(周口師范學院,河南周口466000)
掌握數(shù)列及函數(shù)極限的概念和性質是學習后續(xù)內容的基石。但是對于高等數(shù)學的初學者來說,數(shù)列及函數(shù)極限涉及的ε-Nε-δ和語言理解起來存在一定困難,尤其是對于基礎較差的學生,很不理解ε、δ、N 在解決問題中的取法。為了讓學生掌握極限的內涵,許多學者對極限的教學方法進行了探討。文獻中探討了借助實例和幾何圖形來論述數(shù)列極限的定義的方法,以期達到讓學生加深對極限概念理解的目的。文獻對極限教學的有效策略進行探討,主要論述了教學中采用極限理論的解題方法,以期為相關的實踐提供理論參考。文獻探討了根據(jù)微積分的發(fā)展史和極限中體現(xiàn)的哲學思想等科學思想對極限的教學進行設計,讓學生通過感性認識到理性認識的過程理解極限中的重要思想,體會極限過程中的量變到質變、無限和有限的辯證關系。
極限在高數(shù)的學習中占有極其重要的地位,本應該讓學生盡量理解透徹,但是某些老師在授課中缺乏這種意識,對極限概念及性質的講解存在隨意現(xiàn)象,主要表現(xiàn)在以下兩個方面。
(一)過分依賴PPT 課件。多媒體輔助教學已在高校普遍盛行,由于其視覺效果、前后回顧方便等多種優(yōu)點,受到大多數(shù)老師及學生的喜愛。但是多媒體教學還不能完全取代傳統(tǒng)的教學模式,尤其是理工科的教學,因為理工科有其自身的特點,很多公式定理需要詳細推導證明,只讓學生觀看PPT課件很難達到讓學生理解的效果,導致學生對極限性質及證明的關鍵點不能理解。
(二)答疑不科學。答疑是教學中的一個重要環(huán)節(jié),但是部分教師對學生提出的問題回答得很不科學。這可能與教師的專業(yè)水平、研究方向有一定關系。比如在經典高等數(shù)學教材(高等數(shù)學第七版上冊,同濟大學數(shù)學系編,高等教育出版社)收斂數(shù)列的性質一節(jié)中,定理1(極限的唯一性)證明中“神秘”的出現(xiàn)了“取”,很多學生存在疑問:為什么取?怎么取得呢?有沒有其它值可???當學生帶著這些問題問老師的時候,有些老師不假思索地回答說是根據(jù)經驗取得的,或者有些老師解釋說根據(jù)極限的定義,這樣取可以達到證明的目的。顯然,這些回答并沒有解決學生的疑惑。
(一)重視傳統(tǒng)教學方式。傳統(tǒng)的板書教學形式具有很強的靈活互動性,由于其樸素而簡便的板書手段對教師的教學行為束縛小,教師可根據(jù)課堂教學的實際需要,及時調整自己原有的課前預設方案。而多媒體教學是以流線型特征展現(xiàn)的,它在學生思考體會與筆記記錄、教師點撥與學生回味等方面都存在著明顯的弱點。因此在授課中不能過分依賴于PPT 課件,要重視板書教學,將極限的性質定理在黑板上給學生詳細推導證明,不僅有利于學生理解,而且可以加深學生對知識的印象,即板書可以有效促進學生對知識的理解記憶。
(二)刨根問底,探究實質。如何解答學生存在的疑問:為什么?。吭趺慈〉哪??有沒有其它值可取?當然這需要老師認真?zhèn)湔n,對知識點要理解的透徹。下面我們以收斂數(shù)列的唯一性定理和函數(shù)極限的局部保號性定理為例,揭開ε 取值的神秘面紗。
定理1(極限的唯一性)如果數(shù)列收斂,那么它的極限唯一。
先看教材中的證明過程。
證用反證法。假設同時有xn→a 及xn→b,且a<b。取。因為,故正整數(shù)N1,當n>N1時,不等式
都成立。取N=max{N1,N2},則當n>N時,(1)式及(2)式會同時成立,但由(1)式有,由(2)式有,這是不可能的。這矛盾證明了本定理的斷言。
假設同時有xn→a及xn→b,且a<b,由極限的定義知對ε >0,存在正整數(shù)N,當n>N 時有同 時 成 立 。 根 據(jù),又根據(jù),即當n>N 時,xn落在了兩個區(qū)間(a-ε,a+ε)和(b-ε,b+ε),由a<b,這兩個區(qū)間的示意圖有以下3種情況:
由圖可知,要想得出矛盾,只需使兩個區(qū)間沒有交集就可,也就是說ε 的取值只要滿足情況1和情況2都可以得出矛盾,完成定理的證明,即只要取ε滿足不等式a+ε≤b-ε即可,解不等式得。因此,在本定理的證明中取,僅僅是一個臨界值,可以取的任何值來完成定理的證明。
先看教材中的證明過程。
證就A>0的情形證明。
類似地可以證明A<0的情形。
根據(jù)學科的特點及目前部分老師在授課中存在的不足,本文對極限性質的有效學習進行了探討:(1)重視板書授課方式,盡量把關鍵點給學生演示清楚;(2)認真對待答疑,不要評想當然,或敷衍了事;(3)刨根究底,探究實質。對極限性質的證明中的“神秘”取值要給學生講透徹,揭開它的神秘面紗,澄清其取值的實質,讓學生不再困惑。