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基于提升学生核心素养的初中函数有效教学设计研究

2018-10-11

新教育时代电子杂志(教师版) 2018年26期
关键词:概念函数图像

(苏州工业园区金鸡湖学校 江苏苏州 215021)

初中函数在数学课程中的地位非常重要,函数是描述运动、变化的基本概念,数学中许多概念或由函数派生;或由函数统率;或可归之为函数观点研究。基于提升学生的核心素养,函数教学中不仅要重视学生的解题能力,还需培养学生学习兴趣与自主学习能力,创建真实的教学情境,培养初中生的抽象建模能力,以此形成良好的教学模式,达到预期的工作目的。

一、使用问题情境培养学生抽象建模能力

教师可以为学生创设问题情境,向学生提出问题,引导学生针对问题进行思考与交流,最终可以自主解决问题,以便于提升学生的抽象建模能力。例如:教师在新授“函数”概念时,可先为学生创设多组与实际生活相互关联的教学情境,通过问题组的研究,先理解变量与常量的概念。对于“函数”的定义,教师可让学生之间进行小组交流,并提出问题要求:学生需要使用数学语言,并根据之前的学习经验,进行归纳与总结。学生理解了各个问题中的自变量与因变量的关系,体会变量之间的相互依存关系和变化规律,在此基础上进行归纳、抽象、总结,便能得出函数的概念。如果学生不能更好的对抽象的函数进行定义,那么就要结合学生的学习条件创设问题的分析活动,以便于培养学生在函数问题方面的分析与解决能力[1]。再比如:在二次函数的教学中,课堂上一开始播放用炮弹轰炸的新闻画面,然后用Flash动画模拟炮弹从发射到落地的整个过程,让学生观察炮弹的运行轨迹(抛物线),炮弹飞行的最高点(顶点)、发射点到落地点的距离等。接着告诉同学,这是一个物理问题,这些问题都能用二次函数的知识得以充分解决。当学生认识到学习的内容有如此大的作用时,就会极大地激发他们的学习兴趣和求知欲,唤醒学生的注意。在学生学习期间,要求学生使用建模思想进行总结,教师需及时发现学生在学习与理解方面的问题,采取科学的措施解决问题,并进行教学纠正。

二、利用探索活动培养学生推理想象能力

函数是初中数学的核心概念,可用“学函数,用图像”的观点指导学生函数学习:从概念层面上看,丰富表征,完善结构,便于概念抽象;从思想方法层面看,以形助数、数形沟通,实现数形结合;从心理学角度看,用图思考,形象直观,有助于建立信心。具体表现在:(1)用图像,从“形”的角度刻画和理解函数及其相关概念;(2)用图像,为函数性质的发现、描述、理解和记忆提供方法;(3)用图像,从变换的视角将复杂函数看“简单”;(4)用图像,架起方程、不等式通往函数的“桥梁”;(5)用图像,构建直观模型使函数问题不抽象。例如:在讲授一元一次方程、二元一次方程(组)、一元一次不等式与一次函数的内在联系时可给出例题:画出函数y=-2x+3的图象,结合图象求:(1)方程-2x+3=0的解;(2)不等式-2x+3<0的解集;(3)不等式组-3≤-2x+3≤7的解集。在学生探究的时候,很可能会出现表面化的交流问题,教师需引导学生之间形成深层次的交流模式,并在积极探索中总结丰富经验,积极参与到各方面的学习活动中,以此提升学生的整体学习效率与质量,满足当前的教学要求。解析:任取直线y=-2x+3上两个点的坐标,如选取(0,3),(1.5,0),绘出图象如(图1)

图1

图2

(1)根据一次函数与一元一次方程的关系,直线y=-2x+3与x轴的交点的横坐标即为方程-2x+3=0的解,于是,从图象上看,方程的解为x=1.5;(2)根据一次函数与一元一次不等式的关系,知直线y=-2x+3在x轴轴下方的部分对应的x的值,就是不等式-2x+3<0的解集,显然,-2x+3<0的解集为x>1.5;(3)由(2)中的解题经验,如(图2),我们在直线上找出点(-2,7),(3,-3),可以发现,不等式组-3≤-2x+3≤7的解集应该就是一次函数y=-2x+3的函数值在-3到7之间(包括-3和7)对应的自变量范围:-2≤x≤3。上面的求解过程充分体现了数形结合思想。本质上说,也是对一次函数图象与一元一次方程、一元一次不等式(组)之间“数”与“形”联系的一种深刻认识,需要同学们认真体会和感悟。教师在讲解知识的时候,还需创建现代化的教育机制与模式,提供学生进行探究性学习的题材,重视对学生综合应用知识能力的培养,提升整体探究教学活动的应用水平[2]。

