Дипломная работа - Технологии повторения учебной темы. Логика высказываний - файл n1.

Дипломная работа - Технологии повторения учебной темы. Логика высказываний
скачать (1579.9 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.4421kb.29.04.2009 11:51скачать

n1.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13



СОДЕРЖАНИЕ


СОДЕРЖАНИЕ 5

ВВЕДЕНИЕ 7

1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПЕРАЦИИ ЛОГИКИ ВЫСКАЗЫВАНИЙ. СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ 9

1.1 Виды логических операций 9

1.1.1 Исторический аспект 9

1.1.2 Определение понятий логики высказываний 11

1.1.3 Логические операции над высказываниями 13

1.2 Формы записи высказываний. Алгоритмические способы решения логических задач 20

1.2.1 Формулы логики высказывания и их свойства 20

1.2.2 Нормальные формы. Совершенные нормальные формы 24

1.2.3 Решение логических задач с помощью логики высказываний 28

1.3 Эвристические методы решения логических задач 30

1.3.1 Прием конкретизации задачи 31

1.3.2 Прием переструктурирования задачи 33

1.3.3 Прием разбиения задачи на части 33

1.3.4 Приемы моделирования 35

2 ПОВТОРЕНИЕ, ЕГО ВИДЫ И СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 43

2.1 Виды повторения 43

2.1.1 Обобщающее повторение 48

2.1.2 Методические рекомендации к проведению обобщающего повторения 50

2.2 Требования к повторению 54

2.2.1 Требования к организации повторения 54

2.2.2 Принцип непрерывного повторения 58

2.3 Методы, приемы и формы повторения 61

2.3.1 Формирование умений и навыков применения приемов мыслительной деятельности 61

2.3.2 Формы повторения 69

3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 76

3.1 Анализ негативных факторов в учебном кабинете математики №207 школы №14 76

3.2 Микроклимат и его влияние на организм человека 85

3.3 Анализ возможных чрезвычайных ситуаций 95

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 101

ПРИЛОЖЕНИЕ А 104

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 113

ПРИЛОЖЕНИЕ В 114

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 116

ПРИЛОЖЕНИЕ Д 123

ПРИЛОЖЕНИЕ Е 138


ВВЕДЕНИЕ


Математика является наукой, в которой все утверждения доказываются с помощью умозаключений, то есть путем использования законов человеческого мышления. В связи с этим математика являлась основным потребителем логики.

Для решения любого даже самого простого математического примера, ученик прежде всего должен выстроить с помощью логических рассуждений алгоритм решения этого примера. В большинстве случаев опыт построения логических цепочек у ученика накапливается в процессе обучения, тем самым он развивает свое логическое мышление. Одним из эффективных способов развития мышления является решение логических задач с использованием логики высказываний, так как логика высказываний является разделом математической логики, предметом которой служат в основном рассуждения, играющие особую роль в развитии мышления.

Тема «Логика высказываний» не входит в школьный курс обучения, однако ее изучение возможно на факультативных занятиях. Тем самым ученик должен получить знания, которые помогут ему решать логические задачи, а также будут являться хорошим подспорьем для решения большинства математических задач. Достоинством данной темы является не только ее познавательный характер, но и содержание большого количества теоретического материала. Для более глубокого усвоения темы возникает необходимость повторять изученный ранее материал. В свою очередь повторение помогает ученику: установить логические связи, обогатить память, расширить кругозор, привести знания в систему, повысить уровень самоорганизации ученика.

Поэтому целью дипломной работы является разработка технологий повторения темы «Логика высказываний».

Задачами данной дипломной работы являются анализ содержания учебной темы «Логика высказываний» и исследование технологии повторения при изучении темы «Логика высказываний».

В первой главе дипломной работы раскрывается содержание учебной темы «Логика высказываний». Описываются основные понятия и операции логики высказываний, а также способы решения логических задач (алгоритмические и эвристические).

Необходимость повторения этой темы определяется задачами прочного усвоения учащимися изучаемого материала, особенностями развития памяти обучающихся, обладающей свойством не только запоминания, но и забывания, закономерностями образования умений и навыков, требующих многократного повторения.

