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關(guān)鍵詞:蔬菜栽培;技術(shù);病蟲害防治
1 蔬菜栽培技術(shù)要點(diǎn)
1.1 棚膜選擇
對(duì)棚膜的要求是使用壽命長、拉力強(qiáng)、透光率高、無滴性能好、無毒、增產(chǎn)及保溫性能好。當(dāng)前,含有紅外線阻隔劑和乙烯一醋酸乙烯共聚物的3層共擠無滴保溫防老化膜和高保溫?zé)o滴防老化膜是國內(nèi)比較好的農(nóng)用膜。采用此種無滴薄膜扣棚,不但無滴性能好,且對(duì)蔬菜無毒,同時(shí)拉力強(qiáng),保溫性能好,透光率高,可增加棚內(nèi)的光照強(qiáng)度,比普通薄膜增產(chǎn)25%~30%,使用壽命是普通薄膜的1倍以上。
1.2 光照控制
在初春或冬季時(shí)節(jié),大棚栽培采取多層覆蓋,而露地光照不是很強(qiáng),多層覆蓋或遇到陰雨天氣后,棚內(nèi)光照僅相當(dāng)于露地的50%~70%,故棚內(nèi)光照會(huì)更弱,要盡可能使植株接受較多的光照。因此,提高棚內(nèi)光照強(qiáng)度是增加品質(zhì)和產(chǎn)量的關(guān)鍵措施之一。提高棚內(nèi)光照的措施包括:一是選用透光率好的無滴薄膜。二是為了滿足蔬菜生長對(duì)溫度條件的要求,一般的情況下會(huì)采用物質(zhì)的覆蓋以確保溫度,但是還有一點(diǎn),光照是植物生長的過程中不可缺少的,一定要保持關(guān)照的時(shí)間,這樣在材料,以及覆蓋的時(shí)間上都有很多問題需要我們?nèi)タ紤]的,以及一些自然因數(shù),像是下雨下雪等情況。三是設(shè)置反光幕。四是保持膜面清潔。
1.3 保溫降濕塑料拱棚的散熱途徑
通過縫隙的換氣傳熱約占10%~20%,通過薄膜的透射傳熱占70%~80%,地中傳熱在10%以下。生產(chǎn)上一般采用下列保溫措施:一是增加光照;二是選用保溫性能好的薄膜,如高保溫薄膜等;三是壓嚴(yán)薄膜,防止漏風(fēng)或被大風(fēng)刮起,破損的薄膜要立即修補(bǔ);四是多層覆蓋,如大棚套小棚再加草簾或雙層大棚等。同時(shí),還要留意調(diào)整好大棚內(nèi)的溫濕度;另外,春天由于中午的溫度過高通過塑料的照射可能會(huì)直接的影響到植物的生長,也極其容易引發(fā)病害的發(fā)生。這就需要靈活協(xié)調(diào)水、溫、光的關(guān)系。
1.4 適時(shí)通風(fēng)
棚室降溫通常采用通風(fēng)降溫和遮光降溫兩種方法。通風(fēng)不但可降溫排濕,減輕病害發(fā)生,防止高溫障礙,又可補(bǔ)充二氧化碳,及時(shí)排除有害氣體,有利于光合作用,促使棚內(nèi)空氣流通。
1.5 品種選擇
冬春早熟栽培應(yīng)選擇弱光和耐低溫的品種,對(duì)于雍菜、落葵、莧菜、甜瓜、西瓜、苦瓜、南瓜、栗子、絲瓜、黃瓜、夜開花、辣椒(包括甜椒)、茄子、番茄等,其定植(定苗)時(shí)間一般在2月上旬至3月下旬。其中,黃瓜要選擇葉型較小,葉片厚,側(cè)枝數(shù)較少,株型緊湊,單位結(jié)實(shí)率高,雌花數(shù)適量,早熟性強(qiáng),節(jié)間和葉柄較短,耐高溫和低溫,耐弱光,高抗枯萎病、霜霉病和白粉病的品種,如津優(yōu)、津春系列黃瓜品種。番茄要選擇抗病性強(qiáng)不易徒長,節(jié)間短,光合效能高,葉片小,分枝性弱,植株開展度小,早熟豐產(chǎn),耐弱光,抗寒性強(qiáng)的品種。
1.6 施肥要求
要堅(jiān)持有機(jī)肥為主、基肥為輔的施肥原則,同時(shí)還要注意以下幾點(diǎn):一是施肥時(shí)注意通風(fēng)換氣。二是盡量不施含氯的肥料;三是重視根外追肥;四是注意平衡施肥和微量元素的施用;五是根據(jù)作物種類、熟性、苗的大小、土質(zhì)、肥力狀況等確定施肥種類、數(shù)量、施肥時(shí)機(jī)和方法;六是基肥最好在播種前或栽植前10~15 d施好;七是有機(jī)肥要先腐熟后施用;八是基肥和追肥不要長期用同一種肥料。
1.7 防止有害氣體
