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中學以下的素養教育與經驗談:國二下數學篇──數列

更新 發佈閱讀 8 分鐘

每篇都要再次說明,所有的教學方法與手段,完全要看:

  1. 個人因素
  2. 社經背景
  3. 對應教材與年齡

沒有百分百適用,也不會有一招行天下的密技,最大差異在於針對個人或是多人數上課。而且不管多好的教材,只要學生本身完全沒有學習的意願,都是沒有用的,這時候就得要換其他方式,不能只看教材與方式。


國二下數學,前半是函數,後半是圖形,大約在一二次段考之間,學生的表現會有不小的落差。

但就筆者個人經驗,數學在二下像自然一樣爆掉的狀況反倒少見,應該是二上已經被洗禮過,該炸的都炸了,剩下的是持續,以及慢慢習慣步調追上的差別。

前半的第一部分是數列,目前只剩下等差數列等比只有講一點概念,複雜運算都沒有了。第二部分為函數,與其說開始教函數運算,不如說定義跟基本功比較多,所以這部分對學生來說,偏向努力就可以獲得成果的部分,其餘的是練習。

筆者看過的學生在這邊出事的,大多是題型看太少,導致卡住抓不到解題辦法。

後半部分的圖形,則會一開始卡在三角性質,這邊若對定義不熟悉,證明的部分就會完蛋,切勿操之過急,畢竟對圖像的感覺不是每個人都很快上手。第二部分是平行跟四邊形,與三角形的狀況都類似。

怎麼說比較好,二下數學依照個人的經驗,屬於可以磨的部分,因為我們過去的難題都拿掉了,現在的題目除非學校特別要拉高難度,不然整體可操作的考試題型就變少,應付的角度而言容易多了。但反過來也有另一個問題,就是炒短線導致根基不穩,國三到高中後遇到更複雜的函數跟圖形,完全無法面對。

所以,請回到老方法,緩但穩的一步步來,寧可一學期平均慢慢進步個10分,也不要想一次段考就拉上去。

數列

數列的基本,是指有規律的數字排列,例如「1、2、3、4、5」,此時我們稱有排列的第一個數字叫做「第一項」,每一項之間的間隔若一致,有固定的差,稱這個為「公差」(common difference;寫成公式記作d),具備這些條件的數列稱之為等差數列。

經驗上沒有學生不懂,問題是不會去記定義,就覺得「不過就是數字排列得很漂亮」的人不少。所以,筆者建議一律用學習單去強迫閱讀,把數列定義記清楚,尤其是數列跟等差數列不一樣,看過太多人因為本章重點是等差數列的運算,就把沒有等差的數列都當一樣看了。

有關於數列的定義,規律性變化這些筆者就不重提,課本上面都有,目前的課本內容應該不會到看不懂,出問題的大多是解題解不出來。所以後面把重點放在數列怎麼解,定義部分就請自行參閱。

看懂問題,理解「規律」並不只一種

等差數列的第一個重點是「規律性變化」,這是學生常常弄錯的一點,不是弄錯變化,是以為規律只有一種。最常犯的錯誤,就是只記得「2、4、6、8、10」這種公差一致的,結果就是下列題目搞不懂,怎樣都想不通。


範例:五個正方形用面積由小而大排列,已知最大的面積100,最小的為4,且邊長變化為等差數列,請問第三個正方形面積多少?

解答:由於面積為邊長的平方,而邊長為等差排列,所以(a1)^2=4,以及(a5)^2=100,故a1=2、a5=10。

raw-image

面積為6^2=36。


真的別懷疑,很多學生遇到這種需要轉一個彎的就倒了,原因一般是這樣:眼睛看著100跟4,拼命想找出中間其他三個正方形的面積規律。

我們也可以說,這是一種很容易看錯重點,或是被轉移目光的特性,但現實來說這種人還不少,但再怎樣只要題目看熟,知道重點在「邊長」而不是面積,好像都還好。下面這種常見題型就是容易炸掉的部分。


範例:已知有金字塔圖形如下,總共疊了十層,請問黑球跟白球各有幾顆?

