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基礎知識是指地理學科的重要的地理事物、基本概念、基本原理和基本規律、基本的觀念和結論。它們基本上能夠體現地理學科的功能、能夠形成再生知識。它們與生活、生產緊密相關,并且多為考查的內容。學習地理知識,必須以一定的地理事實材料為基礎,否則就無法形成地理概念,認識地理規律和地理原理。
地理概念是反映地理事物一般的、本質特征的知識。是人們對地理感性知識所反映的地理事實的一般屬性進行抽象、概括等思維活動后,得出的反映地理事實的本質屬性的知識。一般來說,地理概念如同金字塔的基石,沒有明確的地理概念,就不可能很好地掌握地理原理和地理規律。
地理原理主要指“為什么”的知識。地理原理能夠幫助我們更廣泛、深刻地認識地理事物,解釋地理現象,幫助我們認識自己的生存環境,指導我們適應、合理利用、改造自然環境,解決實際問題。學習地理原理有助于我們運用普遍存在聯系的觀點、運動的觀點和環境觀、資源觀、人口觀等認識世界。
地理規律主要指地理分布規律。它是反映地理事物與空間位置之間必然聯系的地理知識。根據空間范圍及方向可以將地理分布規律分為三類。一類是地理事物的水平分布規律;一類是地理事物的垂直方向上的分布規律,如氣溫的垂直分布規律等;一類是地理事物在宇宙空間中的分布規律。學習地理分布規律有助于我們掌握地理事物的空間分布,并可以利用該規律分析一些地理現象。
對于上述基礎知識的學習和掌握,不是要死記硬背,而是要深入理解和具體應用。地理結業考試試題一般通過大量引用課外知識和豐富的社會素材,形成新的問題情景,構成新的問題角度,從而考查學生的學科能力。但是萬變不離其宗,其考查的落腳點依然是地理學科的基礎知識。值得注意的是我們必須將這些基礎知識理解與識記,并熟悉各知識點之間的內在聯系,形成自己的知識體系,以應對結業考試。
二、重新構建知識網絡
教學理論的研究表明,建立完整的知識結構體系要比掌握大量具體的零散知識更具價值。學生在復習過程中,比較偏重于掌握知識的細節,而忽略了對知識結構整體上的理解和掌握。由此而帶來的直接危害是降低了知識的智力價值,使獲得的知識難以成為今后深入探究的可靠基礎。
筆者認為,在教師指導下,學生在對知識整理加工的過程中,可以伴隨一系列思維活動,如分析、判斷、歸納、演繹、比較、分類、總結、概括、推理等,可以說這個過程也是思維綜合訓練的過程。經過這一過程可以加深對知識的理解、強化記憶,同時也可以發現問題、彌補漏洞、糾正錯誤。在對基本原理、規律的探究、發現、歸納和應用的過程中,吃透地理概念、地理原理和地理規律,既要知其然,更要知其所以然,達到舉一反三的目的。
三、認真把握好主干知識
地理主干知識是支撐學科的脈絡。在高中地理全面復習時,必須抓住主干知識,培養學生的邏輯推理能力。邏輯推理的能力就是思維能力培養的過程,也是考試考查的重點。邏輯推理能力是以大量的基礎知識為積淀的,如地理概念、地理原理與規律。能夠結合題目隨機調用頭腦中的相關知識儲備,結合具體情況展開邏輯推理。我們說這里的主干知識是指沒有它的支撐,這個學科就不能成立的知識。
四、別陷入“熱點問題”陷阱之中
在命題人員的眼里根本沒有熱點問題,如果一定要說熱點問題的話,筆者認為對于熱點問題的理解,應該把握四個基本原則來認識熱點問題。首先熱點問題必須能夠體現學科特點,其二是能夠結合課本相關知識,其三是能夠運用地理知識對其進行分析與評價,其四是要考慮其時效性,如果是過眼煙云的問題,就沒有討論的必要,而與生活密切相關的熱點問題才具有討論的意義。
筆者認為所謂熱點問題模擬訓練,可以看成是一種運用所學地理概念、地理原理與規律解決實際問題的練兵活動。一方面是進一步熟悉相關地理概念、地理原理與規律,另一方面是培養自己運用相關概念、原理與規律解決實際問題的能力。在高中地理總復習中,少而精的模擬訓練是必需的,沒有必要的訓練,考生見到考卷就會發懵。分析熱點問題的目的是為了檢查學生的學習效果,檢查教師的教學效果。只有講與練相結合,才會使學生加深對教材的理解。當然,如果將熱點問題搞到沸沸揚揚、草木皆兵的程度是不可取的。
一、理論物理學的重要方法
探索性的演繹法是理論物理學的重要方法。
在愛因斯坦看來,理論物理學的完整體系是由概念,被認為對這些概念是有效的基本原理(亦稱基本假設、基本公設、基本定律等),以及用邏輯推理得到的結論這三者所構成的。因此,理論物理學家所運用的方法,就在于應用那些作為基礎的基本原理,從而導出結論;于是,他的工作可分為兩部分:他首先必須發現原理,然后從這些原理推導出結論。對于其中第二步工作,他在學生時代已得到很好的訓練和準備。因此,如果在某一領域中或者某一組相互聯系的現象中,他的第一個問題已經得到解決,他就一定能夠成功。可是第一步工作,即建立一些可用來作為演繹的出發點的原理,卻具有完全不同的性質。這里并沒有可以學習的和可以系統地用來達到的的方法。科學家必須在龐雜的經驗事實中間抓住某些可精密公式來表示的普遍特征,由此探求自然界的普遍原理。
愛因斯坦指出,一旦找到了作為邏輯推理前提的基本理,那么通過邏輯演繹,推理就一個接著一個地涌現出來它們往往顯示出一些預料不到的關系,遠遠超出這些原理依據的實在的范圍。但是,只要這些用來作為演繹出發點原理尚未得出,個別經驗事實對理論家是毫無用處的。實際上,單靠一些從經驗中抽象出來的孤立的普遍定律,他甚至么也做不出來。在他沒有揭示出那些能作為演繹推理基礎原理之前,他在經驗研究的個別結果面前總是無能為力。
愛因斯坦把物理學理論分為兩種不同的類型,其中之一是“原理理論”。建立這種理論使用的是分析方法,而不綜合方法。形成它們的基礎和出發點的元素,不是用假設造出來的,而是在經驗中發現到的,它們是自然過程的普遍特征,即原理。這些原理給出了各個過程或者它們的理論表述所必須滿足的數學形式的判據。熱力學就是這樣力圖用分析的方法,從永動機不可能這一普遍經驗得到的事實出發,推導出一些為各個事件都必須滿足的必然條件。用探索的演繹法建立起來的相對論,就屬于“原理理論”。但是物理學理論大多數是構造性的。它們企圖從比較簡單的式體系出發,并以此為材料,對比較復雜的現象構造出一幅圖像。氣體分子運動論就是這樣力圖把機械的、熱的和擴散的過程都歸結為分子運動——即用分子假設來構造這些過程。當我們說,我們已經成功地了解一群自然過程,我們的思想必然是指,概括這些過程的構造性的理論已經建立起來了。愛因斯坦認為,構造性理論的優點是完備,有適應性和明確,原理理論的優點則是邏輯上完整和基礎鞏固。
