,在小学阶段有初步表现,在初中和高中阶段达到成熟。
李丹等人对儿童假言推理(一般有两种形式:一是充分条件的假言推理,它是一个充分条件的假言判断,即“如果……则……”;二是必要条件的假言推理,它是一个必要条件的假言判断,即“只有……才……”)能力的发展特点进行了研究。研究显示,儿童假言推理能力从小学三年级到初中三年级随年级的升高而增长,小学三年级开始已有初步表现,在小学六年级到初中一年级期间有一个加速阶段。其增长速度和水平,一方面受年龄阶段和推理格式的影响,另一方面也因对不同命题具体内容的熟悉程度而有所差异。这是由于假言推理中事物的因果关系具有复杂性,而儿童的辩证思维尚未成熟所致。总体上看,假言推理能力的发展时间要比直言三段论推理能力推迟一年左右。
李国榕和胡竹菁对中学生直言三段论推理能力的现状进行了调查。结果发现,学生的直言三段论推理能力在初中阶段发展较快,且每升高一个年级,其推理能力都有明显的提高;高中各年级之间,学生的推理能力虽有差异,但不显著;而由初中升入高中,学生的推理能力会有一个飞跃。而且,男、女学生之间的推理能力无显著差异,但理科学生的推理能力高于文科学生。此外,中学生在进行直言三段论推理时,对不同格式推理能力的发展水平并不完全一致。
全国青少年心理研究协作组于1985年对全国23个省、市初一、初三和高二学生的逻辑推理能力做了测试,内容包括归纳推理和演绎推理(又分为直言推理、假言推理、选言推理、复合推理和连锁推理)两类,同时还测试了辩证推理能力。结果表明,初一学生就已具备各种推理能力;三个年级之间,推理能力发展水平和运用水平都存在显著差异。此外,凡是需要调动感性知识的试题,学生解答起来就容易;反之,则感到困难;其中,归纳推理依赖学生感性知识的程度比演绎推理更高。
黄煜烽等人在全国19个省、市不同类型的学校随机抽取初一、初三、高二学生17098名,开展归纳推理和演绎推理的测试。结果显示,进入中学以后,学生基本上掌握了逻辑推理的常用规律,其思维水平开始进入抽象逻辑思维占主导的阶段;在整个中学阶段,学生的推理能力随着年级的升高都在持续地发展,在初二阶段尤其迅速;在整个中学阶段,归纳推理能力的发展水平要高于演绎推理能力;在演绎推理能力中,学生的直言推理能力发展较好,而连锁推理能力发展较差。
方富熹等人采用口头测试的方式,考查9—15岁儿童充分条件的假言推理能力的发展。结果表明,大部分9岁(小学三年级)儿童的有关推理能力已经开始发展,但水平较低;大部分12岁(小学六年级)儿童的假言推理能力处于过渡阶段;大部分15歲(初中三年级)儿童的假言推理能力达到成熟水平。在之后的进一步研究中,他们又发现,12岁儿童对充分条件假言推理有关规则的掌握,取决于他们形式运演思维的发展水平。
林崇德教授将中学生的论证推理能力分为四级水平(也可以看作四个发展阶段):直接推理、间接推理、迂回推理、综合性推理。研究发现,在正常的教育教学情况下,中学生的数学推理能力随年级升高而提升;初二和高二是推理能力发展的转折点,初二学生普遍能按照公式进行推理,高二学生的抽象综合推理能力则得到显著的发展。
(二)影响逻辑推理的因素研究
1.关于演绎推理。
张庆林等人的研究表明,在条件推理(利用条件性命题——通常为假言判断——进行的推理)中,推理的内容会影推理形式规则的运用,进而影响推理的过程和结果。这主要是由于日常生活经验会影响人们对具有实际生活意义的大前提的语义加工或心理表征,具体表现为对问题空间的影响;人们在不同的问题空间中进行分析和判断,就会得到不同的推理结论。这是一种直觉的推理形式。因此,人们在进行涉及日常生活的推理时往往会受到经验的影响。
胡竹菁和胡笑羽认为,推理行为是推理者在现有推理知识结构的基础上解决具有一定结构的推理题的心理加工结果。而演绎推理问题和推理者所掌握的有关推理的知识结构都由推理形式、推理内容两方面构成,进而基于形式和内容两种判定标准,提出了“推理题与推理知识双重结构模型”:推理行为会受到四个方面的影响,用公式表示为BR=f[IS(form),IS(content),KS(form),KS(content)],其中BR代表推理行为,IS(form)代表试题形式结构,IS(content)代表试题内容结构,KS(form)代表推理者所掌握的形式知识结构,KS(content)代表推理者所掌握的内容知识结构。
Senk研究了中学生在几何证明中的演绎推理表现,发现如果学生证明过程的书写能力比较薄弱,会影响学生的推理能力。