Во второй главе описаны технологии повторения. Она включает в себя виды повторения такие как: повторение пройденного в начале года, текущее повторение, тематическое повторение, заключительное повторение. Также освещены требования к организации повторения, цель, содержание, методы и формы.

В третьей главе производится анализ негативных факторов в кабинете математики и возможных чрезвычайных ситуаций. А также рассматриваются микроклиматические условия и их влияние на организм человека, от которых на прямую зависит успешность процесса обучения.

1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПЕРАЦИИ ЛОГИКИ ВЫСКАЗЫВАНИЙ. СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

1.1 Виды логических операций

1.1.1 Исторический аспект


Логика, как самостоятельная наука оформилась в трудах греческого философа Аристотеля (384 - 322 г. до н.э.). Он систематизировал известные до него сведения, и эта система стала впоследствии называться формальной или Аристотелевой логикой. Формальная логика просуществовала без серьезных изменений более двадцати столетий.

Математика является наукой, в которой все утверждения доказываются с помощью умозаключений, то есть путем использования законов человеческого мышления. В связи с этим математика являлась основным потребителем логики. Очевидно, поэтому развитие математики выявило недостаточность Аристотелевой логики и поставило задачу о ее дальнейшем построении на математической основе /1/.

Впервые в истории идеи о таком построении логики были высказаны немецким математиком Г.Лейбницем в конце XVII века. Он считал, что основные понятия логики должны быть обозначены символами, которые соединяются по определенным правилам, и это позволяет всякие рассуждения заменить вычислением.

«Мы употребляем знаки не только для того, чтобы передать наши мысли другим людям, но и для того, чтобы облегчить сам процесс нашего мышления» (Лейбниц).

Первая реализация идеи Лейбница принадлежит английскому математику Дж.Булю (1815 - 1864 г.).

Буль создал алгебру, в которой буквами обозначены высказывания, и это привело к алгебре высказываний. Сочинение Дж.Буля, в котором подробно исследовалась эта алгебра, было опубликовано в 1854 г., то есть почти 150 лет тому назад. Оно называлось «Исследование законов мысли» («Investigation of the Laws of Thought»). Отсюда ясно, что Буль рассматривал свою алгебру как инструмент изучения законов человеческого мышления, то есть законов логики.

Видимо, по этой причине работа Дж.Буля первоначально была мало замечена математиками и стала вызывать огромный интерес позже. В последующие годы работа Буля переводилась на разные языки и много раз переиздавалась, а само понятие алгебры Буля во многих странах пошло в школьный курс математики /2/.

Введение символических обозначений в логику имело для этой науки такое же решающее значение, как и введение буквенных обозначений для математики. Именно благодаря введению символов в логику была получена основа для создания новой науки - математической логики.

Предметом математической логики служат, в основном, рассуждения. При изучении она пользуется математическими методами.

При этом на первых порах развитие математической логики позволило представить логические теории в новой удобной форме и применить вычислительный аппарат к решению задач, малодоступных человеческому мышлению, что, конечно, расширило область логических исследований.

Однако главное назначение математической логики определилось в конце XIX века, когда стала ясна необходимость обоснования понятий и идей самой математики. Эти задачи имели логическую природу и, естественно, привели к дальнейшему развитию математической логики.

В этом отношении показательны работы немецкого математика Г.Фрёге (1846-1925 г.) и итальянского математика Д.Пеано (1858-1932 г.), которые применили математическую логику для обоснования арифметики и теории множеств.

Уже начиная с этих работ, стало ясно, что математическая логика изучает основания математики, принципы построения математических теорий. В этом ее главная роль. Коротко говоря - математическая логика - это наука о средствах и методах математических доказательств /3/.

