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五、教學活動D (一) 重要目標

1. 歸納 ∑ 的公式

2. 以漫畫MI.A、MI.B、MI.C、MI.D 回顧故事 (二) 活動流程

格次

觀察歸納:

∑ =

( )( )

1,2

◎ 學生計算 ∑ 的至少前四項

◎ 嘗試進行歸納,再次體會歸納猜測並不簡單

3

◎ 將 ∑ = ( ) 、 ∑ 、 ∑ = ( ( )) 並列,引導學生猜測 ∑ 的一般式可能為 n 的三 次式

4-7

◎ 設 ∑ = + + + ,利用前四項解出 , , , ,猜測求和公式:∑ = ( )( )

◎ 詢問學生為何阿巴都不說話,提醒學生歸納法無法確 定級數公式 ∑ = ( )( ) 是否真確

總回顧 8,9

◎ 在學生考慮歸納法的不足後,使其明白數學歸納法可 以補強歸納法

◎ 將 ∑ = ( )( ) 的完整證明作為隨堂練習或 作業

◎ 回顧漫畫MI.A、MI.B、MI.C、MI.D,點明威力

(三) 活動說明

1. 習題設計

在故事結尾須讓學生了解 ∑ = ( )( ) 只完成了歸納猜測的部分,所 以此結論尚不完整, ∑ = ( )( ) 的完整證明列入故事後的隨堂練習或作

業,不一定要放入故事中。另一基本求和公式 ∑ ( )= 亦可納入練習題,

讓學生仿造故事先歸納猜測,再以數學歸納法證明之。

2.回顧四部分漫畫

回顧四部分漫畫時,要突顯故事的主軸──在歸納法的不足中,體驗數學歸 納法證明提供的確定性,因此,回顧故事時教學者要強調兩個重點:

(1) 數學歸納法必在歸納法之後

帶領學生注意數學歸納法的出現時機。數學歸納法在整個故事中共出現兩次:

一次在漫畫MI.C2-C8 證明 ∑ = ( ( )) ,此公式在漫畫 MI.B1 已猜測;另

一次是漫畫MI.D9,提到數學歸納法可以證明 ∑ = ( )( ),此公式在漫 畫MI.D2-D7 已猜測歸納。兩次數學歸納法皆在歸納法之後,以此恢復數學歸納法 與歸納法的各司其職,點出數學歸納法的角色是為歸納法提供證明,也是其威力 所在。

(2) 歸納法的篇幅較多

故事設計歸納法所佔篇幅較高,引導學生明白以歸納法猜測合理結果與數學 歸納法同等重要,甚至更重要──若沒有歸納法的大膽猜測,就無法進行數學歸 納法的小心求證。因此,歸納法雖易謬,但花時間歸納猜測是值得的,以此鼓勵 學生遇到問題時勇敢嘗試,同時提醒學生再怎麼看似合理的歸納法都是不足的,

所以才需要數學歸納法。

■ 漫畫 MI.D

數學歸納法雖然厲害,

但阿瓦還是有嘆氣的日子。

「找不到…」

「奇怪,三次方都會了,一 次方也簡單,怎麼獨獨卡在 平方?」

「啊!三次式!

平方一定是三次式!」

「……」

「 + + + ,

代入四項就可以解…」

「……」

「噢,太棒了!解出來了!

再化簡一下…」

「……」

「∑ = ( )( )

…怎麼了?」

「……」

「噢,老毛病又犯了,

那怎麼辦?」

「噢!數學歸納法!」

第八章 總結

本文最終目的是想替煩惱文史學生該如何教學的高中數學老師,找到一條可能 的出路。即針對高中文史學生回答以下問題:

1. 文史學生的數學學習目的為何?

2. 適合文史學生的教學立場為何?

3. 在現行《九九課綱》內容中,新教學立場呈現出的教案可能為何?

針對前兩個問題,第二章及第三章提出了適合文史學生的體驗脈絡的教學立場,

並在第四章連結理論與實際,說明了體驗脈絡的教學立場如何發展教案;最後的 第五章、第六章、第七章則回答第三個問題,在現行《九九課綱》中,實際以體 驗脈絡的教學立場發展了向量、虛數單位、數學歸納法三個教案。本章彙整前七 章內容,提供各界往後參考。

第一節 教案綜合討論

本節將綜合比較第五章向量的教案、第六章虛數單位的教案、第七章數學歸 納法的教案。如圖8-1。

向量的體驗旅程,依序以歐氏幾何、坐標幾何、向量幾何嚴謹證明三角形三 高交於一點,最後將不同層次的幾何觀點並列,強調課綱中「歐氏幾何坐標幾 何向量幾何」的大架構,突顯向量處理幾何時至精至簡的威力。

虛數單位的體驗旅程,由兩條看似無關的劇情同時進行,一條由二次方程式 略依邏輯的順序引進複數系,搭配史料刻意強調其不自然感;另一條線則為三次 方程式公式解發展史,略依歷史的順序;最終兩條線交會,由阿邦的成功突顯 的 威力。

△ 向量的教案架構

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