APP下载

优化课堂生成 落实核心素养
——《函数图象的应用》公开课的实践与反思

2021-11-10江苏省苏州第一中学215000

中学数学研究(江西) 2021年10期
关键词:图象数形例题

江苏省苏州第一中学 (215000) 夏 婷

数学学科能力是数学科学素养的核心,数学课堂教学是培养学生数学能力的重要途径,也是培养落实学生核心素养的重要环节.本节课通过将教材例题、习题等资源进行有效的整合,以热身训练的三道小题为切入点,设计例题,让学生从基本的图象入手,进一步巩固图象的变换以及绝对值函数处理方法、引导学生从多个角度分析问题、解决问题.师生合作探究,共同体会分类讨论、数形结合、函数与方程等经典的数学思想方法.

现将本节课的教学实录及思考整理如下,供读者朋友品评:

1 学情分析

教学对象是四星级高中的高一重点班学生,基础良好,有较强的自主学习能力、运算能力和综合运用知识解决问题的能力.

2 知识点解读

函数图象是研究函数性质的重要工具,高考对这一内容的考查主要涉及作图、识图和用图三个方面,其中函数的零点问题和最值问题是直观想象在函数中的重要应用,即能够用图形直观认识数学问题;能够用图形描述和表达熟悉的数学问题、启迪解决这些问题的思路,体会数形结合;能够用图形探索解决问题的思路,形成数形结合的思想,体会几何直观的作用和意义.

这类试题的解法常以“定性分析”和“定量计算”相结合,难度虽然不大,但要求学生具有一定的运算能力和问题解决的能力.

教学目标:

(1)巩固函数图象的作法:直接法、转化法、变换法;

(2)利用函数的图象研究方程根的个数,感悟函数与方程思想在解题中的应用;

(3)通过函数图象、函数性质等知识间的联系体会数形结合、转化与化归等思想方法.

教学重点:能运用数学知识解决与函数图象相关的问题.

教学难点:能在分析问题的过程中合理选择解题方法,优化求解过程.

3 过程实录

3.1 学生自测反馈

用导学案辅助教学,课前以填空题的形式引导学生自主完成.

热身训练

1.函数y=|x|(x+2)-m有两个不同的零点,则m的值为.

3.函数f(x)=x|x-4|在[0,3]上的最大值为.

图1

图2

图3

设计意图:课前给出3道基础题热身,通过问题引导学生回顾函数图象的几种常见变换,运用变换能作一些基本的函数图象,为例题中数学活动的探索打好基础,树立学生解决问题的信心和耐心,提高学生学习数学的兴趣.同时导学案准备好坐标系,引导学生规范作图,有助于培养学生养成良好的学习习惯.

3.2 典型例题讲析

图4

图5

图6

师:刚才几位同学总结的非常到位,通过不同转化,大家都能从中体会到函数内容的丰富,处理方式多样.当然转化方式不同,处理繁简程度也不一样,需要同学们合理选择最优方法.下面我们思考一道变式题:

图7

生5:作出直线y=m与y=f(x)图象(如图7),设三个交点横坐标从小到大分别为为x1,x2,x3,则m∈(2,3).

由二次函数的对称性知x1+x2=-2,2<3-log2(1+x3)<3,得x3∈(0,1),所以x1+x2+x3∈(-2,-1).

设计意图:数学是研究数量关系和空间形式的科学,数与形的结合开拓了数学的新领域,促进了数学的发展.某些特殊问题,若用常规方法来解,推理运算的过程可能会较复杂;若能将代数问题几何化,即利用数形结合的方法解决,以形助数,往往会使运算或推理论述的过程简化,直观形象,从而更能展示问题的本质.

例3 函数f(x)=x|x-m|(x∈R).

(1)若f(4)=0,求实数m的值并指出f(x)的单调区间;

(2)求函数f(x)在区间[0,2]上的最大值的表达式g(m).

师:第一问中给出的特殊情况m=4,而第(2)题中m是动态变化的参数,我们该如何分析呢?请生8给我们提供他的想法.

下面对实数m分类讨论,并利用函数图象以及单调性去分析(学生作图、思考).

