Умозаключение

В математике имеется много приверженцев как индуктивного, так и дедуктивного метода. “На первых этапах обучения надо отдавать предпочтение индуктивному методу, постепенно подготавливая и используя дедуктивный подход”², ибо индуктивные методы изложения материала, при которых происходит последовательное обобщение понятий, способствуют более активному усвоению материала. Л. Д. Кудрявцев констатирует:

“В последние годы наблюдается стремление заменять по возможности индуктивный подход дедуктивным, целесообразность этого часто представляется сомнительной”³.

Однако как при индуктивном, так и при дедуктивном методах необходимо при изложении новых понятий или новых общих теорий значительное время отводить на конкретные иллюстрации, на разбор примеров, анализ частных ситуаций. В методике преподавания каждое высказывание в категорической форме легко можно довести до абсурда. От самого учителя зависит оптимальный выбор метода, позволяющего на высоком уровне самостоятельности организовать познавательную деятельность учащихся.

В математике используются различные виды индукции: полная, неполная и математическая. Применение математической индукции покажем на следующем примере⁴. Надо определить сумму п первых нечетных чисел:

1 + 3 + 5 + 7 + ... + (2n - 1).

Обозначив эту сумму через S(n), положим п == 1, 2, 3. 4, 5; тогда будем иметь:

S(1)=1,

S (2)= 1+3 =4,

S(3)=1+3+5=9,

S(4)=1+3+5+7=16,

S (5) = 1 + 3 + 5 + 7 + 9 = 25.

Мы наблюдаем интересную закономерность: при п = 1, 2, 3, 4, 5 сумма n последовательных четных чисел равна п². Но заключение по аналогии, что это имеет место при любом п, сделать нельзя, ибо оно может оказаться ошибочным. Применим метод математической индукции, т. е. предположим, что для какого-то числа п наша формула верна, и попытаемся доказать, что тогда она верна и для следующего числа п + 1. Итак, мы полагаем, что S (n) = 1 + 3 + 5 + ... + (2n - 1) = n². Вычислим

S (п +1)= 1+3+5 +...+(2n-1)+(2n+1).

Но по предположению, сумма п первых слагаемых равна п², следовательно,

S (n + 1) = n² + (2 п + 1) = (n + I)².

Итак, предположив, что S (п) = n² , мы доказали, что S(n + 1) = (n + 1)². Но выше мы проверили, что эта формула верна для п = 1,2, 3, 4, 5, следовательно, она будет верна и для п = 6, и для п = 7 и т. д. Формула считается доказанной для любого числа слагаемых. Этот метод доказательства называется методом математической индукции.

Этим же методом' доказывается, что сумма первых n натуральных чисел, т.е. 1+2+3+4+5+...+n, обозначенная S₁, (n), равна

n-(n+1)

Умозаключения делятся на логически необходимые и вероятностные (правдоподобные). Некоторые виды неполной индукции дают лишь вероятностные (или правдоподобные) заключения.

В математическом мышлении присутствуют не только логические рассуждения, но и математическая интуиция, фантазия и чувство гармонии, позволяющие предвидеть ход решения задачи или доказательства теоремы. Однако, как пишет Л. Д. Кудрявцев, здесь “интуитивные соображения и правдоподобные рассуждения отдаются на суд холодного рассудка для их изучения, доказательства или опровержения”; истинность суждения доказывается “не проверкой его на ряде примеров, не проведением ряда экспериментов, что не имеет для математики доказательной силы, а чисто логическим путем, по законам формальной логики”. В ходе обучения математике предполагается, что “использование знаний, математического аппарата, интуиции, чувства гармонии, фантазии, умения думать, логики, эксперимента происходит не последовательно по этапам - все это взаимодействует между собой в течение всего процесса”'. В результате этого взаимодействия у учащихся вузов и средних учебных заведений формируется, воспитывается математическая культура.

Итак, единство дедукции и индукции как в обучении, так и в научном творчестве своеобразно и ярко проявляется в математике - науке, значительно отличающейся от естественных и от общественных наук как по методам доказательства, так и по методике передачи знаний учащимся.