一是在低溫季節(jié)追肥以后數(shù)天之內(nèi),加強(qiáng)通風(fēng)排除有害氣體;二是不施新鮮的廄肥;三是嚴(yán)禁使用碳酸氫銨作追肥;四是進(jìn)行短期明火加溫時(shí),不要用含硫量高的劣質(zhì)煤,夜間加溫以后,第二天早上要及時(shí)通風(fēng)換氣。
2 病蟲害防治
2.1 種子處理
病蟲常混雜或潛伏在菜種里,播種前搞好種子處理,可控制部分病蟲害的傳播為害。一是溫湯浸種,用溫水浸泡菜種,不斷攪拌,使種子受熱均勻;二是藥劑處理,用硫酸銅、高錳酸鉀、福爾馬林浸種,也可用多菌靈可濕性粉劑拌種。
2.2 土壤處理
一是悶棚。在換茬期間,選擇晴天密閉悶棚,利用高溫缺氧殺死土表及墻體上的病菌孢子與蟲卵。二是根據(jù)棚內(nèi)常年病蟲發(fā)生的情況,選用合適的藥劑加適量的細(xì)土拌勻,撒施地表,翻耕入土。三是苗床消毒??刹捎萌龆就梁蠹由w薄膜悶上幾天,然后播種。
關(guān)鍵詞:白菜;育種;栽掊
中圖分類號(hào): S634.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A DOI編號(hào): 10.14025/ki.jlny.2017.10.039
1 白菜種類的發(fā)展
白菜在我國的生產(chǎn)上可以分為普通白菜、小白菜、青菜、油菜等,小白菜屬于十字花科蕓薹屬蕓薹種,其口感比較細(xì)膩,鮮美,有獨(dú)特的風(fēng)味,在日常的生活中很受歡迎,最早我國有白菜生產(chǎn)的地區(qū)是陜西西安一帶,在半坡新石器時(shí)代遺址中出土的陶罐里就有白菜籽的記載,這說明我國白菜的發(fā)展具有悠久的歷史,之所以一直流傳至今,因白菜含有大量蛋白質(zhì)、微量元素及各種維生素等營養(yǎng)物質(zhì),其烹飪手法更是多樣性。
2 白菜育種的發(fā)展
白菜的育種和栽培技術(shù)在我國具有悠久的歷史,其發(fā)展分為三個(gè)主要階段:第一個(gè)階段為20世紀(jì)70年代以前,為傳統(tǒng)地方品種應(yīng)用階段,白菜種植主要是江南的大中城市郊區(qū),以生育期不同的早、中、晚熟配套的地方品種組合,實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)匕撞说闹苣晟a(chǎn)與供應(yīng);第二個(gè)階段的發(fā)展是從20世紀(jì)80~90年代中期,生產(chǎn)的品種主要是上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的矮抗青、冬常青、夏冬青、七一青(紅明青)、605青菜,新選一號(hào)、小葉青、新場青等一系列品種,這一階段主要是為了更好地滿足民眾的需要;第三階段的發(fā)展是20世紀(jì)90年代中后期至今的一段時(shí)間,這階段的發(fā)展是綜合利用優(yōu)新品種階段,除部分上述的優(yōu)良品種繼續(xù)占有較大栽培面積外,我國開始不斷地發(fā)展新品種,尋找新的栽培方式。
3 白菜育種的特點(diǎn)
隨著白菜品種的不斷發(fā)展,當(dāng)前在我國白菜育種以及種子市場發(fā)展中主要的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:一是總體種植面積較廣,種子需求總量不斷增加,依然是常規(guī)品種占主導(dǎo)地位,但由于部分操作不當(dāng)或者為了節(jié)省成本,造成種子品質(zhì)良莠不齊,生產(chǎn)力和抗病能力不斷下降,很難保證種子的純度和產(chǎn)量;二是不同品種的白菜種子價(jià)格存在很大差距,各部分利潤也不相同,進(jìn)口的種子甚至是我國種子的幾十倍,這就促進(jìn)了我國品種選育工作的不斷進(jìn)步,利潤空間非常大;三是白菜育種投入較少,我國的育種工作發(fā)展較晚,加上部分企業(yè)只為了眼前的利益沒有考慮我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的布局,種子的繁育投入資金較少,沒有合適的育種人才等因素,對(duì)我國的種子繁育工作造成了極其嚴(yán)重的影響,國有的白菜品種在不斷凋零;四是國內(nèi)白菜育種水平例如在耐熱性、品質(zhì)等方面與發(fā)達(dá)國家之間有一定的差距,尤其是產(chǎn)量上,我國的白菜產(chǎn)量相對(duì)較低,品種的質(zhì)量上也有待提高。