Jansson通过访谈,研究了初中生在假言命题、选言命题、联言命题、否命题等不同逻辑形式任务上的发展及先后层次结构。研究显示,学生缺乏处理那些正式、真实、有趣的“暗示”的能力,且同一逻辑运算的不同语言形式会对逻辑推理产生影响。
Hoyles和Kuchemann考察了学生假言推理能力的发展,指出在特定的数学情境中,对“暗示”的理解是否到位和演绎推理能否成功之间存在某种联系。
根据演绎推理相关的认知与脑机制研究,左、右脑在演绎推理中的功能差异主要表现为言语系统和视空系统在演绎推理中的不同作用,而且这两种系统对几种演绎推理类型的影响可能是不同的。不同性质的内容在影响被试推理过程时,所激活的脑区域是有差异的,如推理内容具体或抽象、推理材料包含更多具有显著情绪特征或社会规则的内容、形式逻辑规则是否与个体信念冲突等。因此,个体的知识经验、信念偏向等对演绎推理也有一定的影响。
2.关于归纳推理。
多数研究证明,归纳推理受到前提项目多样性的强烈影响,材料类别与概念范畴、属性特征及其呈现方式、推理形式、知识经验等因素都会对归纳推理产生不同程度的影响。而近年来,许多研究开始关注归纳推理的心理效应。根据归纳论断中不同因素对个体做出归纳结论时把握性大小的影响,归纳推理的心理效应主要分为三种:类别效应、属性效应、交互效应。当前,关于类别效应中多样性效应的研究较为集中,即人们意识到前提更加多样的论断具有更大的归纳推理力度,从而在归纳推理过程中倾向于寻找差异更大的证据来支持将要得出的结论。有研究结果表明,在适合的条件下,儿童在归纳推理中能够表现出多样性效应。
根据一些前提类别具有某一特征而推测结论类别也具有这一特征时,要推测的特征叫作归纳特征,结论类别具有这一特征的可能性程度叫作归纳强度。目前,对基于类别的特征归纳的解释主要有相似性解释和知识解释两类。相似性解释认为,人们的归纳推理能力基于前提类别与结论类别的相似性,并随着这种相似性的增加而增强。
王墨耘和莫雷提出关联相似性模型,即描述人们根据归纳特征关联项的相似性来做归纳推理的抽象模型。这一模型将特征关联知识与相似性整合到一起,认为基于关联相似性的归纳推理包含三个环节:首先寻找与归纳特征相关联的特征(即关联特征),然后比较评估结论类别与前提类别在关联特征上的相似性(即关联相似性),最后根据这种关联相似性程度得出结论类别是否具有归纳特征和在多大程度上具有归纳特征。这一模型还认为归纳强度的大小可用公式来预测:归纳强度=关联特征与归纳特征的关联强度×关联特征的相似性程度(即关联相似性程度)。
王墨耘和高坡通过实验验证了,归纳强度与关联相似性、关联相似性变化的影响效果与关联强度、归纳信心与关联强度之间均为正相关。
3.关于类比推理。
类比推理与类比迁移有关。已有研究表明,12岁以下儿童的类比推理能力不足,是由于他们所掌握的概念知识有限(特别是相对于类比推理任务的难度),缺乏类比迁移的动机。
除了自身年龄特征、知识经验、信念之外,工作记忆也是类比推理的重要影响因素。工作记忆是一种对信息进行暂时性加工和储存的能量有限的记忆系统,由语音回路、视空间模板和中央执行器三个部分组成。其中,语音回路负责以语音为基础的信息的储存和控制,它分为语音储存系统和发音复述系统两个部分;视空间模板主要负责处理视觉空间信息,它包含视觉元素(与颜色、形状有关)和空间元素(与位置有关);中央执行器负责各个子系统之间以及它们与长时记忆之间的联系,也负责主要资源的协调和策略的选择与计划。
唐慧琳和刘昌采用双因素实验设计,发现工作记忆是影响类比推理的重要因素:在图形类比推理中,主要有视空间模板中的空间成分、语音回路中的发音成分以及中央执行器的参与;而在言语类比推理中,则是视空间模板中的空间成分起主要作用。
此外,王亚南和刘昌通过数字推理测验,探讨了数字推理能力发展的心理机制,发现加工速度和工作记忆在数字推理能力的发展过程中都发挥着重要的作用,且工作记忆的作用大于加工速度;推测加工速度可能是年龄与工作记忆的中介,仅对工作记忆的发展起一种直接调节作用,而工作记忆可能对数字推理能力的发展起直接调节作用。
问题之间的相似性能够影响类比检索的过程,因而对类比推理也有重要影响:相似度越高,越能促进类比迁移。问题之间的相似性包括抽象原则、问题内容、实验环境三个方面。其中,抽象原則在正规问题中指公式,在无法定义的问题中指图式和深层结构;问题内容主要包括语义领域和表面元素两个方面;实验环境则包括实验过程中的背景、实验者和实验程序等。
二、对中学数学教学的启示
(一)关注发展关键时期,加强逻辑推理训练
