獨(dú)家原創(chuàng):高中數(shù)學(xué)的函數(shù)教學(xué)研究
時(shí)間:2022-09-09 08:55:00
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摘要:函數(shù)概念是中學(xué)數(shù)學(xué)中的核心概念。然而,傳統(tǒng)教學(xué)中“一個(gè)定義,三項(xiàng)注意”式的概念教學(xué)方式依然普遍存在,導(dǎo)致了學(xué)生掌握函數(shù)概念的水平較低。建構(gòu)主義是當(dāng)今世界最有影響力的教育理念,它關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,提出了認(rèn)識(shí)是一種以主體己有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的主動(dòng)建構(gòu),它是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)理論的批判與發(fā)展。
關(guān)鍵詞:函數(shù)概念數(shù)學(xué)教學(xué)
在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,函數(shù)內(nèi)容占了很大的比重,它是高中數(shù)學(xué)教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此,學(xué)好函數(shù)成了高中學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。由于函數(shù)的內(nèi)容多,而且比較抽象,在教學(xué)中,往往會(huì)遇到學(xué)生聽課時(shí)聽得很“明白”,但解答函數(shù)習(xí)題時(shí),卻又總感到困難重重,無從入手的情況;有時(shí),課堂上老師把某一問題分析完時(shí),總會(huì)有學(xué)生一拍腦袋:“唉,原來如此,我怎么就沒想到呢?”學(xué)生為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況?如何幫助學(xué)生學(xué)好函數(shù)知識(shí)呢?
我國(guó)普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中把函數(shù)作為貫穿整個(gè)高中數(shù)學(xué)課程的一條主線,對(duì)函數(shù)的內(nèi)容采用了新的處理方式。準(zhǔn)確把握高中數(shù)學(xué)新課程中函數(shù)的定位、要求和處理方式上的變化,對(duì)于有效實(shí)施函數(shù)教學(xué),促進(jìn)學(xué)生對(duì)函數(shù)本質(zhì)的理解具有重要意義。
一重點(diǎn)把握幾個(gè)重要的概念
函數(shù)概念的理解是復(fù)雜的、困難的,要有一個(gè)比較長(zhǎng)期的發(fā)展過程。對(duì)函數(shù)概念的理解,首先要從函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的操作運(yùn)算(如已知自變量求函數(shù)值或己知函數(shù)值求自變量等)、各種表征形式的識(shí)別等練習(xí)開始,并注意提煉出練習(xí)中蘊(yùn)涵的函數(shù)關(guān)系,從而即能獲得解題技能,又形成了函數(shù)的過程性理解,在過程性理解的基礎(chǔ)上才有可能形成對(duì)象性理解。我們教師常常違反了這種理解發(fā)展的規(guī)律,習(xí)慣于直接灌輸給學(xué)生一些結(jié)論性的知識(shí),學(xué)生即使記住,也難以理解和應(yīng)用。表格形式的函數(shù)雖然在教材中有安排學(xué)習(xí),但本研究發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)此的識(shí)別水平很低。這是因?yàn)檎J(rèn)知發(fā)展的規(guī)律以及遺忘的因素,使函數(shù)概念的理解不可能一次性完成。根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),教師首先要樹立注重理解的教學(xué)觀念,并且善于在教學(xué)中抓住或創(chuàng)造有助于數(shù)學(xué)理解的機(jī)會(huì),從而逐步、反復(fù)地建構(gòu)學(xué)生的概念表象,形成深刻的、真實(shí)的理解。
1.函數(shù)關(guān)系式與定義域
函數(shù)關(guān)系式包括定義域和對(duì)應(yīng)法則,所以在求函數(shù)的關(guān)系式時(shí)必須考慮所求函數(shù)關(guān)系式的定義域,否則所求函數(shù)關(guān)系式可能是錯(cuò)誤。如:
例1:
某單位計(jì)劃建筑一矩形圍墻,現(xiàn)有材料可筑墻的總長(zhǎng)度為100m,求矩形的面積S與矩形長(zhǎng)x的函數(shù)關(guān)系式?
