突破函数概念教学难点几点对策(完整文档)
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突破函数概念教学难点的几点对策 作
者:
康井荣
作者简介:
康井荣,浙江省江山市清湖高级中学(324100).
原发信息:
《中学数学教学》(合肥)2014 年第 20143 期 第 21-23 页
期刊名称:
《高中数学教与学》 复印期号:
2014 年 09 期
笔者近期就“函数”一章进行高一期末复习,目的是了解学生对概念的掌握情况.在给学生出的测验卷上有一道题是:已知集合 A={1,2,3},B={-1,0,1},函数 f:A→B 满足:f(1)+f(2)+f3)=0,则这样的函数 f(x)共有(
)个
A.4 个 B.6 个 C.7 个 D.8 个
本以为这样一道常规的问题不会有多少学生做错,然而事实却让人非常惊讶:全班 48 人,有 21 人做错.通过与学生的交流,发现错误的原因主要有两个:一是认为对于一个没有给出具体解析式的函数,f((1),f(2),f(3)不好算;二是不会运用分类讨论,或者分类讨论不完整.当然,教学方面也有问题:一是教学进度较快,学生囫囵吞枣,没有充分理解概念,因而学得似懂非懂、云里雾里的;二是教师没有帮助学生很好地
揭示函数的本质,导致出现学生说没有给出函数解析式,所以 f(1),f(2),f(3)算不来的闹剧.
众所周知,函数概念是中学数学中最重要的核心概念之一,函数的思想和方法贯穿高中数学课程的始终,学会用函数的观点和方法解决数学问题,是高中数学主要的学习任务之一.然而,函数概念因其取元的任意性、象的唯一性以及对应法则“f”的高度抽象性,而成为最难把握的概念之一,无论是教师的教还是学生的学,都存在很大困难.因此,如何全面而深刻地理解函数概念、破解概念教学难点是学好函数概念的根本所在.
一、巧借引喻,剖析概念
在函数的定义中,“对于任意给定的 x,都有唯一确定的 y 与之对应”,同时强调“任意”和“给定”,这两个关键词以及对应关系对学生的理解是有障碍的.为了突破这一障碍,我们可以借用引喻:用两个“QQ群”分别代表某个幼儿园里所有孩子组成的“孩子群”和所有妈妈组成的“妈妈群”.由于每个孩子都对应一个唯一的妈妈,因此,函数就相当于“孩子群”里的孩子与“妈妈群”里的妈妈这种对应关系.下面就概念的本质和内涵,结合这个引喻逐一加以剖析,以加深对概念的理解.
1.函数的本质是一种对应,即 A 集合中的每个元素 x 在 B 集合中都有唯一的对应值 y
这种对应可以是一对一、二对一或多对一的关系,如引喻中“孩子群”中的孩子可以是独生子女、双胞胎、或兄妹几个,他们在“妈妈群”中分别对应同一个妈妈.这种对应要求 A 集合元素必须具有任意性、B 集合
的对应元素必须具有唯一性.因此 A、B 两集合有先后顺序之分,是主导与从属的关系.若 A→B 是函数,则 B→A 不一定是函数,如引喻中“妈妈群”对应“孩子群”就不是函数关系,因为一个妈妈可以对应两、三个孩子.
2.函数的三要素:定义域 A、对应关系 f、值域 C
定义域即为集合 A,如“孩子群”中的所有孩子构成的集合;对应关系 f 指 A 中元素在 B 中对应值的一种对应关系,如引喻中的对应法则即为孩子找自己的妈妈;值域 C 是定义域 A 中的元素 x 在 B 中对应值 y 构成的集合,故 C B,如引喻中,每个孩子对应的妈妈组成的新“群”一定是“妈妈群”的一部分.如果一个函数定义域、对应关系确定的话,值域也就确定.
已知一个函数的解析式为 f(x)= ,它的值域为{1,4}.
问:这样的函数有多少个?试写出其中的两个?若值域改为[1,4]呢?
(学生可以自由讨论)
3.如何理解集合 A、B 都是非空数集?
即 A 或 B 是空集时,不能在 A、B 之间建立函数关系,如 y= 都无意义,即 B 为空集,因此 不是函数关系;另外,当 A、B 为非空但不是数集时,仍不能构成函数关系.如引喻中“孩子群”里的孩子与“妈妈群”里的妈妈是一一对应,但它不是函数,因为如果视这两个群为两个集
合的话,则这两个集合都不是数集,但如果给每个孩子和每个妈妈分别编号,则孩子的号码与妈妈的号码成函数关系,因为此时它定义在数集上了.