逻辑推理的相关研究表明,中学生的数学推理能力随年级升高而提升;初二和高二是推理能力发展的转折点(关键期);假言推理能力在小学三年级到初中三年级之间随年级的增长而增长,在小学三年级已有初步表现,在小学六年级到初中一年级之间有一个加速阶段,在初中二年级普遍接近成熟水平;总体归纳推理能力的迅速发展在初一到初三阶段,演绎推理能力的迅速发展在初三到高二阶段。这些研究结论对数学教学的直接启示是,要关注学生逻辑推理能力发展的关键期,在关键期内加强对学生的逻辑推理训练。因为,如果错过了关键期,再要培养学生的逻辑推理能力,可能会事倍功半。
在小学阶段,数学学习的主要内容是理解运算法则,依据法则进行运算。这是典型的演绎推理,但是,依据的法则往往是单一的,而且推理的步骤很少。这符合小学生的认知规律。到了初中阶段,平面几何的证明成为数学学习的重要内容。虽然也是演绎推理,但与小学阶段有了明显的不同:依据的法则、定理较多,选用难度较大,同时,推理的步骤明显增多。如果初中生不能适应这种变化,也就是逻辑推理能力的增长没有与学习内容复杂程度的增加同步,就会造成学习困难——实践表明,初中往往是学生数学成绩分化的起始时期。因此,在这一逻辑推理能力发展的关键期开展有针对性的训练十分必要。
第一,保证一定量的推理练习。量变引起质变,这是一个简单的哲学原理。没有量的积累,何来质的改变?学习数学必须做一定量的题,这是一个硬道理。当然,一定量的推理练习并不意味着“题海训练”,可以理解为“题海训练”量的下限。也就是说,如果一个学生的推理训练达到了一定的量,那么他的逻辑推理能力就能实现质的提升。对“一定量的推理练习”的理解,还要注意这样两个问题。其一,量(的下限)不是一个统一的标准。不同学习能力的学生需要的训练量是有差异的:学习能力强的学生训练量可能小一些,学习能力弱的学生训练量可能大一些。其二,量与质是相关的。一个基本的观点是,一道高质量题目的训练功能强于几道低质量题目的训练功能。例如,让学生做一道有理数的四则混合运算题目,其逻辑推理训练功能明显强于让学生反复做几道同一类型的有理数加法运算题目。这两个问题正是教师在教学实践中需要研究的:如何针对不同学生的实际水平确定训练量的标准?如何编制高质量的逻辑推理训练题?
第二,协调发展多种推理形式。演绎推理、归纳推理、类比推理之间有一定的相关性,但更具有相对独立的特质。也就是说,不能指望通过一种推理能力的训练来带动其他推理能力的发展,专门的训练是必要的。
例1老师在黑板上写出了三个算式:52-32=8×2、92-72=8×4、152-32=8×27。王华接着写出了两个具有同样规律的算式:112-52=8×12、152-72=8×22。
(1)请你再写出两个(不同于上面算式)具有上述规律的算式;
(2)用文字写出上述算式反映的规律;
(3)证明这个规律的正确性。
本题题干分两次给出5个算式,启发学生在观察、认识的基础上,初步猜想。第(1)问引导学生举出一些例子(如112-92=8×5、132-112=8×6等),从而验证猜想。第(2)问引导学生将发现的规律做一般化描述:任意两个奇数的平方差等于8的倍数。第(3)问则要求学生给出形式化的数学证明。前两问都属于合情推理,最后一问则属于演绎推理。本题的解答过程中,既包含了对已知条件的观察、分析和类比,又包含了对规律的探索、归纳及证明,为学生进行合情推理和演绎推理提供了可能,能较为全面地培养学生的逻辑推理能力。
此外,本题条件还可以进一步简化,即不给出算式的结果,而让学生先自行计算52-32、92-72、152-32,再尝试寻找规律,从而给学生更大的探索空间。
第三,协调运用演绎推理方法。在演绎推理中,综合法和分析法是两种常用的证明方法。分析以综合为目的,综合又以分析为基础,二者互相渗透、互相依存。训练中,应当注意兼顾两种方法。
例2已知ABC中,∠ACB=90°,∠BAC=30°,求证:BC=1/2AB。
本题需要证明的结论是,一条线段的长度等于另一条线段长度的一半。教师可适当提示学生有两种证明思路:第一种是延长BC至原来长度的两倍,再证明其等于AB;第二种是缩短AB至原来长度的一半,再证明其等于BC。
针对第一种证明思路,可延长BC到点D,使得CD=BC(见图1),此时只需要证明BD=AB。教师可进一步提问学生如何证明,启发学生寻找BD与AB之间的关系,作出辅助线AD,使得问题进一步转化为证明ABD为等腰三角形。针对这一命题,学生很容易判断出可利用三角形全等来证明。至此,教师带领学生通过分析法得到了证明思路,学生也能较为顺利地写出证明过程。