解:設(shè)矩形的長(zhǎng)為x米,則寬為(50-x)米,由題意得:
S=x(50-x)。故函數(shù)關(guān)系式為:S=x(50-x)。
如果解題到此為止,則本題的函數(shù)關(guān)系式還欠完整,缺少自變量x的范圍。也就說學(xué)生的解題思路不夠嚴(yán)密。因?yàn)楫?dāng)自變量x取負(fù)數(shù)或不小于50的數(shù)時(shí),S的值是負(fù)數(shù),即矩形的面積為負(fù)數(shù),這與實(shí)際問題相矛盾,所以還應(yīng)補(bǔ)上自變量的范圍:0<x<50。
即:函數(shù)關(guān)系式為:S=x(50-x)(0<x<50)。
這個(gè)例子說明,在用函數(shù)方法解決實(shí)際問題時(shí),必須注意到函數(shù)定義域的取值范圍對(duì)實(shí)際問題的影響。若考慮不到這一點(diǎn),就體現(xiàn)出學(xué)生思維缺乏嚴(yán)密性。若注意到定義域的變化,就說明學(xué)生的解題思維過程體現(xiàn)出較好思維的嚴(yán)密性。
2.函數(shù)單調(diào)性與定義域
函數(shù)單調(diào)性是指函數(shù)在給定的定義域區(qū)間上函數(shù)自變量增加時(shí),函數(shù)值隨著增減的情況,所以討論函數(shù)單調(diào)性必須在給定的定義域區(qū)間上進(jìn)行。
3.函數(shù)奇偶性與定義域
判斷函數(shù)的奇偶性,應(yīng)先考慮該函數(shù)的定義域區(qū)間是否關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)呈中心對(duì)稱,如果定義域區(qū)間是關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)不成中心對(duì)稱,則函數(shù)就無奇偶性可談。否則要用奇偶性定義加以判斷。
4.函數(shù)和不等式
近年來在高考題中函數(shù)和不等式相結(jié)合的主要有:①函數(shù)和不等式的性質(zhì)與證明相關(guān),如1997年理科24題,2002年江蘇22題,2004年江蘇理科22題;②函數(shù)和不等式的解法相關(guān),如2004年浙江理科選擇題13題,2004年上海13題,2005年浙江文科20題,③函數(shù)和不等式的綜合應(yīng)用,如1998年文科24題,2001年文科21題,2004年北京19題.不等式可視為兩個(gè)數(shù)值大小的比較。在處理不等式的有關(guān)問題時(shí),注意運(yùn)用函數(shù)思想作指導(dǎo),研究條件所提供的信息,通過觀察分析,構(gòu)造一個(gè)適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),然后利用函數(shù)圖象和性質(zhì)加以研究,這樣往往能使問題獲得新穎、簡(jiǎn)捷明快的解答.高中數(shù)學(xué)中的不等式都可以表示為f(x)>0(f(x)<0),或f(x)>g(x)的形式,也可以從函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸的上、下位置關(guān)系,或函數(shù)y=f(x)與y=g(x)圖象的上、下位置關(guān)系對(duì)其解集做出幾何解釋。
二調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)函數(shù)的積極性,提高課堂效率
在高中函數(shù)的起始教學(xué)中,教師必須了解和掌握學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)狀況,尤其在講解新知識(shí)時(shí),要遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的階段性特點(diǎn),照顧到學(xué)生認(rèn)知水平的個(gè)性差異,挖掘?qū)W生的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)函數(shù)的興趣。另外,教師可以幫助學(xué)生進(jìn)一步明確學(xué)習(xí)的目的性,針對(duì)不同學(xué)生的實(shí)際情況,因材施教,分別給他們提出新的奮斗目標(biāo),經(jīng)常使學(xué)生產(chǎn)生“成就感”,提高學(xué)生對(duì)學(xué)好函數(shù)的自信心。在課堂練習(xí)中經(jīng)常讓學(xué)生先獨(dú)立去講、去做、去思考,老師更多的是做引導(dǎo)、指導(dǎo)。
例如:在講函數(shù)時(shí)候,可以向?qū)W生舉例:
例題1:已知:(fx+1)=x-5x+2,求(fx);
例題2:已知:(f(fx))=9x+1,求一次函數(shù)(fx)的表達(dá)式時(shí)。先讓學(xué)生去思考、探索、研究。結(jié)果有的學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)幾種解法,有的學(xué)生在探索中會(huì)出現(xiàn)很多問題,并且有些問題是老師事先都無法想到的。然后根據(jù)學(xué)生解題中出現(xiàn)的問題進(jìn)行認(rèn)真分析、講解、總結(jié),從而使學(xué)生在輕松活潑的課堂氣氛中學(xué)會(huì)解題,學(xué)到更多的新知識(shí)。