4 白菜資源繁育的新技術(shù)
目前比較先進(jìn)的是采用游離小孢子培養(yǎng)的技術(shù),可以比常規(guī)的自交方式純化的親本快一倍,縮短為2~3年,這就大大的提高了育種的速度,加快了我國種子的更新?lián)Q代。此外,其技術(shù)的發(fā)展還可以應(yīng)用于誘變和突變體篩選、基因轉(zhuǎn)化等方面的研究工作。李巖等(1993年)、張風(fēng)蘭等(1994年)、余鳳群等(1994年)、曹鳴慶等(1992年)通過對(duì)游離小孢子的培育研究,發(fā)現(xiàn)了孢子在繁育過程中可以很好地結(jié)合現(xiàn)有的前沿技術(shù)進(jìn)行分析,對(duì)我國的植株再生和基因技術(shù)的發(fā)展都有很大的促進(jìn)作用。
張成合等(1999年)采用了現(xiàn)在比較先進(jìn)的二倍體白菜進(jìn)行了同四倍體的誘導(dǎo)技術(shù),處理了秋水仙素莖尖,同時(shí)很好地結(jié)合了細(xì)胞學(xué)的原理,對(duì)可以產(chǎn)生誘變一代(c1)和二代(c2)在培育過程中減數(shù)分裂行為與結(jié)實(shí)率的關(guān)系進(jìn)行了初步研究。劉惠吉等(1988年~2004年)對(duì)白菜幼苗生長點(diǎn)進(jìn)行了用0.2%秋水仙素水溶液的處理,應(yīng)用這種方式方法,選育出了四倍體的南農(nóng)矮腳黃、四倍體蘇州青、熱優(yōu)2號(hào)、寒優(yōu)l號(hào)等,在我國的種植中是現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的新品種,這些成果說明采用四倍體多親添加雜交的過程中,可以很好地獲得同源四倍體白菜自交不親和系新種質(zhì)。
張?jiān)龃涞龋?004年)對(duì)通過試驗(yàn)對(duì)不結(jié)球白菜品種的矮抗6號(hào)繁育過程中其本身的父母本進(jìn)行了AFLP標(biāo)記分析,通過試驗(yàn)的分離和篩選出完全不同的兩隊(duì)AFLPB物,通過這種篩選過程中的不斷組合可以揭示小白菜雜種與父母本之間的遺傳關(guān)系,這種方式試驗(yàn)的發(fā)展可以起到很好的借鑒作用,應(yīng)用于鑒定雜種真?zhèn)渭凹兌取1R鋼等(2002年)通過對(duì)白菜農(nóng)藝生產(chǎn)過程中的區(qū)間作圖法試驗(yàn)對(duì)白菜地上部主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行了QTL分析,通過試驗(yàn)分析出葉型、葉柄形狀、株高等白菜在生長過程中多個(gè)重要農(nóng)藝性狀連鎖的QTL位點(diǎn),分析出各個(gè)點(diǎn)位之間的QTL數(shù)目在1~5個(gè)之間,這些試驗(yàn)分析出各點(diǎn)位間存在的相關(guān)性。于拴倉等(2003年)通過對(duì)白菜的耐熱性分析對(duì)白菜的性狀進(jìn)行了QTL分析,通過試驗(yàn)可以看出5個(gè)QTL緊密連鎖的側(cè)連分子標(biāo)記,它們與QTL間的距離為0.1~2.4厘米。
關(guān)鍵詞:猜想思維方法;數(shù)學(xué)教學(xué);培育
中圖分類號(hào):G633.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-723X(2012)02-0183-03
一、數(shù)學(xué)方法及猜想思維方法
(一)數(shù)學(xué)方法
數(shù)學(xué)方法,有時(shí)又稱“數(shù)學(xué)思想方法”和“數(shù)學(xué)思維方法”,所表達(dá)的是指在學(xué)習(xí)和研究數(shù)學(xué)的過程中所使用的思維方法。張奠宙先生在其《數(shù)學(xué)方法論稿》中,提出了數(shù)學(xué)思想方法的四個(gè)層次:[1]
