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教学案例:根式与分数指数幂
厦门市集美区灌口中学 吴清平
背景
在《基本初等函数(Ⅰ)》一章中,有两个符号是学生比较不熟悉的: 和 ,教材中是通过实例引入并给出定义:
如果 ,那么x叫做a的n次方根。
如果 ,那么数x叫做以a为底N的对数,记作 。
当我们按照书上的安排,通过大量的实例来引出并说明根式与对数的含义时,仍有不少学生不能很好地理解,在教师的特别强调下,勉强记住了这两个“奇怪”的东西,时间久了,若没有经过“脑白金”式的反复记忆,遗忘是理所当然的事了。至于理解能力较差、基础不好的学生,则只能是象在看天书了。
“老师,为什么要学习根式呢?”是啊,为什么要引入根式,又为什么要引入对数?当学生这样问我时,我便经常问自己:有什么办法可以顺利地引入根式呢?
解决策略
当我们重新回忆“ ”的出现时,发现它是数系扩充的必然结果:
古希腊毕达哥拉斯学派中一个叫希帕索斯的学生在研究1与2的比例中项时,发现没有一个能用整数比例写成的数可以表示它。如果设这个数为x,既然 ,推导的结果即 。他画了一个边长为1的正方形,设对角线为x,根据勾股定理 ,可见边长为1的正方形的对角线的长度即是所要找的那个数,这个数肯定是存在的。可它是多少?又该怎样表示它呢?后来人们把它写成了 ,当然无理数的发现引发了第一次数学危机,人们发现并承认它的存在曾经付出巨大的曲折与艰辛。
那么,“ ”是什么呢?相信每位高中学生都非常清楚: 是一个数,它的平方等于2!由此,“ ”也是一个数,它的n次方等于a!
更进一步, 是什么呢?由 知 ,故 也是一个数(对数),a的 次方等于N。
如此,则 及 便不难理解了。
于是我们认为,在讲授根式时,应向学生介绍数系的扩充与发展,让学生明白数系扩充的必要性以及引入数学符号的意义,这样做起码有以下几点好处:
(1)介绍数学发展的历程,让学生对实数系有一个清晰的认识,而且数学史的精彩内容可以激发学生学习的兴趣。
(2)数学符号是学习数学的一大难点,若不能引起足够的重视,则学生便常常会把符号混用,导致知识的缺陷。重视数学符号的功能,更应讲清它的来龙去脉,帮助学生在有意义的学习中轻松记忆相关内容。