Выше мы приводили типы и примеры сокращенных умозаключений (категорического силлогизма, условных, разделительных и др.). Учащиеся в ходе обучения математике приобретают способность к свертыванию процесса математического рассуждения при решении задач знакомого типа - об этом писали еще известные русские методисты С. И. Шохор-Троцкий (в 191 б г.) и Ф. А. Эрн (в 1915 г.). Они отмечали, что “при многократном решении однотипных задач учащимися отдельные этапы мыслительного процесса сокращаются и перестают осознаваться, но, когда нужно, учащийся может вернуться к полному развернутому рассуждению”'. Методисты-математики П. А. Шеварев и Н. А. Менчинская в начале 40-х годов также установили (соответственно на алгебраическом и арифметическом материале), что “наряду с развернутыми умозаключениями в умственной деятельности школьников при решении задач занимают определенное место и свернутые умозаключения, когда ученик не осознает правила, общего положения, в соответствии с которым он фактически действует... не выполняет всей той цепи соображений и умозаключений, которые образуют полную, развернутую систему решения”². Сокращение процесса рассуждения возникает благодаря упражнениям, причем способные к математике учащиеся переходят к свернутым рассуждениям быстро, ребята со средними способностями - медленнее, у неспособных не замечалось сколько-нибудь заметного свертывания даже в результате многих упражнений. В. А. Крутецкий высказывает такую гипотезу: “Вообще никогда и нигде, вероятно, человек не мыслит до конца развернутыми структурами”³. Но способные ученики мыслят свернутыми структурами, сокращенными умозаключениями при решении не только однотипных, но и новых задач; при этом по просьбе экспериментатора эти учащиеся восстанавливали свернутые структуры до полной (с их точки зрения) структуры. “Свернутые” мыслительные структуры способствуют более быстрой переработке информации, ускорению процесса решения задач, упрощают выполнение сложных операций.

Изучая компоненты структуры математических способностей школьников, В. А. Крутецкий проанализировал высказывания ряда ученых-математиков и преподавателей математики средних школ по этому вопросу. Приблизительно 38 % опрошенных обратили внимание на свертывание процесса рассуждения у способных учащихся. Приведем эти высказывания: “Процесс рассуждения у способных учащихся сокращен и никогда не развернут до полной логической структуры. Это очень экономно, и в этом его значение”; “Я часто наблюдал, как мыслят способные ученики, - для учителя и класса это развернутый и последовательный во всех звеньях процесс, а для себя - это отрывочный, беглый, очень сокращенный, прямо стенограмма мысли”. Ученые-математики выделяли “способность быстро схватывать суть дела и проникать в глубины вопроса, минуя промежуточные стадии рассуждения”, “способность мыслить, опуская многие звенья рассуждения”'.

Описывая качества ума этих учащихся, почти все опрошенные учителя математики и ученые-математики отмечали способность к обобщению (98 %). Они так формулировали свои наблюдения: “Способный ученик быстро обобщает не только математический материал, но и метод рассуждения, доказательства”; некоторые указывали на способность и даже своеобразную “страсть” к обобщению, способность “видеть общее в разных явлениях”, “способность прийти от частного к общему”².

Если проанализировать знания, умения и навыки учащихся, относящиеся к использованию дедукции и индукции, то можно выделить наряду с положительными моментами и ряд недостатков. Положительными моментами правильного сочетания дедуктивных и индуктивных умозаключений в мышлении, а также рационального использования либо дедуктивного, либо индуктивного, либо дедуктивно-индуктивного, либо индуктивно-дедуктивного методов (способов) работы на уроке являются следующие:

1) учащиеся 8 и 9 классов при написании сочинения в подавляющем большинстве умеют подобрать материал (публицистический, литературный, по личным впечатлениям) в соответствии с темой (84% обследованных учащихся), развернуть и доказательно раскрыть основную мысль сочинения, определить границы темы, обобщать материал и делать из него выводы;

2) положительные сдвиги в знаниях учащихся по истории во многом обусловлены дедуктивным введением ряда понятий.

Но вместе с тем проявляет себя недостаточно развитое умение использовать дедуктивный ход рассуждений: дав верное определение, учащийся не всегда справляется с анализом конкретного произведения под углом зрения этого определения.

У некоторых учащихся отсутствуют выводы по теме сочинения, иногда имеет место разрыв между фактологическими и теоретическими знаниями, отмечается неумение делать выводы и обобщения и т. д.

Указанные положительные моменты и недостатки в знаниях учащихся свидетельствуют о важном значении умелого сочетания индукции и дедукции в ходе изложения, закрепления и проверки усвоения школьного материала. Общих рецептов, как, в какой мере использовать дедуктивный или индуктивный методы в обучении, дать нельзя. Как пишет Л. Д. Кудрявцев (о методических принципах преподавания математики): “К сожалению, не существует точных рецептов, как надо преподавать различные разделы математики. Методика преподавания математики не наука, а искусство. Правда, это вовсе не означает, что методике преподавания математики не надо учить. Всякому искусству можно и должно учить: учатся и художники, и музыканты, и артисты, и писатели”'.

На основе разбора ошибок, допускаемых в педагогическом процессе, можно еще раз сделать вывод о творческом характере применения различных методов обучения и воспитания, о недопустимости шаблонного подхода в процессе обучения.

Задачи к теме “Умозаключение”

I. Даны три следующие посылки: а). Если целое число оканчивается на 0 или 2, то оно делится на 2. б). Данное число делится на 2. в). Данное число не оканчивается на 0. Вытекает ли из этих посылок логическое следствие, что число оканчивается на 2?

II. Сделать непосредственные умозаключения (превращение, обращение и противопоставление предикату) из суждений: а). Ни одно простое нераспространенное предложение не имеет второстепенные члены; б). Некоторые подлежащие выражаются именами существительными; в). Ни один ученик нашего класса не является шахматистом; г). Некоторые спортсмены - юниоры.