第一,基本的和重大的數(shù)學(xué)思想方法,如模型化方法、微積分方法、概率統(tǒng)計(jì)方法等,主要是可以應(yīng)用這些方法來研究生活世界的某一領(lǐng)域的問題。數(shù)學(xué)模型方法主要處理實(shí)踐與認(rèn)識(shí)的關(guān)系,基于實(shí)踐的基礎(chǔ)之上形成的一種數(shù)學(xué)認(rèn)識(shí);數(shù)理邏輯處理原因與結(jié)果的關(guān)系問題;幾何方法處理時(shí)間與空間的問題‘微積分處理運(yùn)動(dòng)與靜止的關(guān)系問題等。
第二,與一般科學(xué)方法相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法,如類比、分析綜合、歸納演繹等。
第三,數(shù)學(xué)學(xué)科特有的方法,如數(shù)學(xué)等價(jià)、數(shù)學(xué)表示、公理化、數(shù)形轉(zhuǎn)換等。
第四,中學(xué)數(shù)學(xué)中的解題技巧,如形式化原則、簡單性原則、等價(jià)交換原則、映射反映原則等。
從這四個(gè)層次看,我國的數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中,最多達(dá)到了第四層,就是在教學(xué)過程中,教給學(xué)生一些解題的方法與技巧,而其他三類思想方法很少涉及,而這些卻恰恰是形成數(shù)學(xué)的學(xué)科意識(shí)和能力,促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)科本身的發(fā)展與應(yīng)用的重要的方法,但在我們的數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中忽視了。我們的學(xué)生只知道做題,只知道做別人給出的題,而不會(huì)自己提出問題,即使哪怕僅僅只是一個(gè)猜測性的假設(shè),不會(huì)應(yīng)用所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)踐中的問題。從這點(diǎn)來看,我國中小學(xué)生的數(shù)學(xué)意識(shí)和數(shù)學(xué)思維水平實(shí)際上是很落后的。
(二)猜想思維方法
猜想是眾多數(shù)學(xué)思維方法中的一種,具有數(shù)學(xué)思維的特性。而“所謂數(shù)學(xué)思維,就是以數(shù)學(xué)問題為載體,通過發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的形式,達(dá)到對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的空間形式和數(shù)量關(guān)系的本質(zhì)的一般性的認(rèn)識(shí)的思維過程”[2]。在這一定義中,非常強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)問題的重要性。事實(shí)上,正是由于有了問題,于是才有了猜想的必要性。而又由于問題難以直接解決,于是猜想變成了解決問題的第一步。這既表現(xiàn)了數(shù)學(xué)思維的發(fā)展,又為后續(xù)的數(shù)學(xué)思維活動(dòng)提供了動(dòng)力和規(guī)劃了方向。
但數(shù)學(xué)猜想并不是天馬行空地亂猜,“數(shù)學(xué)猜想是依據(jù)某些數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)事實(shí),對(duì)未知量及其關(guān)系作出的似真判斷。”[3]在形成數(shù)學(xué)猜想的過程中,需要依據(jù)長期積累的數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)事實(shí),在綜合運(yùn)用各種形象思維與邏輯思維方法的前提下形成,表現(xiàn)出深刻的想象力和洞察力。
