人教版教材和教參是這樣定義和說明乘方和冪的:
求n個相同因數(shù)的積的運算,叫做乘方,乘方的結果叫做冪(power).……,當an看作a的n次方的結果時,也可讀作的a的n次冪.
(教材,[1]中第51頁)
應當注意,乘方是一種運算,冪是乘方運算的結果.
(教參,[2]中第51頁)
我們認為這種說法不妥,乘方和冪沒有什么不同,有以下理由.
其一,在我們的習慣表達中,從來都是把乘方和冪混用的. 例如,我們說“2的4次方”,也說“2的4次冪”. 特別奇怪的是,教材的編寫者對這種現(xiàn)象給了一個非常牽強附會的解釋:當an看作a的n次方的結果時,也可讀作的a的n次冪. 如果是這樣的話,我們經(jīng)常說“16是2的4次方”就錯了,這里乘方顯然指的就是運算結果. 另一方面,不僅乘方是運算,冪也是運算,我們也常說冪運算. 事實上在英文中,乘方和冪用的就是同一個詞——power.
其二,從數(shù)學抽象的角度講,運算以及運算結果兩者之間并無不同. 在現(xiàn)代數(shù)學中,我們經(jīng)常需要把過程和結果統(tǒng)一起來. 例如,“映射”一詞可看成是一個過程的概念,但在數(shù)學中嚴格的抽象定義又可以這樣給出:
設A,B是兩個集合, A×B的一個子集f稱為映射,如果滿足:若(x1,y1)∈f, (x1,y2)∈f, 則y1=y2.
很顯然,這個抽象定義又是把“映射”看成了結果. 這兩種關于“映射”的認識表面看起來雖然不同,其實其本質(zhì)是一致的. 由于“運算”可以看作是一種映射,因此我們把“運算”不管是看作為“過程”還是“結果”,其本質(zhì)也沒什么不同. (更詳細的討論見[3]). 事實上,數(shù)學中的概念不管其來源背景如何(也許它是某個過程),都可以定義為一個集合(其實就是結果),這也是集合論能成為現(xiàn)代數(shù)學基礎的一個重要原因.
其三,退一步講,即便乘方和冪真有點什么細微的不同,我們是否真的需要在我們的教材和教參中一再強調(diào)?事實上,即便一個數(shù)學學習者沒能辨析兩者的不同,也根本不妨礙他對其數(shù)學本質(zhì)的理解. 在數(shù)學教育實踐上,類似的文字游戲帶給數(shù)學教育的傷害可謂是刻骨銘心,它只會把數(shù)學變成了冰冷的教條,讓學生敬而遠之. 按照“淡化形式,注重實質(zhì)”[4]的精神,這種文字游戲可以休矣.
總之,在教學中把乘方和冪不分開是為了簡單,分開了反而不好. 因此我們認為,混用乘方和冪不僅是必要的,也是必須的. 這樣做,既符合現(xiàn)代數(shù)學的精神,又可以把學生的精力更多地引導到對于數(shù)學本質(zhì)的理解上來;基于此,乘方和冪可以直接這樣定義:求n個相同因數(shù)的積的運算,叫做乘方或冪.
參考文獻
[1] 課程教材研究所,中學數(shù)學課程教材研究開發(fā)中心.義務教育課程標準實驗教科書·數(shù)學(七年級上冊)[M].北京:人民教育出版社,2005.49.
[2] 課程教材研究所,中學數(shù)學課程教材研究開發(fā)中心.義務教育課程標準實驗教科書·數(shù)學(七年級上冊)教師教學用書[M].北京:人民教育出版社,2004.51.
[3] 錢佩玲,邵光華.數(shù)學思想方法與中學數(shù)學[M].北京:北京師范大學出版社,1999.217-221.
[4] 陳重穆,宋乃慶.淡化形式,注重實質(zhì)——兼論《九年義務教育全日制初級中學數(shù)學教學大綱》.數(shù)學教育學報[J],1993,2(2):4-9.
作者簡介:熊惠民(1971-),男,湖北漢川人,博士,講師.