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教书的最高境界——教思维教思想(上)

有一句特别流行的俗话“内行看门道,外行看热闹”,那么,这里说的门道是什么?门道其实就是每个行当中能够体现其深层次的规律性东西。例如,一个学生数学好不好,最核心的东西是他是不是具有数学的思维方式。说得具体一些,就是他解决问题的方法是不是运用数学的思想、思维、方法、技巧和手段,而不仅仅是简单的模仿。

还有一种现象特别能够引起人们的关注,每当我们看到训练有素的现象时,我们总会肃然起敬的。例如,国庆阅兵的方队、国家跳水队的比赛、NBA的梦之队。那么,学生的学习能够达到训练有素的程度,其核心表现是什么,应该是思维有序,也就是说,学生面对问题时,他所想到的解决问题的方法是成套的、条理是清晰的、筛选过程是快捷的,具有了这样的素质,才能够说他达到了训练有素的程度。

我们先来看一个课本中的典型实例,用函数模型解决实际问题的思维流程图:

有了这样的思维流程图,学生运用函数模型解决实际问题时,相当于有了“法律”可以依靠,有了规律可循,解决问题的难度就会大大降低。

那么,数学的其它章节思维流程图可以推广吗?答案是肯定的。如果我们的教学活动围绕着教思维展开,那么,我们的教学境界就能够达到一个很高的程度。我们平时备课,或者进行教学设计就有章可循,就能够体现出整体性、规律性、前瞻性和时效性

我们平时教学难道就没有教思维吗?有!但是普遍运用的都是一种层次非常低的思维方法,是以模仿思维为主的思维方法。从小学、初中到高中,一种特别常见的教学现象是“题海战术”,与这种教学方法密切相关的思维方法就是模仿思维,我们还给它找出一个冠冕堂皇的理论“熟能生巧”。如果我们的教学仅仅停留在“熟能生巧”的程度,那学生的学习是非常累的。如果学生面对的系统比较简单,熟能生巧的学习方法是非常奏效的,比如,小学低年级,主要的学习方法是模仿思维,学生面对的知识很简单,聪明的孩子与不聪明的孩子的学习成绩区别非常的小,考98分可能就是班级中的30名左右了,98.5、99、99.5等分数,每个就可能有十来个人,智商比较差的学生也能够通过反复的练习达到熟练掌握的程度。这样的学习方法,到了初中就显得很累了,如果到了高中就非常非常的累了。原因是到了高中,学生所面对的任何一门课程都非常的复杂,采用“熟能生巧”的学习方法,要练习的习题是海量的,不累是不可能的!

从小学开始,哪一部分内容开始涉及比较高级的思维方法,可以提高学习效率呢,是应用题,具体地说是行程问题。在这部分内容的教学中,主要的思维方法有三种,一种是模仿思维、一种是分类思维,还有一种的方程思想。我们用思维流程图来展示一下:

第一种模仿思维的流程图,学生拿到题之后,审题完成之后,明白这是一道应用题,然后他在脑子中搜索所有做过的题目中有没有这道题,或者有没有与此题高度相似的(由于这部分内容相对来说,也还是比较简单),一般情况下,这种搜索是能够搜到所要的东西,至此,模仿搜索到的“例题”照猫画虎就可以完成解题过程。

第二种思维方法是分类思维的应用,教师在教学过程中将所授的行程问题分成若干个题型,小学包括初中的行程问题大致可以分成十个类型,教师在教学过程中强化的是分类的作用,讲透10道例题,学生以后再遇到行程问题,思考的核心是该题属于哪个类型,然后按照该类型的例题完成作业,相当于是在建立数学模型,其思维流程图如下:

第三种解题过程的思维流程图是运用方程思想来设计完成的。它具有非常广泛的示范性,可以说今后不论是初中、高中、大学乃至工作过程中遇到的列方程问题,都可以沿用此方法。

它的思维过程大致是:审题知道这是方程问题、设未知数、找等量关系、解方程。不论是学习过程中那个阶段遇到的方程问题,思维过程是相同的,不同的只是找等量关系的方式有所不同,这里顺便说一下行程问题的找等量关系的技巧,从路程方面找等量关系,包括路程的和与差;不行的话,从时间方面找等量关系,也包括时间的和与差;还不成,那就从速度方面找等量关系,包括速度的和与差。这些方面都找到了,总会有一个方面可以找到等量关系。其思维流程图如下:

比较一下这三种解题过程中所应用到的思维方法,第一种思维流程是低级的,是把所有做过的题目都作为例题,需要记忆的东西特别得多,实际就是简单的模仿思维;第二种思维流程是中高级的,需要记忆的东西比第一种大大的减少,它可以大大的提高学习的效率,这种思维实际上是运用了数学的分类思想,它使得人脑需要记忆的量大大减少,只需要记住整个范围所涉及的十个范例即可;第三种思维流程的高级的,它需要记忆的东西更少,它的适应面非常的广,具有很强的推广价值,这种思维实际上是运用了数学的方程思想,但它也是三种思维方法中相对较难掌握的。

话说得远一些,计算机模拟人工智能最大的障碍来自于“抽象思维”无法模仿。例如,我们大多数人可能都还记得美国一台名叫“深蓝”的电脑与世界棋王卡斯帕罗夫下国际象棋的事情吧,棋王竟然输给电脑了,但至今也没有一台计算机下围棋把围棋的世界冠军赢了,不要说赢世界棋王,就是一位市县级的高手也赢不了,其原因是下围棋需要应用抽象思维的地方太多。

那深蓝下国际象棋时采用的思维方法是什么呢?是模仿,更确切地说是比对。计算机深蓝在下棋之前,把几百年来所有高手的棋谱都输入到计算机内,每下一步棋,计算机都把这个局面与事先输入棋谱中的相同局面相比较,找出胜率最高的下一步与人对抗,如果你没有更优化的创新,输棋是必然的。当然,也存在另一种可能性,就是你下的棋,深蓝计算机中没有相同的步骤,它无法比对,此时此刻它下出的步骤,就有可能出现重大错误,你就有了赢深蓝的可能,只是这种可能性太小了。从棋可能下出的变化来看,国际象棋的变化比起围棋来要小得多,几百年来人们大致把可能的变化都下出来了,就是没有下出来,你还得知道那一种变化是没有出现过的,深蓝没有录入,这太困难了。虽然,计算机下围棋,也采用了相同的方法,但由于围棋的变化太多,计算机与人下围棋时,人下出的棋,计算机事先没有录入的情况很容易遇到,此时,计算机所下出的棋,没有棋谱可以参照,出现臭棋的可能性就很大,人赢计算机的概率也就很大了。

从这个角度来看,教书如果习惯于采用题海战术,实际上就是只教给学生很简单的思维方法——模仿思维,学生想要在考试中考个好成绩,考前需要记忆的东西实在是太多了,那学生学习显得非常的累也就在情理之中了。再说,现在的考试题目,都提倡创新,这类创新题目学生事先没有见过,类似于深蓝计算机中事先没有录入,学生要在考场上很短的时间内处理出现的新问题,考试成绩差就在所难免了。

现在,计算机采用了一种类似于分类思想的方法,进行自我深度学习,通俗地讲,就是自己与自己下棋,由于其自身的优势就是计算速度特别快,它一天下的棋,比人类有史以来所有人下的棋还多,它每天24个小时都在下棋,它如此聪明还如此勤奋,人们在这样的人工智能目前,只能俯首称臣!

注:此文原名《教书就是教思维》,不知何故被收录在百度文库、豆丁网。

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