4.符号 f(x)的理解
f(x)是一个整体符号,表示一个对应值,不能把它拆成乘积或某种运算,应该理解为 x→y,即自变量 x 在对应关系 f 的作用下,其对应值为y,记作 y=f(x).
例如,假设引喻中某孩子的编号是 6,其妈妈的编号是 13,即 A 中元素 6 在 B 中的对应值是 13,那么就记作 f(6)=13.
f 是一种对应法则,与所用的字母及表达式都无关,只要定义域相同,对应法则相同,就是同一个函数.例如 f(x)=2-x,x∈{1,2,3}和 g(t)=2-t,t∈{1,2,3}是同一函数.
在函数的三要素中,起核心作用的是对应关系 f 它可以理解为一种“程序”或“处理器”.一个变量 x,通过一个对应关系 f 得到另一个值y,通俗地说,就是自变量 x 作为原料,对应关系 f 作为加工机器,那么原料 x 放到机器中加工出来的成品就是函数值 y,其关系图如下.引喻中,“处理器”f 就是孩子找妈妈这种对应关系.
二、利用图象、数表,理解概念
发展学生数形结合的能力是获得对数学概念深刻理解的重要途径.因此,对函数概念的认识,辅之以图象、数表的形象表示,可以减少函数概念的学习困难.
(1)选用典型、贴切的图形、图表作例子,给学生提供直观的机会,使抽象的函数符号形象化,尤其是对定义域、值域、对应关系的直观理解.
例 1 右上图中的曲线表示的是十年黄金价格走势图.
请问这是一个函数吗?为什么?如果是的话,其定义域、值域和对应法则分别是什么?
问:PM2.5 浓度年均值是序号的函数吗?是的话,指出其定义域、值域、对应法则.
问:上述两个例子可以用解析式表示函数吗?
例 3 小明的妈妈早上听说今天要停水,就赶紧打开自来水龙头,用水桶蓄水.右图是蓄水量 y 随时间 t 的图象.请问这是个函数吗?这个图象说明了什么问题?从函数的三要素来看,是哪个要素导致出现了这个问题?
结论 函数的定义域或对应关系改变了,得到的函数也就不同了.
(2)利用图象是否是函数,对概念进行辨析,使学生达到对概念的深刻理解.受初中的影响,学生往往认为函数的图象是一条平滑连续的曲线.因此,举函数图象时,尽量举一些分段的、孤立的点、不是光滑曲线的图象.
例 4 判断下列图象,哪些是函数图象,哪些不是,并说明理由.并指出函数图象有什么特征.
例 5 设集合 M={x|0≤x≤2},N={y|0≤y≤2},那么下列四个图形中,不能表示定义域 M 到值域 N 的函数关系的有________,其原因分别是________.
三、学生亲历体验,内化概念
函数概念的高度抽象性使得学生理解和掌握难度较大,需要学生更多的经验积累作支撑.因此,教师除了要选用典型例子对概念作剖析外,还要让学生去亲历体验,自行举例,自行用函数定义进行分析、比较、讨论,经历从具体到抽象的概括过程,在亲身体验中获得内心感悟,这样学生才会感悟深刻.
通过前面教师对概念的讲解以及从数、形两方面对概念进行理解后,学生对函数的本质有了一定的认识,这时候有必要对学生对于函数本质的理解状况进行检查,而检查的有效手段是让学生举例子,再组织学生自己讨论,例如下表.
函数概念包括两个本质属性(变量和对应关系),而上述例子正是围绕“两个本质属性”这一核心设计的.应该说,这种设计是递进式的,有助于学生对概念的逐步深入理解.对学生举的例子,正确的由其他学生作点
评、不正确的由其他学生予以纠正,并举出恰当的例子.通过学生这种“讨论”式的学习,学生不仅对概念的理解更深刻,而且概念的本质也内化了.
对于函数这样高度抽象的概念,教师必须采取“多举并进”、“多管齐下”的教学策略:除了教师精心备课,找准例子对概念深入剖析外,还要注意引导学生从数与形两方面相结合对概念进行辨识,同时要发动学生动手、动口、动脑,亲身体验概念的概括过程.只有这样,才能破解教学难点,提高课堂教学效果.
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