师:对于本题中的含参分段函数问题,我们发现这两段图象的每一段都是二次函数图象上的一部分,所以按照生8的想法,解决这题肯定是充满希望的.首先,我们发现m=0和m<0时,函数在[0,2]上是单调递增的,即:

①当m=0时,f(x)在[0,2]上递增(如图8),所以[f(x)]max=f(2)=4;

②当m<0时,f(x)在[0,2]上递增(如图9),所以[f(x)]max=f(2)=2(2-m);

那么当m>0时,最大值还是在x=2时取到吗?通过观察,还有可能在顶点处取到最大值.

③当m>0时,f(x)的图象(如图10),对二次函数对称轴分类讨论:

图8

图9

图10

师:大家群策群力,顺利解决问题.对于含有绝对值的函数问题,我们首选的处理方法或者说通用的方法是去掉绝对值符号,然后进行分类讨论,那么本例题中,请大家结合函数图象变换的方法再思考一下,能不能用别的方法作函数图象呢?(学生交流、讨论)

生:对于x∈[0,2]时,函数f(x)=x|x-m|=|x(x-m)|,可以利用函数图象的翻折变换,只要将x轴下方的部分沿着x轴翻折到上方,然后所对应的图象上取x∈[0,2]时就是需要的部分.

师:很好!既然作图的方法可以直接法和变换法都行,作好图是前提工作.那么,在情形③中,当m>0时,我们能不能用好图象,宏观上找到最大值的表示方法?在习题中,我们是否还记得有一类函数叫作最大(小)值函数呢?

设计意图:教师是学生学习的引导者,而引导学生进一步探究需要先前经验.因此教师要善于引导学生回顾先前经验,促进学生对先前经验进行组织,归纳和深化,实现良好的学习效果.本题就是将m=4特殊情形引申到m∈R的一般情况.引导学生探究更一般的结论,揭示其内在的依据,并作出推广.此外,特殊化思想也可用于解决一些抽象、概括度较高的问题,比如本题中m∈R图象的探究中,可以引导学生m=0,m>0,m<0三种情况逐个探究,找到解题的突破口,从中发现规律并顺利解题.

3.3 课堂小结(略)

4 回顾与反思

(1)问题引领 优化结构

例1运用逻辑推理构建数学体系,通过数形结合将代数问题几何化,从而将函数的零点问题转化成两个函数图象的交点问题.学生根据结构可以多个角度进行转化,通过对问题结构加以分析,学生倾向于选择自己熟悉的或者易求的函数来解决.教学实践中,注重一题多解一题多变,多层次分析问题,不断概括学习方法,培养学生良好的思维品质.由此可见,教学过程中要立足“四基”,引导学生发现问题,抓住本质,通过不断尝试、讨论交流、总结归纳等活动,分析问题,完善解题过程,并在教学中不断渗透转化与化归、数形结合等数学思想方法.逐步提升学生的数学能力,促进学生数学素养的提升.

(2)重视探究 提升思维

进入高一,学生普遍感觉课堂上讲解的知识和例题基本能听懂,但是课后巩固练习中,有些结构新颖、灵活度高的习题给学生的数学学习带来障碍,有些学生甚至会产生畏惧感.其实这些问题看似不同,考查的知识和解决的基本方法是不变的,若能看清问题的本质,学生方能应用自如.例题分析时,从不同的视角加以分析、引申和拓展,考查了思维的过程与方法,凸显思维的灵活性和深刻性.此外,还要探究和反思解题思路中多种方法之间的联系,筛选题中信息,提取条件进行整合.因此,教师需要培养学生找准分析问题的切入点,引导学生选取合适的解题视角,将“未知”的问题转化为“已知”的结构,才能逐步体会成功解决问题的喜悦,从而实现不同层次的学生学有所得.

总之,提升学生的数学思维能力是每一位数学教师的教学追求.教师唯有多学习、多思考,认真挖掘教材,深化基础知识联系,精心设计教学,才能让学生在课堂上提升自己的思维能力,得到学生更好的发展.

猜你喜欢

图象数形例题
数形结合 相得益彰
三角函数的图象和性质(一)
三角函数的图象和性质(二)
函数y=Asin(ωx+ϕ)的图象
《一次函数》拓展精练
数形结合思想及其应用
数形结合思想及其应用
谈数形结合思想在高中数学中的应用
数形结合的实践探索
问渠哪得清如许 为有源头活水来