猜想是直覺思維的結(jié)果?!爸庇X思維是指不受固定的邏輯規(guī)則束縛,直接領(lǐng)悟事物本質(zhì)的一種思維方式。”[4]這種本質(zhì)大體上包括數(shù)學(xué)中可能隱含的整體性、次序性、和諧性特征。直覺思維的一個(gè)主要特征是能夠越過邏輯推理的束縛而直接作出某種預(yù)見和判斷。在直覺思維中,人們以已有的知識(shí)為根據(jù),以對(duì)某一問題的長期深入的思考為基礎(chǔ),憑直覺對(duì)研究的問題提出某種合理的猜測,往往表現(xiàn)為突然的認(rèn)識(shí)與領(lǐng)悟。
(三)猜想思維方法的重要性
猜想思維方法是數(shù)學(xué)學(xué)科領(lǐng)域乃至自然科學(xué)領(lǐng)域一種重要的思維方法,可以說,沒有猜想,就沒有數(shù)學(xué)和自然科學(xué)的發(fā)展和突破。牛頓有一句名言:“沒有大膽的猜想,就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)?!保?]當(dāng)代著名數(shù)學(xué)家波利亞也非常重視猜想在數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中的作用。他指出:“要成為一個(gè)好的數(shù)學(xué)家,必須首先是一個(gè)好的猜想家?!保?]“數(shù)學(xué)的創(chuàng)造過程是與任何其他知識(shí)的創(chuàng)造過程一樣的,在證明一個(gè)數(shù)學(xué)定理之前,你先得猜測這個(gè)定理的內(nèi)容,在你完全作出詳細(xì)證明之前,你先得猜測證明的思路,只要數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)過程能反映出數(shù)學(xué)的發(fā)明過程的話,那么就應(yīng)當(dāng)讓猜測、合情推理占有適當(dāng)?shù)奈恢??!保?]因此,猜想在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和研究過程中構(gòu)成了邏輯分析的前提和基礎(chǔ),猜想為邏輯分析活動(dòng)提供了動(dòng)力并規(guī)劃了方向,成為邏輯分析得以開展的基礎(chǔ)。如此下去以實(shí)現(xiàn)猜想的證實(shí)與證偽。證實(shí),則獲得一個(gè)新的定理或理論;證偽,則激勵(lì)進(jìn)入一個(gè)新的假設(shè)環(huán)節(jié)。數(shù)學(xué)就是在這樣一個(gè)不斷的證實(shí)與證偽的過程中持續(xù)下去。
比如一元二次方程和三次四次方程都能用根式求解,于是人們猜想一般的n次方程都能用根式求解。然而這一猜想是不正確的,為了否定這一猜想,數(shù)學(xué)家伽羅左首創(chuàng)“群論”這一新的數(shù)學(xué)領(lǐng)域,阿貝爾則以此為基礎(chǔ)證明了五次及五次以上的方程不能用根式求解。數(shù)學(xué)就是在這樣猜想與證實(shí)或證偽的過程中不斷開拓新的領(lǐng)域。而著名的哥德巴赫猜想則至今激勵(lì)著無數(shù)的數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)愛好者在數(shù)學(xué)的王國里艱難地遨游著。
由此看來,在數(shù)學(xué)的發(fā)展和研究領(lǐng)域中最重要的不是證明,而是猜想!如果沒有猜想,何來證明?相對(duì)于證明而言,猜想永遠(yuǎn)具有優(yōu)先性!能夠提出一個(gè)具有深遠(yuǎn)影響力的猜想,無論真或者偽,都足以在數(shù)學(xué)界取得相當(dāng)?shù)牡匚?。又有誰會(huì)懷疑哥德巴赫在數(shù)學(xué)界的地位呢?要有原創(chuàng),首先必要有猜想。自古概莫能外!