针对第二种证明思路,可取AB的中点D(见图2),此时只需要证明AD=BC或BD=BC。教师可让学生自己尝试采用综合法证明:连接CD,根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,得出CD=AD=BD,再由∠B=60°,得到BDC是等邊三角形,进而得出结论。
(二)适当揭示逻辑规则,固化演绎推理思维
形式逻辑有专门的知识。在中学数学教学中,这些知识通常不是系统地讲授给学生的,而是学生通过数学知识的学习潜移默化地掌握的。但是,对有些逻辑知识,有必要做适当的介绍,以帮助学生形成清晰的思路,固化“言必有据”的演绎推理思维。
例如,判断的四种形式是全称肯定、全称否定、特称肯定、特称否定。学生必须理解它们之间的关系,否则,在推理时容易出现错误。
再如,直言三段论由大前提、小前提和结论组成,有四“格”,其中,第一格如下页图3所示(大前提必须是全称的,小前提必须是肯定的),第二、三、四格稍微复杂一些。中学数学中的演绎推理几乎都采用直言三段论的第一格。因此,学生必须理解清楚这个规则,方能正确进行演绎推理。
在学习演绎推理的初级阶段,有必要对学生进行推理过程的补充理由训练。一种方式是写出全部推理过程,让学生填写每一步推理的依据;另一种方式是给出有一些空缺步骤的推理过程,让学生补全推理过程,并写明理由。许多研究表明,这是行之有效的推理训练方式。
例3如图4,点E在四边形ABCD内部,AF∥BE,DF∥CE,求证:BCE≌ADF。
本题是一道常见的初中几何证明题,涉及平行线、平行四边形及全等三角形的有关知识,难度适中。教师可以让学生独立思考并给出证明,同时在每个步骤之后写清理由,如使用的定理、性质等,从而帮助学生理解其中的逻辑关系。在这一过程中,教师还要关注数学语言表述的准确性、严谨性、规范性,及时纠正学生出现的错误。
(三)设置合情推理情境,培养归纳类比能力
合情推理的实质是“发现—猜想—证明”。教学中,教师应根据学生的特点,充分挖掘教学资源,灵活创设合情推理情境,充分展现推理思维过程,培养学生的归纳和类比能力。
第一,情境要具有探究性。归纳和类比是探究中常用的推理;反过来说,只有通过探究活动,才能培养学生的归纳和类比能力。探究活动中,要完成的目标(要证明的结论)应该是不明确的,需要通过合情推理来发现。教师可以通过提问,启发学生思考,引导学生探究;通过设计问题链,引导学生逐步深入,完成目标。
例如,“余弦定理”的教学大多采用演绎推理的方式,利用向量法或几何法推导出余弦定理,但这种做法容易造成合情推理能力培养的缺失。对此,可采用“先猜后证”的方式,让学生先利用合情推理进行探究,再利用演绎推理加以证明,从而体现合情推理能力和演绎推理能力的共同发展。
具体地,可以从类比推理的角度设计。通过勾股定理的复习引入,然后提出下列问题:(1)勾股定理揭示了直角三角形三边的数量关系,那么一般三角形的三边是否有类似的关系呢?(2)勾股定理中的三边关系有何特点?直角三角形和任意三角形有何关系?(3)请同学们观察等式中的“abcosC”,我们以前似乎研究过这个量,它还可以怎样表示?(4)如果把这个式子中的量都用向量表示,应该是什么形式?(5)你能证明这个式子吗?(6)还有其他证明方法吗?从而引导学生类比、分析勾股定理的形式,猜想、证明余弦定理的形式。
也可以从归纳推理的角度设计。引导学生先研究几种特殊三角形的情形,再利用归纳推理的方法探究余弦定理。在这一过程中,将∠C为0°和180°的情况看作特例,更容易发现边长c与∠C的余弦函数之间存在一定的联系。
第二,情境要具有实验性。利用数学实验作为教学情境,能激发学生的学习兴趣,引导学生从中归纳出抽象的数学原理,培养归纳和类比能力。教师可以设计与教学内容有关的富有趣味性、启发性的数学实验,让学生在实验情境中探索规律,通过观察和操作提出猜想,再通过逻辑论证得到结论。
逻辑推理的形式范文3
关键词:全等三角形;图形全等变换;逻辑推理
逻辑推理指的就是人们结合现有知识水平推出未知内容的思维方式。逻辑推理主要包括归纳推理、演绎推理、类比推理。在数学教学中,逻辑推理能力指的就是人们可以利用自己的思维对数学问题与规律进行分析、推力、总结的能力,也就是学生利用数学基础知识,如概念、原理、公式等,对数学问题进行思考与解决。
一、从简单图形入手,引起学生的思考