相對論就是愛因斯坦自覺地運用探索性演繹法的杰作。它不僅以其革命性的新觀念和卓有成效的理論結果為人津津樂道,而且它所體現出的科學方法的新穎、精湛以及理論的邏輯結構的嚴謹,也令人嘆為觀止。愛因斯坦在創立狹義相對論(1905)時,他依據的僅僅是光行差現象和斐索實驗這兩個并不充分的實驗材料,著名的二階以太漂移實驗即邁克耳孫-莫雷實驗,對他并沒有直接影響。他主要通過對16歲時想到的“追光”思想實驗的沉思,對經典力學和經典電動力學基礎的深入考察,發揮了思維的自由創造,提出了兩個基本假設——相對性原理和光速不變原理(美國著名科學史家霍耳頓認為,在狹義相對論中,除了被提高為公設的兩個基本原理外,愛因斯坦還作了另外四個假定:一是關于空間的各向同性和均勻性,另外三個是定義鐘的同步的三個邏輯性質。霍耳頓的學生米勒后來指出,另外的四個假定也是兩個基本原理的必然結果,他們不是獨立的假設。然后,他以此為邏輯前提,接二連三地推導出了關于運動學和電動力學的結論,著名的質能關系式是他先前根本沒有料想到的,這些結論大大超出了兩個原理所依據的實在的范圍。廣義相對論(1915)的建立也是這樣。作為廣義相對論的兩個基本原理,即廣義相對性原理和等效原理,前者是愛因斯坦基于把相對性原理貫徹到底的信念(從慣性系推廣到加速系)提出的,后者是依據厄缶實驗(慣性質量等于引力質量)和升降機思想實驗提出的。
在1905年,由于愛因斯坦采用了探索性的演繹法,從而使他能夠高屋建瓴、勢如破竹,一舉砍斷了哥爾提阿斯死結(哥爾提阿斯是古代夫利基阿國王,相傳他曾把自己的車乘的轅與軛用繩結系住,死得無法解開,聲言能解開此死結者,得以結治亞細亞。這個死結后來被亞歷山大大帝用劍砍斷),開拓了一個奇妙的新世界。那些惱人的以太漂移實驗,那些使人迷惑不解的單極電機電動勢的“位置”問題,在愛因斯坦的理論體系中已根本不成其為問題。但是,同時代的博大精深的科學大師,諸如洛倫茲、彭加勒,卻熱衷于同邁克耳孫-莫雷實驗等以太漂移實驗打交道,迷戀于做出種種構造性假設,建立他們的構造性理論——電子論和電子動力學。例如,洛倫茲1904年的著名論文盡管聲稱是以“基本假設”而不是以“特殊假設”為基礎的論文,但事實上卻包含有11個假設:假設有靜止以太,假設靜止電子是球形的,假設電子的電荷分布是均勻的,假設電子的全部質量都是電磁質量,假設運動電子收縮,假設電子之間的作用力與分子力相同等等。洛倫茲和彭加勒雖說走到了狹義相對論的大門口,但他們并沒有打開這扇大門,其原因固然是多方面的。從方法論上講,就在于他們運用的是傳統的經驗歸納法,而沒有采用探索性的演繹法。在當時的科學發展的形勢下,僅靠個別的經驗事實進行歸納,是建立不起什么嶄新的理論的。洛倫茲、彭加勒的電子論和電子動力學固然富麗堂皇,但畢竟只是經典物理學的最后的建筑物。它們雖然包羅萬象,可是由于不適應科學發展的總趨勢,最終還是被人們遺忘了,僅有歷史的價值。
二、采用探索性的演繹法是科學發展的必然趨勢
從文藝復興到19世紀的經典科學,一般稱為近代科學。在科學史上,這個漫長的時期主要是積累材料和歸納材料的時期。與這一科學發展狀況相適應,產生了經典的科學哲學,它始于弗蘭西斯•培根的歸納主義。培根認為,科學的發展是從個別上升到一般,從經驗歸納出理論。他比喻說,只要及時采摘成熟的葡萄,科學的酒漿就會源源不斷。到19世紀,整個科學一般說來還沒有擺脫這種“原始”狀態,因而經典科學哲學能夠得以通過穆勒之手發展成為更完備的經驗論形態,經驗歸納法依然是正統的科學方法。
在物理學領域,這個時期的最大成就是牛頓力學和麥克斯韋的電動力學。牛頓力學雖則是超越了狹隘經驗論的人類理智的偉大成就,但它又同人們的日常經驗密切相關。力學中的許多概念都比較直觀,可以直接在現實生活中找到某種原型。這種狀況掩蓋了基本概念和基本原理的思辨性質,甚至牛頓本人也深深陷入這一幻覺之中。他一再聲稱他“不作假設”,實際上卻作了許多假設,他要求人們“必須把那些從各種現象中運用一般歸納法導出的命題看作是完全正確的”。19世紀的經典物理學也具有現象論和經驗論的特征:它盡量使用那些接近經驗的概念,因而在很大程度上必須放棄基礎的統一性。熱、電、光都用那些不同于力學量的各個狀態的變數和物質常數來描述,至于要在它們的相互關系以及同時間的相互關系中去決定全部變數的任務,主要只能由經驗來解決。麥克斯韋及其同代人,在這種表示方式中看到了物理學的終極目的,他們想像這個目的只能純粹歸納地從經驗得出,因為這樣所使用的概念同經驗比較接近。從認識論上看,穆勒和馬赫大概就是根據這個理由來決定他們的立場的。總而言之,這個時期的科學家和科學哲學家大都以為,“理論應當用純粹歸納法的方法來建立,而避免自由地創造性地創造概念;科學的狀況愈原始,研究者要保留這種幻想就愈容易,因為他似乎是個經驗論者。直至19世紀,許多人還相信牛頓的原則——“我不作假設'——應當是任何健全的自然科學的基礎。”
但是,在某些個別的科學部門,已經悄悄地透進了新時代的曙光;尤其是非歐幾何學,它仿佛故意向經驗論示威一樣,以毋庸置辯的方式顯示了理性思維的強大威力和奇妙作用。彭加勒正是在《科學與假設》中通過對非歐幾何學的深入研究以及對經典力學和經典物理學的慎密考察揭示出,科學的基本概念和原理不是經驗的直接歸納,而只能以經驗事實為指導,通過精神的自由活動(其產品即約定)來創造。通過研讀彭加勒的科學哲學著作,尤其是通過創立狹義和廣義相對論的科學實踐,使愛因斯坦清楚地看到,人們可以在完全不同于牛頓的基礎上,以更加令人滿意和更加完備的方式,來考慮范圍更廣泛的經驗事實。但是,完全撇開這種理論還是那種理論優越的問題不談,基本原理的虛構特征卻是完全明顯的,因為我們能夠指出兩條根本不同的原理,而兩者在很大程度上都同經驗相符合。這—點同時又證明,要在邏輯上從經驗推出力學的基本概念和基本假設的任何企圖,都是要失敗的。愛因斯坦還清楚地看到,相對論是說明理論科學在現展的基本特征的一個良好的例子。初始假設變得愈來愈抽象,離經驗愈來愈遠。另一方面,它更接近一切科學的偉大目標,即要從盡可能少的假設或者公理出發,通過邏輯的演繹,概括盡可能多的事實。同時,從公理引向經驗事實或者可證實的結論的思路也就愈來愈長,愈來愈微妙。理論科學家在他探索理論時,就不得不愈來愈聽從純粹數學的、形式的考慮,因為實驗家的物理經驗不能把他提高到最抽象的領域中去。正是科學發展的這種理論化趨勢,使愛因斯坦認識到:“科學一旦從它的原始階段脫胎出來以后,僅僅靠著排列的過程已不能使理論獲得進展。由經驗材料作為引導。研究者寧愿提出一種思想體系,它——般地是在邏輯上從少數幾個所謂公理的基本假定建立起來的。”他進而指出:“適用于科學幼年時代的以歸納為主的方法,正在讓位給探索性的演繹法。”
三、愛因斯坦大膽運用探索性的演繹法的直接動因
只是在廣義相對論建立之后,愛因斯坦才把探索性的演繹法作為一個方法論原則從理論上加以論述。可是,早在創立狹義相對論時,他就在研究中大膽運用這一科學方法了,并在思想上對它已有比較深刻的認識。促使愛因斯坦大膽運用探索性的演繹法的直接原因有兩個:其一是赫茲、玻耳茲曼、彭加勒等人的思想影響,其二是當時的物理學現狀使得他不能不那樣做。