三、运用基本性质培养学生运算与数据分析能力

教师在函数教学中需培养学生的运算与数据分析能力,引导学生更好的理解函数定义与图像性质,并在科学教学中,创设现代化的教育模式。例如:在讲授反比例函数性质时,可以给出例题:直线y=ax(a>0)与双曲线交于A(x1, y1)、B(x2,y2)两点,则4x1y2-3x2y1=____。在教师提出问题之后,可以要求学生进行运算,并针对数据进行科学合理的分析,确保学生在学习中更好的理解与掌握知识。这道题如果联立方程组,用含a的代数式表示两组解(即A、B点的坐标),再求值,必然会耗费很多时间,而且对于方程组的求解、运算能力都提出了很高的要求,这显然不是我们要追求的解决方法。认真分析本题,绘出草图,会发现直线、双曲线在坐标系下的两个交点是关于原点成中心对称的,这个发现带来的信息就是A、B两点的横坐标与纵坐标分别互为相反数,即x1=-x2,y1=-y2。于是,4x1y2-3x2y1=4x1(-y1)-3(-x1)y1=-x1y1,由于点A(x1,y1)在双曲线上,所以,即-x1y1=-3。通过反比例函数中心对称的性质使问题得以简化,这是数形结合求解策略的典型应用,培养学生运算与数据分析能力。再比如,由于选择题型特点,可利用猜测、合情推理、估算获得正确答案,这样往往可以减少运算量,可以加强思维的层次。如(图3),已知知双曲线经过直角三角形OAB斜边OA的中点D,且与直角边AB相交于点C。若点A的坐标为(-6,4),则△AOC的面积为( )A.12 B.9 C.6 D.4。由于点A的坐标为(-6,4),所以△AOB的面积为12,又点D是OA的中点,可推断AC>BC,所以△AOC的面积超过12的一半,故选B。估算法,省去了很多推导过程和比较复杂的运算,可以节省宝贵的时间,从而提高解题速度。为了更好的培养学生运算与数据分析能力,教师还可以使用“单回路、双回路”的方式进行教学,并创建现代化与先进性的教育机制,确保在新时期发展的背景之下,全面提升整体教学工作效率与质量,满足当前的发展需求。

图3

四、采用历史文化培养学生人文与审美能力

教师还需重点培养人文与审美能力,满足核心素养的教育要求。对于人文与审美能力而言,是学生在日常学习中渐渐形成的能力,教师可根据学生的学习特点与年龄特点,创设带有人文精神与数学文化的函数教学课堂氛围,重点关注学生数学价值、情感与审美教育工作,使用合理的教学方式培养学生学习能力,陶冶情操。例如:函数概念讲解时,不妨可给学生介绍函数概念的发展史,再将其与如今的函数定义联系起来分析,学生能更好地理解函数的概念。因为有生动的历史背景做铺垫,抽象的概念变得“有血有肉”,易于接受。再比如,如(图4),在已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的对称轴为直线x=1,且抛物线经过A(-1,0)、C(0,-3)两点,与x轴交于另一点B。当求出这条抛物线所对应的函数关系式后,要在抛物线的对称轴x=1上求一点M,使点M到点A的距离与到点C的距离之和最小,并求此时点M的坐标。可先介绍著名的“将军饮马”故事,熟悉这个“将军饮马”的最值模式,即可明确点M所在位置为BC与直线x=1的交点。在主动思考的情况下,更好的理解函数背景知识与对生活的影响,在学生合理学习的过程中,全面提升整体函数教学工作水平,以便于培养学生的学习能力,创建现代化的教育机制,达到预期的工作目的。

五、应用多媒体手段培养学生学习兴趣与自主学习能力

教师在培养学生学习兴趣与自主学习能力期间,教师还需利用科学方式创设教学氛围。一方面,教师可以使用多媒体教学工具,为学生讲解关于函数图像的知识,使得学生更好的理解抽象知识与内容,并增强整体教学工作效果,激发学生的学习兴趣。比如一次函数、二次函数、反比例函数的图像及其图像变换是重点内容,关于函数图像的传统画法,是通过师生列表、描点、连线而得,画出的是静止孤立、间断的点和线。教师可以让学生在交互的动态的网络环境下学习,函数值随自变量的变化而同步变化以及对应运动的轨迹,从而得到完整精确的函数图像,充分掌握函数的性质和抓住图像的平移、旋转、轴对称图形变换特征。另一方面,教师可以要求学生在网络中自主搜索有关函数知识,并进行自主学习,若有疑问或好的见解,可以通过网络进行远程交流互动。通过多媒体,交互反馈,有利于提升学生的学习水平。

图4

结语

函数教学是一个系统工程,基于全面提升学生的核心素养,需要运用运动联系的观点整体设计,制定完善的教学方案。概念教学前要通过先学知识提供先行组织材料,作好必要的铺垫,“降低学生学习的起点”;教学中应揭示函数概念的本质属性,借助具体的函数教会学生基本函数的图象和性质,同时让学生掌握一套研究函数的策略;教学后,宜加强函数知识的迁移与运用,帮助学生树立函数运用意识与观念,强化函数与其它知识的有机整合,切实提高学生对函数观念的理解,同时为后续学习作好必要的准备。在新时期发展背景之下,总结丰富的教育经验,利用科学合理的方式完成当前核心素养教育任务。

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