在数学教学过程中,其概念、规律基本来源于生活,因此,在开展教学活动的时候,一定要利用一些简单、直观的图形,贴近生活,进而激发学生的学习兴趣,之后列举一些生活中的实例,让学生进行相应的思考,并且可以进一步明确全等的含义,导入课堂教学内容,实现学生的全面学习。比如,在课堂教学过程中,让学生思考同一底片冲洗出来的照片有什么特点?将一张纸对折之后,得到的两个四边形有什么特点?我们平常玩的风车有什么特点……通过列举一些生活中常见的图形,调动学生探究的兴趣与积极性,进而发现,这些图形均是可以进行重合的,此时,老师就可以导入全等形的概念,并且,让学生根据这个概念,列举生活中存在的一些全等形。在了解全等形概念之后,老师就可以说:“那么可以完全重合的三角形叫什么呢?”学生就可以进行推理得到,其为全等三角形。通过这样的引导,学生可以进行深入、全面的思考,进而实现新知识的导入,让学生在学到新知识的同时,也培养了自己的逻辑推理能力。除此之外,在学习进行思考的时候,可能会遇到一些问题,此时,老师一定要时刻了解学生的学习状况,及时给予一定的帮助,让学生可以展开全面、多角度的思考,这样才可以取得良好的教学效果。
在此教学过程中,老师一定要教会学生识图与作图,进而培养学生的逻辑推理能力。在课堂教学过程中,老师可以在黑板上画出一些图形,如图1所示,让学生进行思考,找出其中的全等形,并且自己也可以进行一定的绘制,这样不仅可以让学生学到相应的知识,还可以提高学生的动手能力,促进学生的全面发展。
二、通过动手实践,获得全等形的体验
根据逻辑推理的特点与要求,在教学平面几何知识的时候,一定要重视学生逻辑推理能力的培养,加强数学概念、定理、规律的学习,构建自己的知识体系,这样,在理论知识的基础上,就可以组织学生进行相应的动手实践,让学生对全等形具有全新的体验。并且动手实践也是理论学习的一种延伸,图2在教学过程中,一定要引起老师的重视。为了可以让学生对全等形进行深入的理解与掌握,可以让学生进行动手实践,亲身体验,这样就可以加深学生的记忆。比如,让学生自己剪一个带有30°角的直角三角形ABC,如图2所示,之后做∠B的角平分线,交直角边AC于点D,沿着BD边进行对折,此时,点C就交斜边AB于点E,之后沿着DE边进行对折,点A就和点B进行了重合,由此可以得出,BCD、BDE、ADE这三个三角形是全等的。通过学生自己动手实践,不仅可以培养学生的动手能力,还加深了学生的记忆,并且对三角形的相关知识也有了一种全新的理解,这样也就加强旧知识和新知识之间的联系,对培养学生的逻辑推理能力有着一定的积极作用。
除此之外,在课内外教学过程中,老师也可以积极组织学生进行一些动手操作活动,调动学生学习的积极性,让学生展开全面的学习。比如,老师可以组织一些竞赛活动,让学生动手剪一些全等形,并且规定相应的时间,看谁剪的多、剪的好,在得到比赛结果之后,老师对一些表现优异的学生提出表扬,对一些表现不好的学生,予以鼓励,帮助学生树立学习的自信心,让学生可以积极学习。通过此类活动的开展,可以让学生更加积极的学习,不仅可以提高学生的数学知识水平,还可以培养学生的动手实践能力,并且对提高学生的逻辑推理能力有着一定的帮助,是一种非常有效的教学方法。
三、通过动手尝试图形全等变换,形成直观感觉
在课堂教学过程中,老师可以利用多媒体课件展示,让学生利用相应的样板进行拼图,进而通过动手尝试图形的全等变换,得到一定的直观感受,加深对图形变换的了解,进而得到相应的结论。在学生动手操作的时候,老师一定要从旁给予适当的指导,让学生可以顺利完成学习任务,获取相应的知识内容。在进行图形全等变换的时候,主要包括平移、旋转、翻折等形式,老师就可以组织学生进行动手操作,让学生可以直观感受图形的变换。比如,如图3所示,一个矩形ABCD,其中AC、BD相交于点O,RtABC经过怎样的变化可以得到RtADC。此时,图3就可以组织学生进行动手尝试,拼出这样的图形,并且标注相应的字母,之后进行相应的操作,平移、旋转、翻折等尝试,最后得到结论:要想实现以上要求,需要将ABC围绕点O进行旋转180°,就可以得到ADC。除此之外,图形全等变换还包括平移与翻折,老师也可以设计一些教学活动,让学生进行这两方面的尝试,进而加深对图形全等变换的理解,并且掌握相应的全等知识,促进学生数学知识水平与素质的提高,实现预期的教学效果。
结束语:
总而言之,在初中数学教学过程中,老师一定要重视学生逻辑推理能力的培养,在“全等三角形”内容教学的基础上,全面提高学生的学习能力,促进学生数学逻辑推理能力的提高。在实际教学过程中,一定要从简单图形入手,让学生进行思考,明确全等概念,之后激发学生的学习兴趣,通过动手实践,获取全等形体验,并且通过全等形的变换,加深学生的直观感受,进而培养与提高学生的数学逻辑推理能力,实现学生数学素质的全面提高。
参考文献:
[1] 刘元扣.全等三角形的四种形体展示[J].中学生数理化(高中版・学研版),2011(04).