在聯邦工業大學期間(1896~1900),愛因斯坦自學了赫茲、玻耳茲曼等科學大師們的著作。赫茲在他的名著《力學原理》(1894)中試圖重構力學,為此他僅利用空間、時間和質量三個原始概念。赫茲的力學體系建立在通過科學家個人的“內在直覺規律”從經驗引出的公理之上,它能夠導出經驗預言。赫茲認為“內在直覺規律”的功能像“康德意義上的先驗判斷”一樣,并且聲稱他的力學重構是演繹系統,與牛頓的《原理》(全稱《自然哲學的數學原理》)有許多相同的風格。在這個公理體系中,我們可以推演出與我們的觀察記錄相對照的可檢驗的結論,依據該結論與可觀察的世界一致還是不一致,來決定這個體系是否正確。盡管愛因斯坦不贊同赫茲的隱質量概念和“把自然現象追溯到力學的主要定律”的長遠目標,但是赫茲強調公理描述的威力卻給他留下了深刻的印象。這種公理描述與其說在經驗材料上預言理論結構,倒不如說在公理和直覺上預言理論結構。
愛因斯坦也自學了玻耳茲曼的《力學講義》(1897)。在該書中,玻耳茲曼把力學作為物理學的核心,愛因斯坦當然不會同意這種看法的。但是,玻耳茲曼重構力學的方法的下述特點,一定會強烈地震撼愛因斯坦敏感的心弦:“恰恰是力學原理的不明晰性,在我看來不是同時以假設的智力圖像為起點而得到的,而是從一開始就以與外部經驗相聯系的嘗試而得到的。”玻耳茲曼的意思很清楚:力學原理的不明晰,在于經驗歸納,而不在于智力圖像。玻耳茲曼的“智力圖像”概念比赫茲的“外部對象的圖像或符號”更自由,愛因斯坦可能山此注意到,力學的發展已使原理凌駕于經驗材料之上。
彭加勒在《科學與假設》(1902)中對約定主義的論述,對愛因斯坦的探索性的演繹法的形成必定大有裨益,愛因斯坦在“奧林比亞科學院”時期(1902~1904)曾和他的同伴索洛文、哈比希特一起研讀過這本膾炙人口的暢銷名著。彭加勒通過對數理科學的基礎進行了敏銳的、批判性的審查和分析后得出:幾何學的公理既非先驗綜合判斷,亦非經驗事實,它們原來都是約定。物理學盡管比較直接地以經驗為基礎,但它的一些基本原理也具有幾何學公理那樣的約定特征。例如慣性原理,它不是先驗地支配我們的真理,否則希臘學者早就知道它了,它也不是經驗的事實,因為人們從來也不能用不受外力的物體做實驗,因而無法用實驗證實或否證它。經過最終分析,它們化歸為約定或隱蔽的定義。因此,彭加勒得出結論說:在數學及其相關的學科中,“可以看出自由約定的特征”;他進而指出:“約定是我們的精神的自由活動的產品”,“我們在所有可能的約定中進行選擇時,要受實驗事實的引導;但它仍是自由的,只是為了避免一切矛盾起見,才有所限制。”
彭加勒在考察了物理學的理論后認為,物理學有兩類陳述——原理和定律。定律是實驗的概括,它們相對于孤立的系統而言可以近似地被證實,原理是約定而成的公設,它們是十分普遍的、嚴格真實的,超越了實驗所及的范圍。彭加勒還闡述了約定主義的方法論意義。他說,當一個定律被認為由實驗充分證實時,我們可以采取兩種態度。我們可以把這個定律提交討論,于是,它依然要受到持續不斷的修正,毋庸置疑,這將僅僅以證明它是近似的而終結。或者,我們也可以通過選擇這樣一個約定使命題為真,從而把定律提升為原理。在彭加勒看來,經典力學和經典物理學的六大基本原理(邁爾原理即能量守恒原理、卡諾原理即能量退降原理、牛頓原理即作用與反作用原理、相對性原理、拉瓦錫原理即質量守恒原理、最小作用原理)就是這樣形成的。
彭加勒提出約定主義并不是無緣無故的。在近代科學發展的早期,弗蘭西斯•培根提出了經驗歸納的新方法,這種方法對促進近代科學的發展起了巨大的作用,但后來卻助長了狹隘經驗事義的盛行。到19世紀,以惠威爾、穆勒為代表的“全歸納派”和以孔德、斯賓塞為代表的實證主義廣為流行,把經驗和歸納視為唯一可能的認識方法。到19世紀末,第二代的實證主義的代表人物馬赫更是揚言要把一切“形而上學的東西”從科學中“排除掉”。另一方面,康德不滿意經驗論的歸納主義的階梯,他把梯子顛倒過來,不是從經驗上升到理論,而是以先天的“感性直觀的純形式”(時間和空間)和先天的“知性的純粹概念或純粹范疇(因果關系、必然性、可能性等十二個范疇)去組織后天經驗,以構成絕對可靠的“先驗綜合知識”。彭加勒看到,無論是經驗論還是先驗論,都不能圓滿地說明科學理論體系的特征。為了強調在從事實過渡到原理時,科學家應充分有發揮能動性的自由,他于是提出了約定主義。約定主義既要求擺脫狹隘的經驗論,又要求擺脫經驗論,它順應了科學發展的潮流,反映了當時科學界自由創造、大膽假設的要求,在科學和哲學上都有其積極意義。
《科學與假設》一書對愛因斯坦的印象極深,他和同伴們花了好幾個星期緊張地讀完了它。愛因斯坦坦率地承認彭加勒對他的直接影響。他贊同“敏銳的深刻的思想家”彭加勒的約定主義觀點,認為概念和公理是思維的自由創造,是理智的自由發明。他這樣說過:“一切概念,甚至那些最接近經驗韻概念,從邏輯觀點看來,都是一些自由選擇的約定。
一開始,愛因斯坦也對洛倫茲的電子論(是1895年的論文,而不是1904年的電子論的最終形式)發生過興趣,這是一種構造性的理論。可是不久,他從普朗克的量子論中看到,輻射具有一種分子結構。這是同麥克斯韋理論相矛盾的,而且麥克斯韋理論也不能導致出正確的輻射壓漲落。愛因斯坦在“自述”中談到了他當時的轉變:“早在1900年以后不久,即在普朗克的首創性工作以后不久,這類思考已使我清楚地看到:不論是力學還是熱力學(除非在極限情況下)都不能要求嚴格有效。漸漸地我對那種根據已知事實用構造性的努力去發現真實定律的可能性感到絕望了。我努力得愈久,就愈加絕望,也就愈加確信,只有發現一個普遍的形式原理,才能使我們得到可靠的結果。”從此時起,愛因斯坦就斷然決定用探索性的演繹法來解決問題。
四、愛因斯坦的探索性的演繹法的特色
作為科學推理的演繹法,可以說是源遠流長了。早在古希臘時代,著名的哲學家、形式邏輯的創始人亞里士多德就提出了歸納和演繹這兩種邏輯方法,并認為演繹推理的價值高于歸納推理。而古希臘名聲最大的數學家歐幾里得,在《幾何原本》中把幾何學系統化了,這部流傳千古的名著就是邏輯演繹法的典范。牛頓在建立他的力學理論體系時雖然運用了歸納法,但其集大成著作《原理》的敘述方法卻采用的是演繹法。愛因斯坦的探索性的演繹法絕不是這種古老的演繹法的簡單照搬。他根據自己的科學研究實踐,順應當時理論科學發展的潮流,對演繹法作了重大發展,賦予了新的內容。也許是為了強調他的演繹法與傳統的演繹法的不同,他在“演繹法”前面加上了限制性的定語——“探索性的”,這個定語也恰當地表明了他的演繹法的主要特征。與傳統的演繹法相比,愛因斯坦的探索性的演繹法是頗有特色的。這主要表現在以下三個方面。
第一,明確地闡述了科學理論體系的結構,恰當地指明了思維同經驗的聯系問題,充分肯定了約定在建造理論體系時的重要作用。愛因斯坦把科學理論體系分為兩大部分,其一是作為理論的基礎的基本概念和基本原理,其二是由此推導出的具體結論。在愛因斯坦看來,那些不能在邏輯上進一步簡化的基本概念和基本假設,是理論體系的根本部分,是整個理論體系的公理基礎或邏輯前提。它們實際上“都是一些自由選擇的約定”;它們“不能從經驗中抽取出米,而必須自由地發明出來”。談到思維同經驗的聯系問題時,愛因斯坦說:直接經驗ε是已知的,A是假設或公理,由它們可以通過邏輯道路推導出各個個別的結論S;S然后可以同ε聯系起來(用實驗驗明)。從心理狀態方面來說,A是以ε為基礎的。但是在A和ε之間不存在任何必然的邏輯聯系,而只有通過非邏輯的方法——“思維的自由創造”(或約定)——才能找到理論體系的基礎A。愛因斯坦明確指出:“物理學構成一種處在不斷進化過程中的思想的邏輯體系。它的基礎可以說是不能用歸納法從經驗中提取出來的。而只能靠自由發明來得到。這種體系的根據(真理內容)在于導出的命題可由感覺經驗來證實,而感覺經驗對這基礎的關系,只能直覺地去領悟。進化是循著不斷增加邏輯基礎簡單性的方向前進的。為了要進一步接近這個目標,我們必須聽從這樣的事實:邏輯基礎愈來愈遠離經驗事實,而且我們從根本基礎通向那些同感覺經驗相聯系的導出命題的思想路線,也不斷地變得愈來愈艱難、愈來愈漫長了。”