Математическая логика сама стала областью математики, поначалу казавшейся в высшей степени абстрактной и бесконечно далекой от практических приложений. Однако эта область недолго оставалась уделом «чистых» математиков. В начале нынешнего века П. С. Эренфест указал на возможность применения аппарата логики высказываний (раздела математической логики) в технике. В середине столетия была обнаружена теснейшая связь математической логики с новой наукой — кибернетикой. Эта связь открыла возможности многочисленных и разнообразных приложений математической логики. Достаточно сказать, что сегодня математическая логика используется в биологии, медицине, лингвистике, педагогике, психологии, экономике, технике. Чрезвычайно важна роль математической логики в развитии вычислительной техники: она используется в конструировании электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и при разработке искусственных языков для общения с машинами.

Математическая логика уточнила и по-новому осветила понятия и методы традиционной формальной логики, существенно расширила ее возможности и сферу применимости /4/.

1.1.2 Определение понятий логики высказываний


Логика высказываний (пропозициональная логика) является разделом математической логики, изучающим сложные высказывания, образованные из простых, и их взаимоотношения. Простые высказывания при этом выступают как целостные образования, внутренняя структура которых не рассматривается, а учитывается лишь то, с помощью каких союзов и в каком порядке простые высказывания сочленяются в сложные.

Среди осмысленных предложений в русском языке выделяют повествовательные предложения, как выражения, которые утверждают некоторый факт. Аналогом повествовательных предложений в логике высказываний является высказывание (формула) /2/.

Высказыванием называется повествовательное предложение, о котором можно сказать в данный момент, что оно истинно или ложно, но не то и другое одновременно. Истинность или ложность предложения есть истинное значение высказывания /5/.

Каждое высказывание можно однозначно классифицировать - истинно оно или ложно. Если мы введем в рассмотрение множество, состоящее из двух элементов - русских слов "истина" и "ложь" (или английских "true" и "false"), которые записывают сокращенно И, Л (или соответственно Т, F), - то элементы этого множества {И, Л} часто называют истинностными значениями. Вместо И и Л мы будем использовать обозначения 1 и 0 соответственно, не придавая этим символам никакого арифметического смысла /2/.

Приведем примеры высказываний.

  1. Москва – столица России.

  2. Волга впадает в Черное море.

  3. Новгород стоит на Волхове.

  4. Курица не птица.

  5. Число 8 делится на 2 и на 4.

Высказывания 1), 3) и 5) истинны, а высказывания 2) и 4) ложны.

Не всякое предложение является высказыванием. Так, к высказываниям не относятся вопросительные и восклицательные предложения, поскольку говорить об их истинности или ложности нет смысла. Не являются высказываниями и такие предложения: «Каша — вкусное блюдо», «Математика - интересный предмет»; нет и не может быть единого мнения о том, истинны эти предложения или ложны. Предложение «Существуют инопланетные цивилизации» следует считать высказыванием, так как объективно оно либо истинное, либо ложное, хотя никто пока не знает, какое именно. Предложения «Шел снег», «Площадь комнаты равна 20 м2», а2=4 не являются высказываниями; для того чтобы имело смысл говорить об их истинности или ложности, нужны дополнительные сведения: когда и где шел снег, о какой конкретной комнате идет речь, какое число обозначено буквой а.

В последнем примере а может не обозначать конкретного числа, а быть переменной, т.е. буквой, вместо которой можно подставлять элементы некоторого множества, называемые значениями переменной. Пусть например, {-2; 0; 2, 3, 4} — множество значений переменной а. Каждому значению переменной соответствует либо истинное, либо ложное высказывание; например, высказывания (-2)2=4, 22=4 истинны, а высказывания 02=4, 32=4, 42=4 ложны.

Предложение, которое содержит хотя бы одну переменную и становится высказыванием при подстановке вместо всех переменных их значений, называют высказывательной формой.

Высказывание, представляющее собой одно утверждение принято называть простым или элементарным. Примерами элементарных высказывании могут служить высказывания 1) и 3). Элементарные высказывания обозначаются буквами латинского алфавита: A,B,CX,Y,Z или a,b,cx,y,z. Если высказывание А истинно, то будем писать А=1; если ложно А=0.