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一、重视基本概念和基本原理的教学
数学知识中的基本概念、基本原理和基本方法是数学教学中的核心内容。基本概念、基本原理一旦为学生所掌握,就成为进一步认识新对象,解决新问题的逻辑思维工具。如果没有系统的科学概念和原理的掌握作为前提,要进行分析、判断、推理等思维活动是困难的。
二、结合具体数学内容讲授一些必要的逻辑知识
在数学教学中,结合具体数学内容讲授一些必要的逻辑知识,是学生能运用它们来进行推理和证明。培养学生的推理能力,必须掌握逻辑的同一律、矛盾律、排中律和充足理由律等基本规律。教师应该结合数学的具体教学帮助学生掌握这些基本规律,使他们明了不能偷换概念和论题。要使学生懂得论断不能自相矛盾,在同一关系下对同一对象的互相矛盾的判断至少有一个是错误的;论断不得含糊其词,模棱两可,在同一关系下,对同一对象的判断或者肯定或者否定,不能有第三种情况成立。在数学证明过程中,必须步步有根据,每得到一个结论必须有充足的理由。
三、有计划、有步骤地进行逻辑推理的训练
数学推理既具有推理的一般性,又具有其特殊性。其特殊性主要表现在两方面。其一,数学推理的对象是数学表达式、图形中的元素符号、逻辑符号等抽象事物,而不是日常生活经验;其二,数学推理过程是连贯的,前一个推理的结论可能是下一个推理的前提,并且推理的依据必须从众多的公理、定理、条件、已证结论中提取出来。数学推理的这些特性会给学生在推理论证的学习中带来困难。有关心理实验表明;初一学生已初步掌握了普通逻辑的基本规律和某些推理形式,但必须依赖于生活经验的支撑。例如他们从“爸爸比妈妈高,妈妈比我高”的前提很容易推出“我比爸爸矮”的结论,但有些刚学习不等式的学生从“∠A>∠B, ∠B>∠C”的前提推得“∠C
1.在代数学习中,重视说理性练习。教师在教学中要注意把运算步骤和理论依据结合起来,是学生不仅知其然,而且知其所以然。同时可以进行适当的说理性训练,这样做可以使学生在说理的过程中养成寻找理由、言必有据的习惯。
例如,解方程(2x+1)-1=(5-x),并写出解方程的步骤和每一步的依据。
解:去分母,2(2x+1)-6=3(5-x),(等式性质)
去括号,4x+2-6=3(5-x),(分配律)
移项,4x+3x=15+6-2,(等式性质)
合并同类项,7x=19,(分配律)
两边同除以x的系数,x= (等式性质)
在每一步运算中明确运算依据,这实际上是寻找三段论推理中的大前提。初一学生通过这类练习,就会对了解他们具有了感性认识和初步体验。
再如,某汽车公司的汽车票价为单程票票价4元,周票票价为36元,张老师每星期一三五要乘汽车上班,搭朋友的车回家。问张老师应该买周票吗?请说明理由。
评析:该题目的是希望学生能说明一个清晰的推理过程中的依据。按照常规算法,张老师一个星期乘8次,买单程票需32元,而周票需36元,因此她不应买周票。但从另一个角度考虑,她也可以买周票。其理由是如果她周末外出乘车至少8元以上,那么买单程票总花费就多于36元,所以买周票能省钱。
这种类型的训练,可以从代数的运算过渡到几何推理打下良好的基础。
2.在平面几何教学中有层次地进行推理技能的训练。平面几何教学的任务之一,就是要训练和培养学生的推理技能,发展逻辑推理能力。对于推理论证技能的培养,一般可分几个阶段有层次地进行。
第一阶段:通过直线、线段、角等基本概念的教学,使学生能根据直观图形,言必有据地作出判断。
第二阶段:通过相交线与平行线以及三角形有关概念的数学,使学生能根据条件推出结论,会说出每一步论证的理由和依据,能用数学符号写出一个命题的条件和结论,初步掌握证明的步骤和书写格式。
第三阶段:在“全等三角形”学习之后,学生已积累了较多的概念、性质、定理,此时可以进行完整的推理论证的训练。通过命题证明,要求学生根据题目中条件与待证结论进行分析探索,建立一条连接条件与结论的逻辑通道,从而逐渐掌握推理技能。
第四阶段:在学生已初步掌握技能技巧的基础上,通过较复杂问题的求证,帮助学生掌握寻找证明途径的各种方法,以发展逻辑推理能力。
四、教学中重视探究过程的揭示
逻辑推理的形式范文5
综合性高校仅开设“逻辑学导论”在课程设置上,中国政法大学属于相对比较完善的,除了为本科生开设“逻辑学导论”之外,还开设了诉讼逻辑、法律逻辑和侦查逻辑等。但是一个学校的课程完善不代表整个中国的高校都具有这样的课程设置。一般的综合性大学的法律专业仅开设“逻辑学导论”这一门课程作为法律逻辑学的基本理论,同时在教材的选择上也不尽如人意。一方面受到课时数的限制,仅仅对逻辑学在法学中进行生搬硬套,这样的教学结果就是学生对逻辑学稍有理解,对法学理解也不是很深,在两者的结合上简直就是在云里雾里,摸不着头脑,这样的“人才”走向社会可以为社会带来怎样的效果呢?这种形式的授课,讲述的都是普通逻辑学的内容,没有突出法律的科学性,也没有深入考虑法律内部的问题,肤浅得很。
第二,对于法律和逻辑结合所产生的“法律推理”的讲述让人十分诧异,要么抛开法律讲推理,要么抛开推理讲法学,这样的课程设置简直让人发笑。有的人说“实质法律推理”也叫“辩证推理”。而事实上“实质法律推理”的根据并不是取决于推理的逻辑问题,而是推理之前的事实依据,应该属于“内容推理”。还有的教科书认为“个案适用推理”、“民事责任划归的推理”等其他责任划归推理都划归到法律逻辑学里。这种想法本身就是错误的,是对于概念的混淆。