第二,大膽地提出了“概念是思維的自由創造”、“范疇是自由的約定”的命題,詳細地闡述了從感覺經驗到基本概念和基本原理的非邏輯途徑。愛因斯坦指出,象馬赫和奧斯特瓦爾德這樣的具有勇敢精神和敏銳本能的學者,也因為哲學上的偏見而妨礙他們對事實做出正確的解釋(指他們反對原子論)。這種偏見——至今還沒有滅絕——就在于相信毋須自由的構造概念,事實本身能夠而且應該為我們提供科學知識。這種誤解之所以可能,是因為人們不容易認識到,經過驗證和長期使用而顯得似乎同經驗材料直接相聯系的那些概念,其實都是自由選擇出來的。愛因斯坦認為,物理學家的最高使命就是要得到那些普遍的基本定律,由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來。要通向這些定律,并沒有邏輯的道路,只有通過那種以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺,才能得到這些定律。”
為了從經驗材料中得到基本原理。除了通過“以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺”外,愛因斯坦還指出可以通過“假設”、“猜測”、“大膽思辨”、“創造性的想像”、“靈感”、“幻想”、“思維的自由創造”、“理智的自由發明”、“自由選擇的約定”等等。不管方法如何變化,它們都有—個共同點,即基本概念和基本原理只能通過非邏輯的途徑自由創造出來。這樣一來,基本概念和基本原理對于感覺經驗而言在邏輯上是獨立的。愛因斯坦認為二者的關系并不像肉湯同肉的關系,而倒有點像衣帽間牌子上的號碼同大衣的關系。也正由于如此,從感覺經驗得到基本概念和原理就是一項十分艱巨的工作,這也是探索性的演繹法的關鍵一步。因此,愛因斯坦要求人們“對于承擔這種勞動的理論家,不應當吹毛求疵地說他是‘異想天開';相反,應當允許他有權去自由發揮他的幻想,因為除此以外就沒有別的道路可以達到目的。他的幻想并不是無聊的白日做夢,而是為求得邏輯上最簡單的可能性及其結論的探索。”
關于愛因斯坦所說的“概念是思維的自由創造”和“范疇是自由的約定”,其中的“自由”并非任意之謂,即不是隨心所欲的杜撰.愛因斯坦認為,基本概念和基本原理的選擇自由是一種特殊的自由。它完全不同作家寫小說時的自由,它倒多少有點像一個人在猜一個設計得很巧妙的字謎時的那種自由。他固然可以猜想以無論什么字作為謎底,但是只有一個字才真正完全解決了這個字謎。顯然,愛因斯坦所謂的“自由”,主要是指建立基本概念和基本原理時思維方式的自由、它們的表達方式的自由以及概括程度高低的自由,—般說來,它們包含的客觀實在的內容則不能是任意的。這就是作為反映客觀實在的人類理智結晶的科學之客觀性和主觀性的統一。誠如愛因斯坦所說:“科學作為一種現存的和完成的東西,是人們所知道的最客觀的,同人無關的東西。但是,科學作為一種尚在制定中的東西,作為一種被迫求的目的,卻同人類其他一切事業一樣,是主觀的,受心理狀態制約的。”
第三,明確地把“內在的完備”作為評判理論體系的合法性和正確性的標準之一。在愛因斯坦看來,探索性的演繹法就是在實驗事實的引導下,通過思維的自由創造,發明出公理基礎,然后以此為出發點,通過邏輯演繹導出各個具體結論,從而構成完整的理論體系。但是,評判這個理論體系的合法性和正確性的標準是什么呢?愛因斯坦晚年在“自述”中對這個問題作了綱領性的回答。他認為,第一個標準是“外部的證實”,也就是說,理論不應當同經驗事實相矛盾。這個要求初看起來似乎十分明顯,但應用起來卻非常傷腦筋。因為人們常常,甚至總是可以用人為的補充假設來使理論同事實相適應,從而堅持一種普遍的理論基礎。但是,無論如何,這種觀點所涉及的是用現成的經驗事實采證實理論基礎。這個標準是眾所周知的,也是經常運用的。有趣的是愛因斯坦提出的第二個標準——“內在的完備”。它涉及的不是理論同觀察材料的關系問題,而是關于理論本身的前提,關于人們可以簡單地、但比較含糊地稱之為前提(基本概念和基本原理)的“自然性”或者“邏輯簡單性”。也就是說,這些不能在邏輯上進一步簡化的元素要盡可能簡單,并且在數目上盡可能少,同時不至于放棄對任何經驗內容的適當表示。這個觀點從來都在選擇和評價各種理論時起著重大的作用,但是確切地把它表達出來卻有很大困難。這里的問題不單是一種列舉邏輯上獨立的前提問題(如果這種列舉是毫不含糊地可能的話),而是一種在不可通約的質之間作相互權衡的問題。其次,在幾種基礎同樣“簡單”的理論中,那種對理論體系的可能性質限制最嚴格的理論(即含有最確定論點的理論)被認為是比較優越的。理論的“內在的完備”還表現在:從邏輯的觀點來看,如果一種理論并不是從那些等價的和以類似方式構造起來的理論中任意選出的,那么我們就給予這種理論以較高的評價。
愛因斯坦看到了“內在的完備”這一標準不容忽視、不可替代的特殊作用。他指出,當基本概念和基本原理距離直接可觀察的東西愈來愈遠,以致用事實來驗證理論的含義就變得愈來愈困難和更費時日的時候,“內在的完備”標準對于理論的選擇和評價就一定會起更大的作用。他還指出,只要數學上暫時還存在著難以克服的困難,而不能確立這個理論的經驗內涵:邏輯的簡單性就是衡量這個理論的價值的唯一準則,即使是一個當然還不充分的準則。愛因斯坦的“內在完備”標準在某種程度上是不可言傳的,但是它在像愛因斯坦這樣的具有“以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺”的人的手中,卻能夠有效地加以運用,而且預言家們在判斷理論的內在完備時,它們之間的意見往往是一致的。
1.興趣是最好的老師
無論學習哪一行,興趣是最好的老師。觀察全國幾位修車高手,他們有一個共同的特點,就是他們都把修車當作一種樂趣。
2.要具備極強的邏輯推理能力
對汽車故障具備特殊的邏輯分析能力,這一要求是由我國汽車維修行業的實際情況決定的。目前,汽修的檢測手段、設備的使用狀況和故障的發生部位,還沒有達到只需要更換零配件的程度,汽車修理的主要任務應該是“診斷”,正所謂“七分診斷三分修理”。衡量一位維修技術人員水平高低的標準是對故障診斷的準確性和速度。在診斷過程中,要求診斷人員“懂原理,會分析,能推理,巧診斷”。排除疑難雜癥的過程就好比是在閱讀一部偵探推理小說,只不過小說中的人物是汽車的各個部件。因此,一個不會推理的人,不會邏輯分析的人是很難成為一名好的修理技術人員的。
