对人教版数学教科书一个问题设计的质疑

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  摘 要 因为分子是构成物质的仍能保持其化学性质的最小微粒,所以,一定大小的物体是不可以无限制的分割下去的。以此为论据,论证教科书对容器中水无限分割的方法欠妥,并提出修改方案。
  关键词 容器 水 分子 原子 测量
  义务教育教科书(人教版)八年级数学上册第十六章《分式》,在其第二节“16.2分式的运算”结束部分有一个“阅读与思考”板块,标题为“容器中的水能倒完吗”,以一个装有给定体积水的容器为对象,并按一定的规则分次向外倒水为背景,设计了一个耐人寻味的问题(详见教科书148页)——
  “一个容器装有1升水,按照如下要求把水倒出:第一次倒出升水,第2次倒出的水量是升的,第3次倒出的水量是升的,第4次倒出的水量是升的……第n次倒出的水量是升的……按照这种倒水的方法,这1升水经多少次可以倒完?”[1]
  应该说,这几乎是所有学生都非常感兴趣的一个问题(实际上,即便是作为成年人的教师,在首次看到该问题的时候,也会有一种不求出问题的结果,誓不罢休的欲望——该问题设计得有点“太”吸引人了),当然,看到该问题后,读者(特别是学生)最先想到的解决方法也许是通过实验来探寻问题的答案,但稍加分析便会发现“此路不通”,由问题中的“倒水规则”可知,随着倒水次数的不断增加,每次倒出水的体积将会逐次减小,测量难度将会逐渐增大,正如课本所言,“当倒出的水量很小时测量的难度非常大”,甚至成为不可能(因为测量工具的最小分度值是一定的,当被测量的某个物理量比测量工具的最小分度值小得过多时,测量工具就没法再用了),这样就自然而然地将问题的解决方法“转移”到数学方法上来。我们仍然看教科书提供的方法——
  接下来,课本进行如下“总结”——
  “可以发现,按这种方法倒水,随着倒水次数n的不断增加,总倒出水量也不断增加,然而,不论倒水次数n有多大,总倒水量总小于1。因此,容器中的1升水是倒不完的。这样,我们就用数学方法分析解决了上面的问题”[1]。
  乍看起来,这的确是一种非常“完美”的解决方法,而且是“纯粹”的数学法——用数学方法解决了实验探寻不可能解决的实际问题,但仔细推敲就会觉得不合适。
  我们知道,水是由水分子组成的。对于1升水而言,尽管里面所含的分子个数非常多,是一个天文数字,但分子的个数再多也是有限的,如果按照问题设计中的倒水“规则”不断向外倒水的话,倒n次之后,容器中所剩水的体积为,当n不断增大时,剩余水的体积将不断减小,当减小到与一个水分子的体积一样大,或者虽大于一个水分子的体积但却小于两个水分子体积的时候,容器中将只剩下一个水分子(n充分大时,这种结果将成为必然!因为分子的个数只能是正整数——不论实际操作能否做到这一步),这时,若仍按问题设计中的倒水“规则”向外倒水的话,我们只能将一个水分子拆开,将其中的氢原子或氧原子或者某原子的一部份“倒出”,而水分子一旦拆开(一个水分子是由一个氧原子与两个氢原子所组成),哪怕只少了其中的一个原子或一个原子的一部分,水分子都将“摇身一变”,变成了另外的一种新的物质,容器中的水将不复存在,到这一步,容器中的水将被“彻底”倒完!
  应该说,教科书中该问题设计的初衷是好的,通过具体问题的解决,不但使学生学到一种巧用数学手段解决实际问题的方法,而且还可以激发学生学习数学的浓厚兴趣。但问题设置中选择的对象不太合适——将水选作了研究对象,而水这种实体物质不可以无限地“分割”下去。如果课本将研究对象适当调整,比如,调整为可以无限分割的一条确定长度的线段,而将问题改成下面的形式,就不会出现上面的“问题”了——
  一条线段长1米,一动点从线段的一端按如下规则向另一端运动:第1秒走米,第2秒走米的,第3秒走米的,第4秒走米的……第n秒走米的……按照这种运动方法,这1米长的线段经多长时间可以走完?
  按教科书的分析方法,其答案显而易见,经历再长的时间,动点也不可能走完这1米长的线段!
  参考文献
  [1]人民教育出版社课程教材研究所中学数学课程教材研究开发中心.义务教育教科书·数学(八年级上册)[M].北京:人民教育出版社,2013.
  【责任编辑 郭振玲】
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摘 要毕业季一年一次,让学生安全离校是学校的工作重点,要让毕业生带着对母校和老师的感恩、带着奋发进取的昂扬激情、带着美好的情感安全圆满地走出校园。设立离校课程,让每位毕业生在离校课程中得到一次情感洗礼,从离校课程中得到新的启迪,是每所学校应积极思考的教育课题。  关键词离校课程 毕业生 教育服务  毕业季来临,让毕业生安全离校是每所学校的工作重点。若将目光放长远一点,如何让毕业生带着对母校和老师的