第三,存在大量法律逻辑学属于不规范以及分类偏差的错误,这样的错误是由于不能坚持以“逻辑学”为研究基础,必然会把法律逻辑术语搞混,造成不规范和分类错误的情况。通过以上分析可以发现,对于法律逻辑学的教学在讲“法律辩证推理”时却去讲“实践推理”和“实质推理”,并且不重视法律逻辑学的法律的主体地位的情况,在进行法律逻辑学的讲授过程中需要进行纠正的。
二、法律逻辑学教学改革方案
通过笔者研究,在解决法律逻辑学教学中存在的问题上可以有以下几种解决方案。
2.1分清法律逻辑学和普通逻辑学的关系作为区分法律逻辑学和普通逻辑学的关系的方法,首先搞清楚普通逻辑学和法律逻辑学的整体和个体的关系,然后再加以区别,主要从以下几个方面:
2.1.1抽象和具体的关系显然普通逻辑学属于逻辑学中较抽象的问题,而法律逻辑学则属于抽象中的具体个例。
2.1.2理论和应用的关系普通逻辑学属于理论逻辑范畴,更多的是进行形式和方法的理论研究;法律逻辑学则更倾向于逻辑学在实际中的应用,而应用的正是普通逻辑学中的理论结合法学理论。
2.1.3广泛和个体的关系在普通逻辑学中并不涉及固定的应用领域里的个性化问题;法律逻辑学则必须应用到法律领域内的各种具体化的思维方式和思维方法。所以在讲授法律逻辑学的过程中既要讲授普通逻辑学的思维方法,又要讲授法学中对普通逻辑学的应用。在概念的讲述上既要讲述法律术语的主观规定与客观现实的矛盾,也要讲法律的稳定与灵活的统一,而判断的真假特征与判断的断定上更要明确法律条文的意义,同样的推理要注重法律辩证推理和形式推理的统一。
2.2解决法律逻辑学和法理学的关系在这方面对于法理学、法律方法论和法哲学等学科的理论成果要经过辩证判断之后吸收,再避免出现照搬其成果的情况。法律逻辑学必须坚持在法律逻辑研究基础之上的法律思维方法和法律思维形式。在进行法律辩证推理的讲解时不能完全不顾形式而只考虑内容,这都是一些普通综合性高校在法律逻辑学课堂上容易出现的错误。总之,这二者的关系不能是脱离开来的两个孤立部分,而应该是互相结合融为一体的两个相辅相成的关系。所以,采用这种逻辑统一的方式实现法律逻辑学术语的规范化是法律逻辑学教学改革内容中必不可少的一部分。
2.3重视“法律”在法律逻辑学中的特色目前大部分法律逻辑学课程中所讲述的都是普通逻辑学在法律工作中的应用问题,采用的方法大多是“案例分析+普通逻辑学原理”,这在整个法律逻辑学中是属于个体与整体的关系,目前的方法必须采用,但是仅采用目前的办法还远远不够。法律逻辑学的内容应该包括应用逻辑学和特殊逻辑问题在法律实践中的应用,这些情况中不仅有法律适用过程中存在的逻辑问题,还有法律逻辑规范中自身存在的逻辑问题。总之在教学过程中,应该多采用法律实践的研究形式提高学生的法律思维能力,明确法律逻辑学中法律的重要性。
2.4重视法律推理的地位既然是法律逻辑学就应该凸显法律推理的重要性,以法律推理为主要依据。根据逻辑学界的通用说法就是逻辑学就是推理学。尤其是法律逻辑学,更应该在重视法律的基础之上重视逻辑推理。事实上,法律推理是法律工作者在执法过程中广泛使用的法律思维方式,尤其是在法律事实明确、而法律动机不明的情况下,通过法律推理对案件进行分析和侦查的过程,对案件的认定存在必然关系。在具体讲授过程中,特别应该强调以下几点:
2.4.1法律推理的定义和特点只有弄清法律推理的定义和特点才能明确使用的适用范围。
2.4.2法律推理的种类通过对种类的详细描述,才能让学生了解在具体情况中应该采用何种方法和手段进行有效的推理。
2.4.3法律推理的要求对事实的可信性进行分析之后采用正当的形式和合法的手段进行法律推理是法律推理必须遵照的要求,以维护法律的公正性。
2.4.4法律推理的作用法律推理的使用可以弥补法律的漏洞,在案件侦查过程中可以找到正确的方向,从而实现司法公正。
2.5理论与实际相结合目前国内的学术氛围就是重理论而轻实际,这在学术探讨中无可厚非,但是大部分学校培养的人才是要到社会中去实践自己的理论,而不是去研究机构进行更深层次的研究的。这就造成大部分刚刚步入社会的学生空有一身理论而无法进行实践操作。所以在教学过程中一定要注意理论和实践的结合,这正是出于法律逻辑学的特点———经验性学科而得出的结论。经验在实际操作中往往会更胜于理论。
三、法律逻辑学的应用(密室逃脱策划方案)
3.1活动主题本次活动的主题就是通过实践教学提升学生的逻辑推理能力。
3.2活动目的“普通逻辑学”是一门关于思维的基本形式、思维方法及其发展规律的科学。为提高学生思维的准确性和敏捷性,它注重培养学生准确判断、精确推理的能力,因我院是培养执法工作者的摇篮,执法工作者需要有较强的逻辑思维素质,而且逻辑学来源于实践,最终也要回到实践中去,因此未来的执法工作者学习逻辑,更应该结合实际思考和体会。根据我院学生所学专业需要,培养学生逻辑推理实践应用的能力是有必要的,特在2012级本科大队开设“普通逻辑学”的实践活动,在学习理论知识概念、判断和推理的基础上,合理运用理论知识联系实际,最大程度地锻炼参加者的观察能力、逻辑推理能力、抽象思维能力,以及团队协作能力。
3.3活动过程