3.要具備一定的英語基礎
我國是一個萬國車國家,凡是世界上有的汽車在我國墓本都可以找到身影。加入世界貿易組織后,我國汽車工業國際合作和交流日益頻繁,即使在偏僻和貧困的地區也可能接觸到進口汽車的修理,因此,具備一定的英語基礎是現代優秀汽車維修人員必備的條件。對英語一竅不通的維修人員,讀不懂技術資料,看不懂檢測分析儀器的檢測分析結果,甚至可能不會使用汽車上的功能,又怎么可能修好車呢?
4.將機、電、液有機地結合起來
按照我國汽車維修行業的傳統,機工和電工是兩個獨立的工種。隨著汽車技術的發展,這種分工已經無法適應現代汽車維修的需要。只有將機工、電工結合起來,再具備一定的液壓知識,三者有機地結合才能成為理想的汽車維修技術人才。
5.掌握計算機軟硬件知識
有人說,現代汽車是架在四個輪子上的電腦組合,這話一點也不假。因此,汽車維修技術人員必須掌握一定的計算機知識,不但會使用,還要了解車用單板機的基本原理和控制原理,否則對于許多故障現象可能無法理解。
6.會挑選和使用并延伸設備的功能
維修人員能力的高低在很大程度上取決于設備的使用程度。許多修理廠不少設備是擺在那里充門面、裝樣子的,甚至有的設備還沒有打開包裝,更別提使用了;有的修理廠連最基本的尾氣分析儀都沒有一個人會使用,他們購買這些設備的原因僅僅是因為行業管理部門的要求。一個真正的汽車維修技術人才,一定要懂得使用汽車維修檢測診斷設備并開發它們的功能。
1 學習地理知識必須以一定的地理事實材料為基礎,否則就無法形成地理概念、地理規律和地理原理。
地理基礎知識是指地理學科重要的地理基本概念、地理基本原理和地理基本規律。它們與人們的生活、生產密切聯系,它們基本上能體現地理學科的功能。地理概念是反映地理事象一般的、本質特征的知識,是人們對地理事象的一般屬性進行歸納、概括等思維活動后得出的反映地理事象的本質屬性的知識。地理原理主要指“為什么”的知識。地理原理能幫助我們更廣泛、更深刻地認識地理事物、解釋地理現象,能幫助我們認識我們的生存環境,指導我們合理利用和改造自然環境、解決實際問題。學習地理原理有助于我們運用普遍聯系的觀點、運動的觀點和環境觀、資源觀、人口觀等認識世界,對搞好生態平衡和建立人與自然的和諧關系是非常重要的。地理規律主要指地理分布規律,它是反映地理事物與空間位置之間的必然聯系的地理知識。根據空間范圍及方向可以將地理空間規律分為三類:一是地理事物水平分布規律;二是地理事物垂直方向上的分布規律,如氣溫的垂直分布規律、海水溫度隨深度的變化規律等;三是地理事物在宇宙空間中的分布規律。學習地理分布規律有助于我們掌握地理事物的空間分布并且利用該規律分析一些地理現象。
2 引導學生建構自己的知識網絡。
教學研究證明:建立完整的知識結構體系要比掌握大量具體零碎的知識更重要、更有價值。學生在學習中往往偏重于掌握知識的細節,而忽視對知識結構整體的理解和掌握。因此,在教學過程中,教師要指導學生在對知識歸納、整理、加工的過程中進行一系列的思維活動,如概括特征、建立聯系、比較異同、歸納類型、聯系實際等(這也是思維訓練的過程)。通過這些活動,可以加深學生對知識的理解,從而使其形成自己的知識網絡。
3 要抓住主干知識,不要“胡子眉毛一把抓”。
地理主干知識是支撐地理學科的脈絡,如果沒有這些主干知識的支撐,這個學科就難以成立。例如,大氣環流知識就是主干知識,對區域特征的認定歷來都是學習的重點和考試的重點。對區域特征認定的基礎之一就是運用經緯度位置、地形因素等展開邏輯推理,一旦有了區域的緯度位置,我們就能確定這個區域的熱帶量是熱帶、溫帶還是寒帶;根據緯度位置我們還可以知道這個地區的氣壓帶和風帶;結合地形特征,就可以根據其海陸位置知道該地區的降水分布情況,也就了解了該地區的氣候特征。進而根據邏輯推理,就能知道該地區的水文情況、植被情況、土壤情況,還可以進而分析得出該地區發展的農業等。
【關鍵詞】數學教學 數學邏輯 勤學多練 素質教育
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2017.11.144
數學教學是培養學生邏輯思維能力極為有力的場地。如何利用數學教學培養學生的邏輯思維能力,正愈來愈受到數學教師的高度重視。下面我結合教學體會談一些看法和做法。
一、提高學生學習數學的興趣是培養數學邏輯思維能力的前提
常言道:興趣是最好的老師。如何將學生的學習興趣與教師所要教授的內容相結合,成為至關重要的一點。這就要求教師在授課時要盡量做到以下幾點:創設情景,為學生的想象提供根據;巧設疑問,讓學生帶著問題思考;引發思維,將學生的想法拓展開來。
教師在課堂教學中,要充分利用教材和現實生活所提供的素材和資源,善于精心設計問題,把握好知識和思維的最近結合點,激發學生學習的興趣,引發學生求知的欲望,使得學生積極地動腦筋想辦法去探討和研究,從而主動的把知識熔入自己的思維進行提煉,激發思維潛能,有效地使學生的邏輯思維意向品質逐步得到培養。
二、注重學生思維過程的教學培養數學邏輯思維能力的關鍵
教師在授課的過程中,如果讓學生所觸到的是一些看似確定無疑、不存在任何矛盾的“客觀真理”,那么學生在經歷了教育過程后,也只是熟悉了一些現成結論,這對于學生數學能力的培養沒有任何幫助。遇到這樣的情況,首先教師應先簡單向學生介紹相關公式,其次通過例證,讓學生經歷公式及定理的推理過程,進而了解知識的形成,才能更好地培養學生的數學品質。
三、注重學生演繹推理的訓練是培養數學邏輯思維能力的重要途徑
教師應注重培養學生邏輯推理的綜合法和分析法,加強學生的推理論證訓練,通過幾何教學把學生引入邏輯推理的王國。
教師應狠抓幾何語言訓練,要求學生理解和熟記幾何常用語,如“線段AB”、“AB∥CD”、“直線ABCD于O點”……逐字逐句的訓練,組織學生大聲朗讀、記憶,提高他們的口頭表達能力,規范幾何語言的書寫;要求學生由基本語句畫出圖形,把語句和圖形結合起來,訓練學生熟記語句,如“畫直線AC”、作∠ABC的角平分線,延長線段AB到D使BD=AB等;引導學生將定義、定理等畫出圖形,把符號語言與文字語言與圖形結合起來,有利于學生理解幾何概念的本質屬性,也為文字證明打下基礎。
通過直線、射線、線段、角幾部分的教學來培養學生的判斷能力。要求學生在弄清定義的基礎上,通過圖形直觀能有根據地作出判斷,如“對頂角是相等的角”、“兩點確定一條直線”、“兩直線相交,只有一個交點”,等等。例如講直線這一概念時,問:你能畫一條完整的直線嗎?學生感到問題提的新鮮,誰不會畫直線呢!有些莫名其妙,教師指出:一個人從出生記事之日起,一直到老為止也畫不了一條完整的直線,因為直線是無限長的,正因為畫不了一條完整的直線,才用畫直線上的一段來表示直線,但決不止這么長!這樣學生在開頭對直線就建立了向兩方無限延伸的印象。又如在學過“角的概念”后,可讓學生回答:直線是平角嗎?射線是周角嗎?這能使掌握線與角、角與角的聯系和區別的同時,熟悉推理誰論證的日常用語,逐步養成科學判斷的習慣.