Высказывания, которые получаются из элементарных с помощью логических связок «не», «и», «или», «если ..., то...», «тогда и только тогда, когда…», «не…и не…», «не…или не…» принято называть сложными или составными. Так, высказывание 4) получается из простого высказывания «Курица - птица» с помощью отрицания «не». Высказывание 5) образовано из элементарных «число 8 делится на 2», «число 8 делится на 4», соединенных союзом «и». Аналогично сложные высказывания «Я пойду в школу или в кино» получается из простых высказываний «Я пойду в кино», «Я пойду в школу» с помощью грамматической связки «или» /2, 4, 6/.

1.1.3 Логические операции над высказываниями


Для написания этого раздела использовалась литература /2, 5, 7,8/.

Роль союзов в русском языке, с помощью которых из простых предложений формируются сложные, в логике высказываний играют логические связки, называемые также логическими операциями. Рассмотрим основные из них в применении к высказываниям.

  1. Отрицание

Простейшей операцией логики высказываний является операция отрицания, соответствующая в русском языке частице "не".

Эту операцию обозначают символом " " (или "")

Определение: Если А - некоторое высказывание, то (читается "не А" или "неверно, что А") - новое, сложное высказывание, которое истинно тогда и только тогда, когда А ложно.

Пример: А – “идет дождь”, - “не идет дождь”.

Действие этой операции можно представить в виде следующей символической таблицы, которую будем называть таблицей истинности данной логической операции (или связки):






1

0

0

1
Именно эту таблицу (ее надо читать по строкам: "если А=1, то =0", т.е. одновременно А истинно и ложно) мы и приняли в качестве определения операции отрицания. Подобными таблицами истинности мы будем пользоваться и при определении других логических операций.

  1. Конъюнкция

Следующая логическая операция – конъюнкция (логическое умножение), соответствующая союзу "и" русского языка.

Обозначается конъюнкция символом "" ("" или "&"), который ставится между высказываниями.

Определение: Если А и В - высказывания, то АВ - сложное высказывание (читается и В"), которое истинно в том и только том случае, когда истинны оба высказывания А и В. Высказывания А и В при этом называются конъюнктивными членами или членами данной конъюнкции.

Пример. А - ''лиса - хищное животное", В - "медведь меньше лисы", С - "Лондон - столица Англии"; АВ - "лиса - хищное животное, и медведь меньше лисы" - ложное высказывание; АС - "лиса - хищное животное, и Лондон - столица Англии" - истинное высказывание.

Таблица истинности для операции конъюнкции выглядит следующим образом:

А


В

АВ

1

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

В этой таблице каждая строка показывает, истинна или ложна конъюнкция при данном наборе истинных или ложных конъюнктивных членов.


  1. Дизъюнкция

Аналог в русском языке для следующей логической операции - союз "или". Но в русском языке этот союз имеет несколько довольно далеких друг от друга значений.

Примеры: "Здесь близко река или озеро" - союз "или" в соединительном (неисключающем) смысле; "Или он останется, или я" - "или" в разделительном (исключающем) смысле; "Самолет, или аэроплан, есть летательный аппарат тяжелее воздуха" - "или" в пояснительном смысле и т.д.

В математике, как правило, используется неисключающее "или", что приводит к логической операции дизъюнкции (логическое сложение), обозначаемой символом "".

Определение: Если А и В - высказывания, то АВ - сложное высказывание (читается или В"), которое ложно тогда и только тогда, когда ложны оба высказывания А и В. Высказывания А и В называют при этом дизъюнктивными членами.

Пример: А - "3<6", В - "5>1", АВ - "3<6 или 5>1" - истинное высказывание.

Таблица истинности для операции дизъюнкции выглядит следующим образом:


А

В

АВ

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0



  1. Импликация

Из всех логических операций наиболее сложной для восприятия является, пожалуй, импликация. Ее ближайший аналог в русском языке - оборот "если..., то...". Обозначать эту операцию будем так: "АВ".

Одна из проблем, связанных с восприятием импликации - использование этого оборота в нескольких разных значениях.

Пример: а) "Если меня не обманывает зрение, то это Иван Иванович"; "Если треугольник - прямоугольный, то для него справедлива теорема Пифагора" - условное значение оборота " если ... , то ...";

б) "Если на севере промышляли больше охотой, то на юге основу хозяйства составляло земледелие" - противопоставительное значение;

в) "Если сэр Вальтер Скотт не написал ни одного романа, то не было гражданской войны в США" - контрфактическое условное значение и т.д.