二、猜想思維方法在數(shù)學(xué)教學(xué)中的培育
“一個(gè)優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家會(huì)根據(jù)自己的數(shù)覺,運(yùn)用科學(xué)方法,提出好的數(shù)學(xué)問題,設(shè)定數(shù)學(xué)猜想,以便深入地工作。問題選得好壞,猜想是否合適,是決定數(shù)學(xué)創(chuàng)造的關(guān)鍵,也是數(shù)學(xué)水平高低的分野?!保?]而一個(gè)在中小學(xué)階段只知道做題的學(xué)生長大后是無法期望他具備這種問題意識(shí)和猜想意識(shí)的。因此,在中小學(xué)階段,有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力,培養(yǎng)學(xué)生以猜想和證明來解釋數(shù)學(xué)問題的數(shù)學(xué)意識(shí),目前,在我國顯得尤為重要。具體而言,可以通過歸納和類比來形成猜想的意識(shí)和能力。
(一)歸納
1.完全歸納法
完全歸納適用于某一大類里面又分若干小類的情況,要立論某一大類具有某一性質(zhì),首先必須證明里面的若干小類都具有該性質(zhì)。如立論“三角形的三條高相交于一點(diǎn)”,三角形是一大類,里面還分銳角三角形、直角三角形和鈍角三角形三小類,要證明“三角形的三條高相交于一點(diǎn)”首先必須分別證明銳角三角形、直角三角形和鈍角三角形的三條高都相交于一點(diǎn)。這種歸納法就是完全歸納的思路。
2.不完全歸納法
相比較而言,不完全歸納法更具有猜想―證明的思維特色。它主要是從少數(shù)個(gè)別事實(shí)中看到某些規(guī)律現(xiàn)象,從而受到啟發(fā),提出假設(shè)和猜想。著名的哥德巴赫猜想就是這樣提出來的。
1742年,德國數(shù)學(xué)家哥德巴赫根據(jù)奇數(shù)77=53+17+7,461=449+7+5=257+199+5等個(gè)別例子看出,每次相加的三個(gè)數(shù)都是素?cái)?shù),于是他猜想,所有大于5的奇數(shù)都可以分解為三個(gè)素?cái)?shù)之和。他將此猜想告訴歐拉,歐拉肯定了他的想法,并補(bǔ)充提出:4以后的每個(gè)偶數(shù)也都可以分解為兩個(gè)素?cái)?shù)之和?!案绲掳秃詹孪搿本瓦@樣誕生了。此猜想一出,即激勵(lì)了數(shù)學(xué)界眾多人士進(jìn)行證明,成為數(shù)學(xué)史上一個(gè)璀璨的明珠,至今無人摘得。
在我國數(shù)學(xué)教學(xué)中,歸納法的教學(xué)只在高中數(shù)列這一部分內(nèi)容中進(jìn)行滲透,主要是以猜想―證明的方式來求一個(gè)數(shù)列的通項(xiàng)公式或者求和公式,而其他內(nèi)容處則很少涉及。
但實(shí)際上,在小學(xué)和中學(xué)的很多類型的知識(shí)中,都可以用到猜想―證明方法。比如小學(xué)階段的問題:“在周長一定的長方形中,哪一個(gè)的面積最大?”就這一問題,學(xué)生只要列出三組數(shù)據(jù),分別是兩個(gè)長方形和一個(gè)正方形,通過驗(yàn)證和計(jì)算,就可以得出,是正方形的面積最大。如果是在小學(xué)階段,猜想證明的要求可以到此為止。而到了初中和高中學(xué)了二次函數(shù)以后,就可以要求學(xué)生證明這個(gè)命題,于是就又涉及通過建構(gòu)數(shù)學(xué)方程來解決實(shí)際問題的思維方法??梢栽O(shè)定x和y為長方形的兩邊之長,周長為2a,則x+y=a時(shí),xy=x(a-x)=ax-x2,于是問題就轉(zhuǎn)化為求ax-x2這樣一個(gè)二次函數(shù)的最大值。