raw-image

解答:從頂端往下,已知每隔2層才會增加1顆,所以每層的

  • 黑球數列:1、1、2、2、3、3、4、4、5、5
  • 白球數列:0、1、1、2、2、3、3、4、4、5

黑球實際上是兩個1、2、3、4、5的數列,或加起來為2、4、6、8、10的數列;白球差了一樓少5顆,所以只算黑的就好。

總和代公式為:

raw-image

黑球30顆,白球25顆。


學生很容易在這邊,眼睛盯著黑的忘不了白的,或是堅持覺得數列只有一種排法,每一層都會有一個公差。遇到這種兩個相疊成的數列,或是不同圖案、顏色的混合,立刻就倒掉。但很有趣的是,只要解釋怎麼切入,大多人都懂了,這表示問題不是出在無法理解規律性變化,而是對「規律」這兩個字的想像力不足。

等差數列的「中項」,很多學生只抓到「中間的感覺」

這章節,單純代公式的題目,幾乎都不會出錯,連公式都沒記,考不好算自己的問題。上述提到的,是對規律性的理解太死板,第二種常見的失誤在對「中項」的不理解,等差中項跟等比中項皆然,這算是對數列的理解不足,或是對數字的敏感度不夠。

例如,「1、2、3、4、5」是一個等差數列,中項是中間的3,所以等差中項可以用任意兩個公差一樣距離的項去平均。意思是:

raw-image

看來沒問題對吧?問題可大了,根據經驗上,學生碰到的問題,都是抓那個數列中央的「感覺」,沒去理解中項可以這樣去代公式,是因為公差相等。我們把每一項的定義代回去就知道 an=a1+(n-1)╳d

raw-image

嗯?這樣看不出的,學生可以理解那個2d,但很難抓到所謂「中間項就是兩邊加起來除以2」的感覺。很多老師會直接用「公差沒有一定要加或減」,讓上面的a1、a2、a3、a4、a5 變成 a-2d、a-d、a、a+d、a+2d

然後就死掉了。

對,學生倒掉的一片,因為他轉不過來,差不多在中段的學生,是無法很快理解為何可以把5項變成只有公差的差異,更不懂a是什麼意思。如果有師長對這轉折很難體會,請站在中間數學很普的學生立場去想,他前面都在記公式有首項a1,現在變成中間項是a,請給一點時間,或是多一兩個步驟去帶。

先建立順序概念,打好底才能讓腦袋轉過來

筆者在教這邊的時候,一開始是不會講a1、a2、a3項次這些,而是只用中文「第一項、第二項、第三項」,先建立順序的概念,然後再給予「每一項之間有固定的差,稱之為公差,數列為等差數列」。接著,就是慢慢但不停的灌輸,所謂的a1、a2、a3就跟未知數x、y、z很像,都是一種代數指稱。

亦即,先不馬上灌固定的範式,而是先讓學生抓到等差的感覺,不囿於固定的式子,後面會比較好處理。至於前中段的學生,如果學習單給的夠勤,解題時記得還是要把標準式寫上,轉換困難不大。以上這段主要式大概PR50上下的,數學腦袋轉不夠快的這類人。

此時,你再把a-2d、a-d、a、a+d、a+2d帶入

raw-image

同學的神經接上去的反應會比較強烈些,而且這有一個很大的好處,就是轉變型態變成只有偶數項,或是只看某個特定項也容易懂。

例如

a2=(a1+a3)/2

a4=(a3+a5)/2

因為都差一個公差,所以等差中項並不是只規定頭尾兩項,這個觀念會比較快建立,真的是有老師因為課程進度略慢,這邊忘了提導致學生不敢用。

偶數項假設只有4項a1、a2、a3、a4

就可以改成a-3d、a-d、a+d、a+3d

此時公差從d調成2d,學生接受度也會比較高些。

學生狂刷題、講課趕進度,反而沒有效率

這節的目的,主要讓師長跟同學了解,常見問題的根本不是在運算太少,是沒抓到那個精神。透過刷題目是可以鍛鍊,練到某一天突然開竅,抓到題型變化的根本,但這年紀的學生會出這些問題的,腦袋本就不是前段,不會有這麼多時間一直刷題。

所以請上課用學習單加強基礎變化練習,刷題目時一定要解題,寧可五題解一節課,也不要為了趕進度都不講解,效率很差的。

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