3.3.1准备工作人员准备:活动参与人员从2012级本科大队7个开设普通逻辑学科目的班级中选出20名学员分两次参加此项活动。活动地点准备:新疆警察学院北校区1号教学楼二楼全部行政班级教室(202~208)。(注:活动当天需学生处领导配合安排各区队教室)活动器具准备:根据设计关卡,列出项目活动器具清单,上交至基础部综合教研室教师处审核,统一配备。(注:因活动设计需要向警体训练部借用手铐)
3.3.2正式活动部分参加人员先聚集在一号教学楼阶梯101教室统一进行对本次活动的全面介绍和规则的学习,再随机分组,由每组负责学生分别带到202-209教室统一开始第一关:心有灵“析”、心心相印。活动中,所有参与学生必须在学习理论知识的基础上联系实践,紧密配合,能够在规定时间内,人人参与其中通过团队合作寻找线索,推理、联想、破解谜题获取最终密码,才能全部成功逃脱。随后由第一名逃脱的小组再进入终极关卡:越狱终极大Boss。最后评出逃脱最快、使用提示最少的小组为冠军进行奖励。此次活动,教师只是指导,学生自主设计密室关卡,不仅学生参与积极性很高而且还专门单设一间供邀请嘉宾闯关,让我部全体教师与学生同时参与活动,真实切身体会其中的奥秘。
3.4活动总结通过这种多样的实践教学活动,最大程度地锻炼参加者的观察能力、逻辑推理能力、抽象思维能力,以及团队协作能力。无论是推出了成功经验还是发现了存在的不足,都会对学院的本科实践教学模式产生积极的影响,这类实践教学活动可长期坚持下去,并在实践中不断改进和完善。
四、总结
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模糊逻辑控制(Fuzzy Logical Control)简称模糊控制(Fuzzy Control),是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。在传统的控制领域里,控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的关键所在,系统动态的信息越详细,则越能达到精确控制的目的。然而,对于复杂的系统,由于变量太多,往往难以正确描述系统的动态,于是工程师便利用各种方法来简化系统动态,以达成控制的目的,但却不理想。换言之,传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力,但对于过于复杂或难以精确描述的系统,则显得无能为力。因此尝试以模糊数学来处理这些控制问题。
如人工控制反应釜的釜内温度经验可以表达为:若釜内温度过高,则开大冷水阀;若温度和要求的温度相差不太大,则把水阀关小;若温度快接近要求的温度,则把阀门关得很小。这些经验规则中,“较小”“不太大”“接近”“开大”“关小”“关得很小”等表示温度状态和控制阀门动作的概念都带有模糊性。这些规则的形式正是模糊条件语句的形式,可以用模糊数学的方法来描述过程变量和控制作用的这些模糊概念及它们之间的关系,又可以根据这种模糊关系及某时刻过程变量的检测值(需化成模糊语言值)用模糊逻辑推理的方法得出此刻的控制量。这正是模糊控制的基本思路。
模糊控制理论发展至今,模糊逻辑推理的方法大致可分为3种,第一种依据模糊关系的合成法则;第二种依据模糊逻辑的推论法简化而成;第三种和第一种相类似,只是其后件部分改由一般的线性式组成。
由于模糊控制器的模型不是由数学公式表达的数学模型,而是由一组模糊条件语句构成的语言形式,因此从这个角度上讲,模糊控制器又称模糊语言控制器。模糊控制器的模型是由带有模糊性的有关控制人员和专家的控制经验与知识组成的知识模型,是基于知识的控制,因此,模糊控制属于智能控制的范畴。
可以说,模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型,以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法的数学工具,用计算机来实现的一种智能控制。
1 模糊控制系统的组成
模糊控制系统的基本原理图如图1所示。其中的核心部分为模糊控制器,由于模糊控制器的控制规则是根据操作人员的控制经验取得的,所以它的作用就是模仿人工控制。模糊控制器的控制规律由计算机的程序实现。其功能的实现是要先把计算机观测控制过程得到的精确量转化为模糊输入信息,按照总结人的控制经验及策略取得的语言控制规则进行模糊推理和模糊决策,再经去模糊化处理得到输出控制的精确量,求得输出控制量的模糊集作用于被控对象。因此,控制器的结构通常是由它的输入和输出变量的模糊化、模糊推理算法、模糊合成和模糊判决等部分组成。
2 模糊控制器的设计原理
模糊控制器结构如图2所示。模糊控制器主要由模糊化、模糊推理和模糊决策(反模糊化)3部分组成。模糊控制器的输入是实际量,经模糊化后转换成模糊输入。根据输入条件满足的程度和控制规则进行模糊推理得到模糊输出。该模糊输出经过模糊判决(反模糊化)转化成非模糊量用于过程的控制。
模糊控制器3部分的共同基础是知识库,它包含模糊化所用的隶属函数、模糊推理的控制规则及反模糊化所用的公式。和常规控制方法比较,模糊控制有其明显的优越性。由于模糊控制实质上是用计算机去执行操作人员的控制策略,因而可以避开复杂的数学模型。对于非线性、时变的大滞后及带有随机干扰的系统,由于数学模 型难以建立,因而常规控制方法也就失效;而对这样的系统,设计一个模糊控制器却没有多大困难。