在實(shí)際教學(xué)中,教師應(yīng)該盡可能給學(xué)生提供更多的猜想機(jī)會(huì),即使是書本上已有的知識(shí),也可以讓學(xué)生自己去猜想,自己去求證,比如一些公式的推導(dǎo)與證明。當(dāng)他們真正掌握了數(shù)學(xué)里的思維方法的時(shí)候,就完全可以自學(xué)而不再依靠教師的講授。只是在小學(xué)和中學(xué)階段,這種猜想和證明的要求不一樣,小學(xué)階段對(duì)一個(gè)命題有實(shí)例證明就行,而中學(xué)階段可以要求應(yīng)用數(shù)學(xué)方程、函數(shù)等進(jìn)行學(xué)理上的證明。即使暫時(shí)不能從學(xué)理上證明,那也沒關(guān)系。正如韋依說過的關(guān)于歐拉的一段評(píng)價(jià):“當(dāng)歐拉猜想到一個(gè)一般定理時(shí),他會(huì)很高興,試圖去證明它。但是,如果找不到證明,而只有一些令人信服的實(shí)驗(yàn)證據(jù),他幾乎也會(huì)感到同樣的欣慰?!保?]說不定這個(gè)問題將成為影響學(xué)生終身的興趣和發(fā)展的問題,比起那些讓學(xué)生為了拿高分而絞盡腦汁的痛苦問題來說,這樣的問題的價(jià)值實(shí)在百倍于之。
(二)類比
類比也是猜想的一種重要方法。著名數(shù)學(xué)家波利亞在《怎樣解題》中指出“類比是一個(gè)偉大的引路人”,[10]哲學(xué)家康德也同樣認(rèn)為,在提出猜想的過程中,“每當(dāng)理智缺乏可靠論證的思路時(shí),類比這個(gè)方法往往能指引我們前進(jìn)。”[11]而“所謂類比,就是根據(jù)兩個(gè)(或兩類)對(duì)象之間某些方面的相似或相同,而指出他們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗨苹蛳嗤囊环N邏輯推理”[12]。著名數(shù)學(xué)家歐拉就是將代數(shù)方程的某些特性類比到非代數(shù)方程中去,將有限類比到無限中去,從而巧妙地解決了所有自然數(shù)平方的倒數(shù)和這一難題的。
在中小學(xué)階段,類比的情況還是很多的。比如分配律a(b+c)=ab+ac,對(duì)數(shù)的和式運(yùn)算都成立,也適用于極限運(yùn)算:
limnAn(Bn+Cn)=limnAnBn+limnAnCn
但是類比有時(shí)候也不成立,比如分?jǐn)?shù)的加法,同分母相加的運(yùn)算規(guī)則卻不能類比推理到異分母的加法運(yùn)算規(guī)則;分配律也不能類比推理到對(duì)數(shù)的計(jì)算中:
loga(A+B)≠loga A+loga B
雖然類比推理有時(shí)候正確有時(shí)候錯(cuò)誤,但在課堂上,并不影響這種思維方式的演繹,不管這些類比推理是成立還是不成立,都可以使用,因?yàn)橹罂倳?huì)要有一個(gè)證明的過程。就比如異分母分?jǐn)?shù)的相加法則,教師上課時(shí)根據(jù)同分母相加法則進(jìn)行類比推理寫出計(jì)算法則如下:
a/b+c/d=a+c/b+d
反應(yīng)快的學(xué)生馬上就會(huì)意識(shí)到,其實(shí)1/2+1/3≠2/5,于是順理成章地引出,那異分母分?jǐn)?shù)相加的法則又是什么呢?這樣對(duì)激活學(xué)生思維,比單純地告訴學(xué)生計(jì)算法則要好得多。而且學(xué)生從這樣一個(gè)過程中,也領(lǐng)會(huì)到了,有些類比推理是成立的,而有些類比推理是不成立,都需要經(jīng)過證明才能有效。無形之中,這種類比推理猜想的思維方法就被學(xué)生所內(nèi)化和掌握。
其實(shí),中小學(xué)階段,這種類比還很多,如數(shù)的運(yùn)算與式的運(yùn)算、圖形的全等與圖形的相似、整數(shù)指數(shù)的冪函數(shù)與分?jǐn)?shù)指數(shù)的冪函數(shù)、平面幾何與立體幾何等當(dāng)中的很多問題都可以進(jìn)行類比,通過這樣的類比,既可以幫助學(xué)生找到知識(shí)之間的聯(lián)系與區(qū)別,建立起完備的知識(shí)結(jié)構(gòu),又可以培養(yǎng)這樣一種思維方法,比單純的知識(shí)學(xué)習(xí)與計(jì)算技能的掌握具有更潛在的發(fā)展價(jià)值。
教師在教學(xué)過程中除了有意識(shí)地多提供類似題目,培養(yǎng)猜想意識(shí)之外,還需要保護(hù)好學(xué)生的問題意識(shí)和所謂的“異想天開”,學(xué)生可能會(huì)根據(jù)自己的直覺對(duì)某些問題做出自己的猜想和推理,這個(gè)時(shí)候教師一方面要保護(hù),另一方面,可以引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)理的方式來證明自己的猜想。