通過定義、定理、平行線、全等三角形幾部分的教學讓學生掌握證明的步驟和書寫格式,培養學生進行簡單推理論證的能力。做法是:
1.引導學生正確地辨別條件和結論,分步寫好證明過程,讓學生的括號內注明每一步的理由,強調推理論證中的每一對“、”都言必有據,要學生背記一些證明的“范句”,熟悉一些“范例”,做到既掌握證明方法步驟和書寫格式,也努力弄清證題的來龍去脈和編寫意圖。
2.讓學生論證一些寫好了已知、求證并附有圖形的證明題,先是一兩步推理,然后逐漸增加推理的步數,主要是模仿證明。
3.讓學生自己寫出已知、求證、并自己畫出圖形來證明,每一步都得注明理由。
4.通過例題、練習向學生總結出推理的規律,簡單概括為“從題設出發,根據已學過的定義、定理用分析的方法尋求推理的途徑,用綜合的方法寫出證明過程。”
通過全等三角形以后的教學培養學生對較復雜證明題的分析能力。要求學生對題中的每個條件,包括求證的內容,要一個一個地思考,按照定義、公理或定理把已知條件一步步推理,得出新的條件,延伸出盡可能多的條件,避免忽視有些較難找的條件,同時不要忽視題中的隱含條件,比如圖形中的“對頂角”、“三角形內角和”、“公共邊”、“公共角”等。
四、勤學多練培養數學邏輯思維能力的重要保證
【關鍵詞】化學素養核心素養;初中化學;化學實驗;推理能力;培養策略;證據推理
培養學生能力是教師重要的教學任務之一,在初中化學教學中,化學實驗的教學是其重要組成部分,培養學生的科學探究能力貫穿于化學實驗教學的始終,而實驗的整個科學探究過程都離不開學生的證據推理能力。化學核心素養一般分為3個維度,分別是化學知識與技能、化學過程與方法、化學情感態度與價值觀。筆者經過多年初中化學教學研究和實踐,認為在初中化學實驗教學中培養學生的證據推理能力,不僅要以化學核心素養為基礎,還要掌握一定的教學策略,現總結如下,望能起拋磚引玉之效。
一、夯實學生化學基礎知識
夯實學生的化學基礎知識是提高學生證據推理能力的前提,是學生邏輯推理和判斷的依據。在化學實驗中,只有學生牢固掌握了化學基礎知識,才能在推理時思路清晰,進行正確的推理。化學基礎知識不僅包括化學概念、原理和性質,還包括學生在其學習過程中所形成的化學基本觀念,包括元素觀、變化觀、守恒觀等,這也是學生在推理過程所需要的“證據”,是初中化學教學的核心內容。如在氧氣的實驗室制取與性質實驗教學中,我讓學生推測本實驗所要使用的制取裝置和收集裝置。在推測制取裝置時,學生需要知道自己制取氧氣時所使用藥品的狀態,是液體與液體、固體與固體還是液體與固體,反應條件時加熱還是常溫,實驗室常用的制取氧氣的藥品是KMnO■,反應條件是加熱,因此應選擇的制取裝置是固固加熱型,又由于所用藥品粉末在受熱時易進入導管,所以在導管口還要放一團棉花;在推測收集裝置時,學生需要知道氧氣的基本物理性質是不易溶于水,密度比空氣大的氣體,可使用向上排空氣法或排水法進行收集。由此可知,扎實的化學基礎知識是學生在實驗中進行正確推理的前提和保障,只有在教學中幫助學生牢固掌握化學基礎知識,才能讓學生的推理有理可依、有理可據,讓推理變得順理成章。
二、培養學生實驗探究能力
在初中化學教學中培養學生的實驗探究能力,是化學教師實驗教學的重要目標之一,也是學生實驗能力的重要體現,更是學生推理能力的重要表現形式。實驗探究能力包括:發現和提出問題的能力,在此過程中可以極大程度地提高學生思維的靈活性,是科學探究的基礎和前提,能讓學生的分析、綜合和歸納能力得到發展;科學猜想能力,是學生利用已有知識和所給信息進行的合情推理,為實驗探究提供目標,在此過程中可以培養學生的縝密性;設計實驗方案能力,是遵循基本原理和基礎知識的基礎上,設計的科學、簡易、可行的實驗具體步驟,是學生推理能力的具體體現,在此過程中可以培養學生思維的條理性;收集和處理數據的能力,是學生利用實驗數據發現規律的過程,在此過程中可以培養學生思維的敏銳性和快捷性。培養學生的實驗探究能力,是提高學生思維能力的重要過程,也是學生的化學實驗能力中不可或缺甚至是關鍵的組成元素。如在燃燒的條件實驗教學中,我們要探究燃燒的條件常用的方法是對比實驗法,控制其中一種影響燃燒的條件,保持其他條件一致,逐步總結得出燃燒的必備條件。學生在推理總結實驗方案時,必須綜合考慮各種影響因素,作出合理的猜想,然后通過科學、合理的實驗操作驗證猜想的正確與否,最后作出正確的判斷,得出物質燃燒的條件是:物質是可燃物、與氧氣接觸、溫度達到著火點。
三、提高學生語言表述能力
學生具備了一定的邏輯推理能力,還要匹配相應的語言表述能力,否則自己的推理過程只能成為“只可意會不可言傳”的“雞肋”。教師在實驗教學中要注意讓學生學會把“內部信息”轉化為外部語言,讓其他人感受到自身推理的縝密性、條理性,讓化學實驗過程變得言之有理、落筆有據。學生在表述自己的證據推理過程時,不僅要“知其然”,還要“知其所以然”,表述的語言要準確、嚴謹、精煉、規范,在細微之處見真章。如在溶液酸堿性的檢驗實驗教學中,在實驗過程中,我給學生提出這樣一個問題:在使用pH試紙時,若用蒸餾水潤濕試紙,則所測溶液的pH會如何變化?大多學生的答案是:因為濕潤試紙相當于稀釋了溶液,則所測pH會降低。是這樣嗎?我們來分析下:若用蒸餾水潤濕,相當于稀釋了待測溶液,導致所測溶液的pH不準。對酸性溶液來講,測得的pH將偏大;對堿性溶液來講,測得的pH將偏小;對中性溶液來講,測得的pH不變。由此可見,在分析推理過程中,語言的嚴謹性直接關系著答案的準確性,在實驗教學過程中提高學生的語言表述能力是初中化學教師實驗教學中重要教學目標之一。