三運(yùn)用函數(shù)性質(zhì),提高分類討論能力
分類討論在指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)和二次函數(shù)中應(yīng)用十分廣泛,若在教學(xué)中通過例題,向?qū)W生充分展示解題思想,可以提高學(xué)生的分類討論能力。
例3解不等式loga(x+1-a)>1。
解析:由于底數(shù)a為參數(shù),所以需分0<a<1及a>1兩類,故原不等式的解集為以下兩個(gè)不等式組的并集:
(1)0<a<1;x+1-a>0;x+1-a<a
或(2)
a>1;x+1-a>0;x+1-a>0a
(1)的解集為{x|a-1<x<2a-1};
(2)的解集為{x|x>2a-1},
故當(dāng)0<a<1時(shí),原不等式的解集為
{x|a-1<x<2a-1}。
當(dāng)a>1時(shí),原不等式的解集為{x|x>2a-1}。
總之,高中函數(shù)的特點(diǎn)決定了高中學(xué)生學(xué)習(xí)函數(shù)的困難,但是教學(xué)有法,而無定法,打?qū)嵒A(chǔ)知識(shí)卻是一個(gè)永恒的教學(xué)主題。難點(diǎn)是相對(duì)暫時(shí)的,由淺到深、由易到難的過程,也是每個(gè)學(xué)生能力提高的過程。教學(xué)中積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的全部智力因素,充分挖掘其學(xué)習(xí)潛能,重視課堂教學(xué)的啟發(fā)引導(dǎo)作用,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)函數(shù)問題多質(zhì)疑、勤思考、好動(dòng)手、重歸納、注意應(yīng)用的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解、訓(xùn)練應(yīng)用中有意識(shí)鍛煉自己合理的邏輯推理、抽象思維和分析解決問題的能力,從而克服函數(shù)教學(xué)的難點(diǎn),提高函數(shù)教學(xué)質(zhì)量。
四體驗(yàn)數(shù)學(xué)建模的過程
數(shù)學(xué)建模就是從研究一個(gè)真實(shí)世界的具體現(xiàn)象或問題開始,試圖把它數(shù)學(xué)化的過程。例如:假設(shè)你有一筆資金用于投資,現(xiàn)有三種投資方案供你選擇,這三種方案的匯報(bào)如下:
方案一:每天回報(bào)40元;
方案二:第一天回報(bào)10元,以后每天比前一天多回報(bào)10元;
方案三:第一天回報(bào)0.4元,以后每天的回報(bào)比前一天翻一番。
請(qǐng)問,你會(huì)選擇那種投資方案?
這就需要解題者能夠建立三種投資方案所對(duì)應(yīng)的函數(shù)模型,并對(duì)模型做出數(shù)學(xué)化的求解。
五利用函數(shù)的多重表示解決問題
函數(shù)區(qū)別于數(shù)學(xué)中的其它概念的一個(gè)重要方面是,它可以利用語言、符號(hào)、表格、圖形等多種形式研究對(duì)象。多重表示被認(rèn)為是數(shù)學(xué)的重要思想,其方法及它們之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換被認(rèn)為是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的中心。所以,讓學(xué)生通過對(duì)函數(shù)的各種表達(dá)形式的深刻領(lǐng)會(huì)與掌握,反過來可以進(jìn)一步理解函數(shù)的本質(zhì)思想,從而使學(xué)生站在一個(gè)更高的層次上去利用函數(shù)來解決問題,這也是函數(shù)教學(xué)一個(gè)重要目標(biāo)。例如在上個(gè)例子中,可以建立三種投資方案的函數(shù)模型并作出三個(gè)函數(shù)圖像求交點(diǎn);可以列表顯示增長(zhǎng)情況:
x/天方案一方案二方案三
140100.4
240020100.80.4
340030101.60.8
440040103.21.6
540050106.43.2
6400601012.86.4
…………………
3040030010214748364.8107374182.4
不管哪種表示方法都抓住了自變量與應(yīng)變量之間一一對(duì)應(yīng)的映射本質(zhì),所以,在教學(xué)中可以讓學(xué)生在利用不同方法解決問題之后,反思方法背后的共同點(diǎn),從而使其體會(huì)形式與本質(zhì)之間的緊密聯(lián)系。這對(duì)他們進(jìn)一步把握函數(shù)思想是十分有益的。
參考文獻(xiàn):