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Conjecture and its Cultivation in the Teaching of Mathematics
SHENG Zhi-rong
(Mathematics Department, Education College, Quzhou University, Quzhou, 324000, Zhejiang, China)
一、“了解習(xí)性”。凡是得到一種植物,不可盲目進(jìn)行栽種。首先要了解其原產(chǎn)地或原來栽種生長地的基本情況及其表現(xiàn),如原產(chǎn)在北方、南方,高緯度或是熱帶地方,是旱漠還是高山(地),多雨或是多濕,適應(yīng)的土壤特性以及不同季節(jié)的日夜溫差等等。若從友人處獲得苗株,也要知道原種植處狀況如陽臺(tái)、方向等,是否遮陰、露地?吊栽或水培基質(zhì)等條件及其生長效果怎樣?要注意克服些什么問題,保證或改進(jìn)些什么條件。這里僅是提個(gè)醒,因?yàn)榄h(huán)境條件、氣候因素的變化對(duì)植物生長決定性的影響是眾所周知的。然而,它不止是個(gè)簡單的概念,涉及具體的因素均要作一些細(xì)微的分析。諸如南亞熱帶高地植物雖然是喜光性但又懼畏強(qiáng)日照;喜濕而又不只是往盆內(nèi)灌水,有時(shí)只是對(duì)空氣濕度的滿足;高積溫固然對(duì)植物生長有利,但溫差的不足又使花芽分化十分不利……
二、“分類置養(yǎng)”。以植物生境地來區(qū)分,有陽性植物和陰生植物,但這僅僅是一個(gè)范圍很大,甚至是一個(gè)不完全準(zhǔn)確的概念。已經(jīng)有很多研究結(jié)果表明,植物的喜陰性,其實(shí)是對(duì)光照不足條件下的一種生存適應(yīng),即使已是一種相對(duì)固定的“遺傳特性”,但也不完全是避光、拒光,它實(shí)質(zhì)上不是喜陰,而是耐陰,常見的、“喜”陰植物也有趨光性的表現(xiàn)。長時(shí)間在完全沒有光照條件下生長,這不是綠色植物的生存本性。至于光照,除了光照強(qiáng)弱、時(shí)間長短之外,還有光斑或柵狀光照和散射光照等多種形式?;ㄈ~類的大王萬年青、黃斑富貴竹、斑葉椒草、金斑竹芋、花葉綠蘿等等的栽培,經(jīng)驗(yàn)告訴我們,要使其葉斑增多、葉色明亮,就必須保持一定的、不同程度的光照。另外,像瓜栗(發(fā)財(cái)樹)、蘇鐵、酒瓶蘭、榕屬的多種、露兜屬多種,這些原本是陽性植物,但它又明顯地表現(xiàn)出較強(qiáng)的在無直接日照條件下能維持生長的適應(yīng)性。蔽蔭,這是無奈的忍受??傊幧参锸遣荒荛L時(shí)間地在僅靠日光燈、黃熾燈進(jìn)行照光的環(huán)境下擺放的,一段時(shí)間后便需要更換一個(gè)透光(氣)條件好的環(huán)境來“調(diào)節(jié)”和恢復(fù)自身生長。
至于哪一種植物最適應(yīng)什么樣的光照,已有不少參考書作了較詳細(xì)介紹,許多栽培者也已探索出成功的經(jīng)驗(yàn),這里就不一一復(fù)述了。
三、“室內(nèi)栽培”。也不是一個(gè)明確的概念,嚴(yán)格地說它含混了具可控栽培生態(tài)的溫室生產(chǎn)與居室條件栽培兩種意義,當(dāng)然,對(duì)廣大愛好者或一般生產(chǎn)者而言多是指后者。有時(shí)會(huì)在居室內(nèi)看到擺設(shè)的植物有一個(gè)短時(shí)間的良好的生長表現(xiàn),但這往往不是正常的,更不能維持長久。典型的如盆栽草花、盆景類植物。因?yàn)闊o論如何也找不到一種原產(chǎn)于類似于居室環(huán)境的植物,室內(nèi)的通風(fēng)、光照、水分的調(diào)理及污染干擾等,完全迥異于大自然!為此,我們認(rèn)為,“室外栽培,室內(nèi)欣賞”,似乎更為確切些。
不計(jì)工本地創(chuàng)造一個(gè)完全封閉或半封閉的小溫室進(jìn)行興趣栽培,這未嘗不可,但恐怕這又是另一種環(huán)境條件下的栽培技術(shù)系統(tǒng),注意具體條件還是各有差異的。不是有了溫室便可保證成功的,還是要通過實(shí)踐、比較、分析、總結(jié)和不斷改進(jìn)才有可能最終獲得收益。