Мы будем ориентироваться только на первое значение этого оборота - условное.

Но и в этом случае полной аналогии нет, поскольку в русском языке оборот "если..., то..." подразумевает наличие причинной связи.

В математической же логике речь может идти только об истинности или ложности всего сложного высказывания в целом. Поэтому единственным "логичным" требованием к высказыванию "если А, то В" является недопустимость ситуации, когда А истинно, а В ложно.

В результате истинными могут оказаться сложные высказывания "Если в доме пять этажей, то в квартире номер три проживает Иванов" или "Если 1+12, то Рим есть столица Франции", а то и еще более "удивительные" высказывания.

Перейдем к точному определению и его обсуждению.

Определение: Если А и В - высказывания, то АВ (читается "если А, то В", "из А следует В", "А влечет В", "А имплицирует В") - сложное высказывание, которое ложно тогда и только тогда, когда А истинно, а В ложно.

Таблица истинности для операции импликации такова:

А

В

АВ

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

Пример: Пусть Р означает "22=4", Q - " снег бел", -"22=5", - "снег черен". Тогда высказывания PQ, и истинны, a - ложно.

Замечания:

  1. Иногда вместо "" используют знак "".

  2. Два главных момента в свойствах импликации: истина не может имплицировать ложь, но из лжи следует что угодно. Такое уточнение истинностного смысла связки "если А, то В" не противоречит обычной практике, скорее даже ее расширяет.

  1. Эквивалентность

Еще одна логическая операция - эквивалентность (или эквиваленция) - соответствует оборотам русского языка типа "тогда и только тогда, когда...", "для того, чтобы..., необходимо и достаточно..." и др. и обозначается знаками "", "~".

К эквивалентности в той же мере, что и к импликации, относится замечание о том, что ее использование в логике высказываний не учитывает смысловое содержание высказываний. И здесь наши интуитивные представления об эквивалентности относятся лишь к случаю, когда высказывание АВ является абсолютно истинным (т.е. истинным во всех возможных ситуациях). В логике же эквивалентность принимается истинной, когда А и В получают одинаковые истинностные значения.

Определение: Если А и В - высказывания, то АВ (читается: эквивалентно В") есть сложное высказывание, которое истинно тогда и только тогда, когда одновременно А и В истинны либо оба ложны.

Приведем таблицу истинности для эквивалентности:


А

В

АВ

1

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

1
Пример: Пусть А"Хлеба уцелеют", В - "вырыты оросительные канавы" Тогда высказывание или "Хлеба уцелеют тогда и только тогда, когда будут вырыты оросительные канавы".


  1. Штрих Шеффера

Следующая логическая операция называется штрих Шеффера и обозначается символом "|". Аналогом в русском языке служит оборот " не …или не …"

Определение: Если А и В - высказывания, то А (читается: штрих Шеффера В") - сложное высказывание, которое ложно тогда и только тогда, когда А и В истинны одновременно.

Таблица истинности для этой операции:


А
А

В

А

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1
Пример: Пусть А"Противоположные стороны трапеции не конгруэнтны", В - " Противоположные стороны трапеции не параллельны" Тогда высказывание или "Противоположные стороны трапеции не конгруэнтны или не параллельны" - истинное.

  1. Стрелка Пирса

В качестве последнего примера логической операции рассмотрим связку, называемую стрелка Пирса, аналогом в русском языке служит оборот " не …и не …". Обозначается эта операция символом "".

Определение: Если А и В - высказывания, то АВ (читается: "А стрелка Пирса В") - сложное высказывание, которое истинно тогда и только тогда, когда А и В ложны одновременно.

Таблица истинности для этой операции:


А

В



1

1

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1
Пример: Пусть А"Петр не едет на Урал", В - "Николай не едет в Сибирь" Тогда высказывание или " Петр не едет на Урал и Николай не едет в Сибирь " - истинное.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


СОДЕРЖАНИЕ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации