山東 于靜
“對數(shù)”作為高一教材的內(nèi)容,被安排在第一冊第四章《指數(shù)函數(shù)與對數(shù)函數(shù)》的第三節(jié),共分三個課時完成。在新的職業(yè)學校教學大綱中,作為基礎(chǔ)模塊的內(nèi)容,教學要求是“理解”,是本章學習的難點。
被恩格斯稱為“17世紀數(shù)學的三大成就”之一的對數(shù),它是一種計算方法,在應用上有著非常大的優(yōu)越性:對數(shù)計算可以把高一級的乘、除、乘方、開方運算依次轉(zhuǎn)化為低一級的加、減、乘、除運算,特別是在進行大量的計算時,可使計算的效率成倍的提高?,F(xiàn)在,隨著科技的發(fā)展和計算機的廣泛使用,利用對數(shù)進行大數(shù)計算已被新的運算工具所取代。因此,中學特別是職業(yè)學校對于傳統(tǒng)的對數(shù)內(nèi)容進行了大量的刪減,但我們知道,研究對數(shù)的性質(zhì)、對數(shù)恒等式、對數(shù)運算法則及換底公式時,都要根據(jù)對數(shù)的定義進行;另外,對數(shù)函數(shù)應用還是廣泛的,后續(xù)的教學內(nèi)容也經(jīng)常用到。所以透徹理解對數(shù)概念是學好本章內(nèi)容的關(guān)鍵。
對數(shù)的概念對職高的學生來說是第一次接觸,一方面職高學生的理解能力弱,另一方面對數(shù)概念又特別抽象,講解這個概念時,學生不易理解、掌握,一時學懂了也容易遺忘。究其原因,只是學生不了解為什么要這樣定義?教科書中僅給出一個引例細胞分裂個數(shù)w=2n,若已知w,如何求n?隨即引出對數(shù)的概念。這樣的教學就會造成(1)學生不理解概念的實質(zhì),只會死記硬背,以至于學完對數(shù)后,還是不知道對數(shù)是什么意思。(2)學生只會形式地模仿解題,不善于獨立思考,更不用說進一步的理解應用。(3)知識掌握不扎實,高一學完對數(shù),到高二便忘了。那么,應該怎樣進行對數(shù)概念的教學,幫助學生真正深刻的理解對數(shù)的概念,從而在應用中得到鞏固呢?
根據(jù)多年的教學經(jīng)驗,要達到上述教學要求,其中概念的引入是最重要的一環(huán),它是學生理解和運用的開始。因此,自然的引入對數(shù)的概念就非常重要了。依據(jù)職業(yè)學校學生的基礎(chǔ)及理解水平,筆者在教學過程中做了一點改革:通過具體實例引出對數(shù),然后通過具體的數(shù)量關(guān)系的分析說明對數(shù)是一種運算,再通過引出對數(shù)運算的實質(zhì)引出對數(shù)的概念。具體操作如下:
【想一想】某種細胞分裂時,每次每個細胞分裂為2個,問:
1.經(jīng)過3次分裂,可以得到多少個細胞?
2.經(jīng)過幾次分裂可以得到8個細胞?(很簡單,口算出答案)
3.經(jīng)過幾次分裂可以得到w個細胞?(如何表示這個求解的式子)
第一個問題是已知底數(shù)和指數(shù)求冪的問題,即指數(shù)問題;第二個問題是已知底數(shù)和冪求指數(shù)的問題,是第一個問題的逆問題,這個問題怎么求?第一個問題拋出,激發(fā)學生的學習欲望。
【做一做】回顧以前學過的運算:(1)求 23=____(乘方運算),(2)x3=8,求x=____(開方運算),(3)2n=8,求n= 通過觀察可知n=3,若是 2n=7?如何求n的值?(又是上面的問題)
這時觀察是解決不了問題的,通常的加、減、乘、除、乘方、開方等代數(shù)運算,在這里也都不能解決問題。但實際生活中又必須進行此類運算,因此,必須引入有一種新的計算方法來解決以上的問題。在這里,仍然沒有給出對數(shù)的概念,吊足了學生胃口,極大地提高了學生進一步學習的興趣。
【議一議】觀察下面幾個指數(shù)式子:2n=6,n=___?2n=7,n=___?2n=8,n=___?2n=9,n=___?式子中的n都在什么位置?叫什么名字?在不同的式子中它所代表的含義是什么?引導學生說出完整的答案:分別是以2為底和不同的數(shù)對應的指數(shù),那么這些n就簡稱為對數(shù)。如何表示呢?引出對數(shù)運算符號log,把它和加減乘除、乘方、開方符號相類比,讓學生從心理上接受它是一種運算符號。然后分別記為n=log26,n=log27,n=log28,n=log29。由此可見,對數(shù)運算是乘方運算的一種逆運算,對數(shù)的實質(zhì)就是求指數(shù)式中的指數(shù),這里,再給出對數(shù)的完整數(shù)學定義:
一般地,如果ab=N(a>0且a≠1),那么數(shù)b叫做以a為底N的對數(shù),記做:b=logaN其中a叫做對數(shù)的底數(shù),N叫做真數(shù)。
例如:34=81,所以4是以3為底81的對數(shù),記做4=log381.這樣依據(jù)學生的認知水平,由淺入深、步步為營的引導,可以讓學生更好地理解對數(shù)概念的實質(zhì)。
【說明】對數(shù)作為一種運算,由ab=N引出。在這個式子中已知一個數(shù)a和它的指數(shù)求冪的運算就是指數(shù)運算(或乘方運算),已知指數(shù)和冪求這個數(shù)的運算就是開方運算,而已知這個數(shù)和它的冪求指數(shù)的運算就是對數(shù)運算。從方程的角度來看,這個式子中一共有三個量,知二求一,恰好構(gòu)成以上三種運算,這樣引入對數(shù)運算是很自然的,也是很重要的,這就完成了對ab=N的全面認識。
(1)log是類似于√ 的一種運算符號(對數(shù)logarithm的縮寫)不可理解為因式,不可拆分,不能看做loga·N。
(2)對數(shù)式的書寫格式,即底數(shù)、真數(shù)、對數(shù)的位置要寫正確,底數(shù)偏下字體要小,真數(shù)居中正常大小。
(3)對數(shù)式可以和指數(shù)式進行互化,即:ab=N logaN
后面緊跟一組指對互化的練習題,反復使用對數(shù)式與指數(shù)式的互化,鞏固學生對定義的理解,這樣就為接下來再進行的對數(shù)性質(zhì)、對數(shù)函數(shù)等的教學打下堅實的基礎(chǔ),很好地完成教學任務。
本節(jié)課主要介紹對數(shù)的概念,對數(shù)式與指數(shù)式的相互轉(zhuǎn)化。是對數(shù)學習的第一課時,其中對數(shù)概念的理解是本節(jié)課的難點,自然的引入對數(shù)的概念、對對數(shù)定義實質(zhì)的準確解讀就非常重要了。
本節(jié)課通過預習導學案將學習內(nèi)容分板塊設(shè)計,首先從現(xiàn)實中的問題引入對數(shù)的概念,讓學生感受到對數(shù)的現(xiàn)實背景,認識到引進對數(shù)的必要性。再與以前學過的乘方開方運算類比,得到逆運算的結(jié)果。最后通過一組相同的式子得到對數(shù)的定義。這樣按照由淺入深,由易到難,學練結(jié)合的原則,將對數(shù)定義以小問題的形式呈現(xiàn)給學生。讓學生以提綱中的小問題為線索,親歷對數(shù)定義的探究過程,從而達到對新知識的理解與掌握。這樣的安排,是顧及到職業(yè)學校學生的基礎(chǔ)和理解能力,由淺入深進行,激發(fā)學生的興趣。
對數(shù)概念的教學一直是職高學生的一個難點,但依據(jù)學生的認知特點和技術(shù)能力水平,循序漸進,總會有一定的辦法和收獲。
[1]黃俊,王惠秀.對數(shù)定義的教學探討[J].成才之路,2011年02期.
[2]陳永箴.對數(shù)概念教學的幾個問題[J].教學與研究,1982年04期.