四、加強學生自我反思的能力
證據推理能力的提高還需要學生加強自我反思的能力,在反思中自我監控、自我調節,使獲得的知識得到升華,使已學的化學知識系統化、結構化,內化為學生自身的能力,進一步提升學生的證據推理能力。通過反思,學生可以找出自己對實驗認識的缺失,強化化學實驗知識,形成實驗的自我內化。我在初中化學實驗教學中,每進行完一個實驗后會安排“疑難解答”環節,針對實驗中常考點、易錯點向學生提出問題,讓學生在反思實驗的過程中得到答案,使學生對實驗有個更清晰的認識。
聚焦核心素養,落實立德樹人的根本任務,是每一位初中化學教育工作者義不容辭的使命。在化學實驗教學中重視核心素養的形成,提高學生的證據推理能力,是提高學生化學實驗能力的重要途徑。
【參考文獻】
[1]潘嘉燕.加強實驗探究 培養學生興趣[J].中國校外教育,2011(05)
[2]公紅心.初中化學實驗教學有效性研究[J].學周刊,2016(08)
任何一堂課都是為完成一定的教學任務,達到一定的教學目的而設計的。從具體的教學任務來看,不同的教學任務決定了不同課的類型,不同的課型又決定了不同的課堂教學結構。地理學科是研究人類賴以生存和發展的地理環境以及人類與環境關系的科學。要求我們既要注重知識的積累,又要注重能力的提高。體現在高三地理復習中,就要求我們一方面應緊緊圍繞地理基礎知識的復習,通過地理知識的系統整理、歸納,形成完整、科學的知識體系;另一方面,要按大綱規定的能力要求,通過原理分析、規律總結和解題訓練加強能力培養,提高創新意識,不斷提高認識水平。
1、加強知識的歸納整理,形成知識體系。教學理論的研究表明,建立完整的知識結構體系要比掌握大量具體的零散知識更具價值。在傳統的學習過程中,比較偏重于掌握知識的細節,而忽略了對知識結構整體上的理解和掌握。由此而帶來的直接的危害是降低了知識的智力價值,使獲得的知識難以成為今后深入探究的可靠基礎。在知識整理加工的過程中,伴隨一系列思維活動,如分析、判斷、歸納、演繹、比較、分類、總結、概括、推理等,可以說這個過程也是思維綜合訓練的過程。經過這一過程可以加深知識的理解、強化記憶,同時也可以發現問題、彌補漏洞、糾正錯誤。在對基本原理、規律的探究、發現、歸納和應用的過程中,還要注意多思、敢問、善問可準備一個問題本,真正弄懂、吃透地理概念、地理原理和地理規律,既要知其然,更要知其所以然,達到舉一反三的目的。
2、落實基礎,突出主干,注意與初中地理知識的有機結合。基礎和主干知識是指地理學科的基本概念、原理、規律和重要的地理事物、觀念、結論。它們分布在教材的各個部分。但總體來看,能夠體現地理學科學習功能的、能夠形成再生知識的、與生活生產緊密聯系的部分多為高考復習的重點所在。如:地圖、地球運動、大氣運動、人類活動、人地關系等。對于基礎和主干知識的學習和掌握,不是要死記硬背,而是要深入理解和具體應用。高考試題往往通過大量引用課外知識和豐富的社會素材,形成新的問題情景,構成新的問題角度,從而考查學生的能力。但是無論如何,其考查的落腳點仍然是地理學科的基礎和主干知識。所以我們必須抓住各部分的基礎和主干知識,尋找各部分知識與其他知識的內在聯系,形成綜合的思維方法,才能在高三地理復習中取得較好的效果。在重點復習高中系統地理知識的同時,還要正確處理好初高中地理知識的有機結合。初高中地理知識是一個完整的知識體系,只要高中地理中涉及到的初中地理知識,都應該掌握,決不能回避。要正確處理好高中系統地理與初中區域地理之間的關系,以高中系統地理為主,兼顧初中地理,當涉及到相關初中地理知識時要進行串聯復習,并落實到區域圖上。只有把具體的地理事物或現象落實到具體的區域中,才能更深刻地理解它產生的原因、特點,預測它的發展變化趨勢。如復習“地球運動”時,就應把初中的“時區和日界線”融入其中,復習“地殼運動”時應一并復習初中“地形和地形的變化”等等。通過這樣處理,不僅使初高中地理知識緊密結合,形成一個有機整體,而且便于提高綜合分析地理知識的能力。可見,抓住多角度觀察地理事物的空間性質,綜合分析地理系統內部與外部物質、能量和信息的運動與轉化這些大問題,一方面能使地理知識學習更加透徹、完整,另一方面又能提高形象思維和邏輯思維能力,拓展思考與解答地理問題的深度與廣度。
3、掌握基本原理,訓練解題思路,不斷提高解題能力。地理是一門“講理”的學科,明確地理原理、掌握地理規律,有利于更好地分析問題、解決問題。因此,要注意理解重要的地理原理、規律和觀點,訓練答題思路,提高答題水平。
縱觀近幾年高考試題,圓錐曲線的內
容在試卷中所占比例又一直穩定在14%左
右,即占21分左右,兩小一大,小題側重于
定義、性質,大題著重考查邏輯推理能力、
運算能力、分析解決問題能力,并且大題綜
合性較強,有一定難度,常與函數、方程、向
量、數列、極限和導數相結合命題,對學生
的數形結合能力,數學語言轉化能力,函數
思想和方程思想有較高的要求.
