1 引言

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，方程是一條重要的主線.分式方程作為方程模型的一種，在現(xiàn)實(shí)生活中具有廣泛應(yīng)用，是初中階段數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容之一，也是難點(diǎn)之一.課堂教學(xué)中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生回答以下問題：什么是分式方程？為什么要學(xué)習(xí)分式方程？為什么會產(chǎn)生增根？為什么不用通分而要用去分母的方法解分式方程？在提倡學(xué)科育人的今天，教師還應(yīng)思考：如何實(shí)現(xiàn)分式方程的育人價值？

回溯歷史，我們發(fā)現(xiàn)關(guān)于分式方程的問題也困擾過一代又一代的數(shù)學(xué)家，人們對分式方程的認(rèn)識經(jīng)歷了從不完善到完善的過程，經(jīng)過幾代數(shù)學(xué)家的不懈努力，才形成了今天的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)識.因此，分式方程的歷史既為教學(xué)提供了思想啟迪，也提供了豐富的素材.

目前，雖然已有少數(shù)教師從HPM的視角開展過分式方程的教學(xué)實(shí)踐[1][2][3]，但他們只是利用了斐波那契《計(jì)算之書》中的問題以及涉及增根的部分史料，數(shù)學(xué)史的運(yùn)用方式局限于復(fù)制式和附加式，未能采用重構(gòu)式.究其原因，HPM專業(yè)學(xué)習(xí)共同體對于分式方程的歷史還缺乏深入的研究.鑒于此，本文聚焦分式方程的定義、解法、增根及驗(yàn)根的方法，對美國早期代數(shù)教科書進(jìn)行考察，以期為分式方程的教學(xué)提供更多的參考.

2 教科書的選取

本文以分式方程為關(guān)鍵詞，對有關(guān)數(shù)據(jù)庫中出版于19世紀(jì)至20世紀(jì)中葉的247種美英代數(shù)教科書進(jìn)行檢索，發(fā)現(xiàn)僅有73種教科書中涉及分式方程，且都出版于美國.這73種教科書的時間分布如圖1所示.其中，對于同一作者再版的教科書，若內(nèi)容無明顯變化，則選擇最早的版本，若內(nèi)容有顯著變化，則將其視為不同的教科書.

分式方程主題所在章節(jié)具體分布見表1.其中，“分式方程”章的占比最高，但直到1880年之后才開始出現(xiàn)分式方程獨(dú)立成章的情況.

3 分式方程的定義

雖然13世紀(jì)初意大利數(shù)學(xué)家斐波那契在《計(jì)算之書》中已涉及分式方程問題，18世紀(jì)英國數(shù)學(xué)家桑德森在《代數(shù)基礎(chǔ)》中已討論了分式方程的解法，但分式方程的定義卻出現(xiàn)得很晚.在1893年出版的一本教科書中，我們首次發(fā)現(xiàn)分式方程的明確定義，而在此之前的教科書則往往將分式方程和分?jǐn)?shù)系數(shù)方程混為一談.

73種教科書中，共有29種給出了分式方程的定義，表2列出了其中一些典型例子.

其二，關(guān)于分式方程的解法，教師應(yīng)給予學(xué)生自主探究的機(jī)會，避免灌輸式教學(xué).目前很多教師認(rèn)為該課題的重點(diǎn)就是讓學(xué)生掌握用去分母法解分式方程，并記得要驗(yàn)根即可.因此，在課堂上，學(xué)生并沒有機(jī)會去體驗(yàn)探究新知的樂趣.教師可以借鑒并改編早期教科書中的例題，引導(dǎo)學(xué)生用不同的方法去求解.同時，可以挑選一些特殊形式的分式方程，讓學(xué)生自主選擇最合適的方法，并互相交流，比較不同方法在求解過程中工作量的大小，進(jìn)而體會“去分母法”的優(yōu)劣，解決“為什么不用通分而要用去分母的方法解分式方程？”的問題.

其三，分式方程課題的教學(xué)難點(diǎn)之一是理解產(chǎn)生增根的原因.關(guān)于增根，國內(nèi)現(xiàn)行教材都只在分式方程范圍內(nèi)給出定義.但據(jù)Durell（1914）的觀點(diǎn)，只要在方程的求解過程中引入的新根都是增根，這一定義更有利于學(xué)生掌握增根的本質(zhì).此外，在解釋產(chǎn)生增根的原因時，教師可以借鑒早期教科書中的解釋，也可參考Comstock（1922）的做法，通過列表和數(shù)形結(jié)合，讓學(xué)生直觀感受原分式方程與整式方程的聯(lián)系與區(qū)別，深入理解產(chǎn)生增根的原因.

其四，教師在進(jìn)行HPM教學(xué)設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分挖掘史料的德育價值，充實(shí)分式方程教學(xué)的人文內(nèi)涵.具體來說，可以通過展示分式方程曲折的發(fā)展過程，介紹數(shù)學(xué)家們走過的彎路和犯過的錯誤，鼓勵學(xué)生積極地去探索和發(fā)現(xiàn)，樹立學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的信心和勇氣，養(yǎng)成堅(jiān)持不懈的優(yōu)秀品質(zhì)。

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作者簡介 楊孝曼（1997—），女，華東師范大學(xué)教師教育學(xué)院碩士研究生.