III. Проверить тремя способами (по особым правилам фигур, по модусам и по правилам категорического силлогизма), являются ли приведенные ниже категорические силлогизмы правильными, а заключение - истинным суждением.

1.Все рыбы плавают. 2.Все ягоды - плоды.

Это животное плавает. Арбуз - ягода.

Это животное - рыба. Арбуз - плод.

3. Во всех городах за полярным кругом бывают белые ночи.

Санкт Петербург не находится за полярным кругом.

В Санкт-Петербург не бывает белых ночей.

4. Чистый воздух полезен для дыхания человека.

В этой комнате чистый воздух.

Воздух этой комнаты полезен для дыхания человека.

IV. Восстановить следующие энтимемы до полного категорического силлогизма.

1. Произвольное внимание - вид внимания, следовательно, произвольное внимание - важное и необходимое условие всех видов деятельности человека.

2. Все зимующие птицы зимой не улетают на юг, поэтому воробьи зимой не улетают на юг.

3. Романс - музыкально-поэтическое произведение для голоса с инструментальным сопровождением, а элегия - жанровая разновидность романса.

V. Определить вид умозаключения.

Все, что способствует эффективному обучению детей, полезно.

Новаторство способствует эффективному обучению детей.

Новые методы обучения - новаторство.

Метод российского педагога Шаталова - новый метод обучения.

Метод российского педагога Шаталова полезен.

Все летучие мыши - представители отряда рукокрылых.

Все представители отряда рукокрылых - животные.

Все животные обладают обменом веществ.

Все летучие мыши обладают обменом веществ.

Все, что способствует прогрессу общества, полезно.

Подлинное искусство способствует прогрессу общества.

Значит, подлинное искусство полезно.

Опера Н. А. Римского-Корсакова “Царская невеста” - подлинное искусство.

Опера Н. А. Римского-Корсакова “Царская невеста” полезна.

Все, что требует мужества и героизма, есть подвиг.

Первый полет человека в космос требовал мужества и героизма.

Первый полет человека в космос есть подвиг.

Подвиги бессмертны.

Первый полет человека в космос есть подвиг.

Первый полет человека в космос бессмертен.

VI. Определить вид умозаключения, написать формулу, проверить, является ли она законом логики.

Если весна наступила, то в фермерском хозяйстве предстоит много работ.

Весна не наступила.

В фермерском хозяйстве не предстоит много работ.

2. Если на заводе повысится производительность труда, то возрастет рентабельность производства.

Если возрастет рентабельность производства, то снизится себестоимость произведенной продукции.

Если на заводе повысится производительность труда, то на нем снизится себестоимость произведенной продукции.

3. Если подземная вода в местах обнажения выходит наружу, то образуется родничок.

Подземная вода в местах обнажения вышла наружу.

Образовался родничок.

Если магнит нагреть, то он размагнитится.

Магнит размагнитился._

Магнит нагрели.

“Если жизнь тебя обманет, не печалься, не сердись” (А. С. Пушкин).

Жизнь тебя обманула.

Ты не печалься, не сердись.

6. Постройте условно-категорическое умозаключение, первой посылкой которого является следующее высказывание И. В. Гете, процитированное Ю. П. Азаровым в книге “Искусство воспитывать” (М., 1985): “Если хочешь, чтобы твои наставления влияли действительно благотворно на твоих учеников, предостерегай их от бесполезных знаний и ложных правил”.

7. Придумайте умозаключение, построенное по формуле:

((a>b) ^ ) .

VII. Постройте условно-категорическое умозаключение на основе следующих пословиц русского народа'.

Не узнав горя, не узнаешь и радости.

Бояться несчастья - и счастья не будет (вариант: не видать).

Что с возу упало, то пропало.

Люди рады лету, пчела рада цвету.

На красный цветок и пчела летит.

От одного порченого яблока целый воз загнивает.

Куда один баран, туда и все стадо.

В умной беседе ума набраться, в глупой - свои растерять.

Напряталась матка от деток - напрячутся и детки от матки.

Где дым, там и огонь. Огонь без дыму не живет.

Кто о ком за глаза худо говорит, тот того боится.

Неправдой нажитое впрок не пойдет.

Неправедное богатстве прахом пойдет.

VIII. Постройте условно-категорическое умозаключение на основе следующего сложного суждения: “Попробуй-ка научить сострадать, если человек с детства не страдал, если боится даже самой малой боли, пустякового неудобства и если его всю жизнь предохраняли от сострадания” (С. Алексеев).

Первая условная посылка этого умозаключения такая: “Если человек с детства не страдал, боится даже самой малой боли, пустякового неудобства, его всю жизнь предохраняли от сострадания, то попробуй-ка научить этого человека сострадать”.

Формула этой посылки;

(^b^c^d)>е.

Сформулируйте вторую посылку и заключение.