橢圓又是圓錐曲線部分重點之一,07
高考試題中,橢圓18道,雙曲線14道,拋物
線7道;08年中,橢圓18道,雙曲線25道,拋
物線13道;09年橢圓13道,雙曲線10道,拋
物線14道。直線和圓錐曲線的位置關系,
07、08、09分別為11、7和8道;圓錐曲線間的
位置關系07、08分別為7道和4道。大道所處
的位置在20、21題處居多,在壓軸題22題位
置較少。
二、復習備考建議
1.要重視基礎知識的強化訓練
基礎知識是命制試題的靈魂,只有牢
固掌握基礎知識,深刻理解各個概念的實
質,才能做到運用自如。更何況隨著高考的
逐步大眾化,試題的設計也需要一定數量
的基礎性試題作為支撐,所以在高考總復
習中,我們一定要重視基礎知識的強化訓
練,力爭在高考中做到不丟分數。
2.加強熱點題型的強化訓練
縱觀近幾年的高考試題以及對課改地
區的高考試題的研究,發現高考對平面解
析幾何的考查主要集中在直線與圓錐曲線
的位置關系上,考查形式主要是軌跡方程
的計算、參數的范圍、最值問題、圓錐曲線
相關幾何性質的證明等。這類試題主要以
解答題的形式出現,試題綜合性較強,思路
比較復雜,計算量相對較大,因此,在總復
習過程中,考生一定要熟練掌握各種類型
題的基本原理和基本方法,做到靈活、準確
地選擇解題方法,準確地完成計算。
3.重視向量的應用
縱觀近幾年的高考試題以及對課改地
區的高考試題的研究,發現平面向量在平
面解析幾何中的應用,主要體現在向量的
“工具”性上,即用向量的語言來敘述一個
解析幾何的背景,只要把平面向量的坐標運
算的基礎打牢固,就自能順利解決這類問題。
在總復習過程中,我們要重視向量的
“工具”性訓練,訓練應用向量的意識和習
慣,尤其是在處理長度、角度、平行、垂直等
問題時,用向量的方法求解,能起到事半功
人工智能主要研究用人工方法模擬和擴展人的智能,最終實現機器智能。人工智能研究與人的思維研究密切相關。邏輯學始終是人工智能研究中的基礎科學問題,它為人工智能研究提供了根本觀點與方法。
1 人工智能學科的誕生
12世紀末13世紀初,西班牙羅門·盧樂提出制造可解決各種問題的通用邏輯機。17世紀,英國培根在《新工具》中提出了歸納法。隨后本文由收集整理,德國萊布尼茲做出了四則運算的手搖計算器,并提出了“通用符號”和“推理計算”的思想。19世紀,英國布爾創立了布爾代數,奠定了現代形式邏輯研究的基礎。德國弗雷格完善了命題邏輯,創建了一階謂詞演算系統。20世紀,哥德爾對一階謂詞完全性定理與n 形式系統的不完全性定理進行了證明。在此基礎上,克林對一般遞歸函數理論作了深入的研究,建立了演算理論。英國圖靈建立了描述算法的機械性思維過程,提出了理想計算機模型(即圖靈機) ,創立了自動機理論。這些都為1945年匈牙利馮·諾依曼提出存儲程序的思想和建立通用電子數字計算機的馮·諾依曼型體系結構,以及1946年美國的莫克利和埃克特成功研制世界上第一臺通用電子數學計算機eniac做出了開拓性的貢獻。
以上經典數理邏輯的理論成果,為1956年人工智能學科的誕生奠定了堅實的邏輯基礎。
現代邏輯發展動力主要來自于數學中的公理化運動。20世紀邏輯研究嚴重數學化,發展出來的邏輯被恰當地稱為“數理邏輯”,它增強了邏輯研究的深度,使邏輯學的發展繼古希臘邏輯、歐洲中世紀邏輯之后進入第三個高峰期,并且對整個現代科學特別是數學、哲學、語言學和計算機科學產生了非常重要的影響。
2 邏輯學的發展
2.1邏輯學的大體分類
邏輯學是一門研究思維形式及思維規律的科學。 從17世紀德國數學家、哲學家萊布尼茲(g. leibniz)提出數理邏輯以來,隨著人工智能的一步步發展的需求,各種各樣的邏輯也隨之產生。邏輯學大體上可分為經典邏輯、非經典邏輯和現代邏輯。經典邏輯與模態邏輯都是二值邏輯。多值邏輯,是具有多個命題真值的邏輯,是向模糊邏輯的逼近。模糊邏輯是處理具有模糊性命題的邏輯。概率邏輯是研究基于邏輯的概率推理。
2.2 泛邏輯的基本原理
當今人工智能深入發展遇到的一個重大難題就是專家經驗知識和常識的推理。現代邏輯迫切需要有一個統一可靠的,關于不精確推理的邏輯學作為它們進一步研究信息不完全情況下推理的基礎理論,進而形成一種能包容一切邏輯形態和推理模式的,靈活的,開放的,自適應的邏輯學,這便是柔性邏輯學。而泛邏輯學就是研究剛性邏輯學(也即數理邏輯)和柔性邏輯學共同規律的邏輯學。
泛邏輯是從高層研究一切邏輯的一般規律,建立能包容一切邏輯形態和推理模式,并能根據需要自由伸縮變化的柔性邏輯學,剛性邏輯學將作為一個最小的內核存在其中,這就是提出泛邏輯的根本原因,也是泛邏輯的最終歷史使命。
3 邏輯學在人工智能學科的研究方面的應用
邏輯方法是人工智能研究中的主要形式化工具,邏輯學的研究成果不但為人工智能學科的誕生奠定了理論基礎,而且它們還作為重要的成分被應用于人工智能系統中。
3.1 經典邏輯的應用
人工智能誕生后的20年間是邏輯推理占統治地位的時期。1963年,紐厄爾、西蒙等人編制的“邏輯理論機”數學定理證明程序(lt)。在此基礎之上,紐厄爾和西蒙編制了通用問題求解程序(gps),開拓了人工智能“問題求解”的一大領域。經典數理邏輯只是數學化的形式邏輯,只能滿足人工智能的部分需要。
3.2 非經典邏輯的應用
(1)不確定性的推理研究
人工智能發展了用數值的方法表示和處理不確定的信息,即給系統中每個語句或公式賦一個數值,用來表示語句的不確定性或確定性。比較具有代表性的有:1976年杜達提出的主觀貝葉斯模型, 1978年查德提出的可能性模型, 1984年邦迪提出的發生率計算模型,以及假設推理、定性推理和證據空間理論等經驗性模型。
歸納邏輯是關于或然性推理的邏輯。在人工智能中,可把歸納看成是從個別到一般的推理。借助這種歸納方法和運用類比的方法,計算機就可以通過新、老問題的相似性,從相應的知識庫中調用有關知識來處理新問題。
(2)不完全信息的推理研究
常識推理是一種非單調邏輯,即人們基于不完全的信息推出某些結論,當人們得到更完全的信息后,可以改變甚至收回原來的結論。非單調邏輯可處理信息不充分情況下的推理。20世紀80年代,賴特的缺省邏輯、麥卡錫的限定邏輯、麥克德莫特和多伊爾建立的nml非單調邏輯推理系統、摩爾的自認知邏輯都是具有開創性的非單調邏輯系統。常識推理也是一種可能出錯的不精確的推理,即容錯推理。
此外,多值邏輯和模糊邏輯也已經被引入到人工智能中來處理模糊性和不完全性信息的推理。多值邏輯的三個典型系統是克林、盧卡西維茲和波克萬的三值邏輯系統。模糊邏輯的研究始于20世紀20年代盧卡西維茲的研究。1972年,扎德提出了模糊推理的關系合成原則,現有的絕大多數模糊推理方法都是關系合成規則的變形或擴充。
4 人工智能——當代邏輯發展的動力
現代邏輯創始于19世紀末葉和20世紀早期,其發展動力主要來自于數學中的公理化運動。21世紀邏輯發展的主要動力來自哪里?筆者認為,計算機科學和人工智能將至少是21世紀早期邏輯學發展的主要動力源泉,并將由此決定21世紀邏輯學的另一幅面貌。由于人工智能要模擬人的智能,它的難點不在于人腦所進行的各種必然性推理,而是最能體現人的智能特征的能動性、創造性思維,這種思維活動中包括學習、抉擇、嘗試、修正、推理諸因素。例如,選擇性地搜集相關的經驗證據,在不充分信息的基礎上做出嘗試性的判斷或抉擇,不斷根據環境反饋調整、修正自己的行為,由此達到實踐的成功。于是,邏輯學將不得不比較全面地研究人的思維活動,并著重研究人的思維中最能體現其能動性特征的各種不確定性推理,由此發展出的邏輯理論也將具有更強的可應用性。
5 結語