感悟“对应”把握本质理解函数

来源 :中学数学杂志(初中版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xzh_endless
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  【摘要】函数概念起始课教学以“概念引入的必要性,感受概念产生过程,感悟概念中核心元素的关系,从而理解函数本质”为教学主线,通过“为什么要研究变量之间的关系——感悟两个变量的对应关系——正确理解两个变量的对应关系——函数的概念——概念巩固”等教学环节.激发学生学习函数的兴趣,感知函数概念产生的必要性.
  【关键词】函数概念;两个变量;对应关系;活动经验
  我们经常进行重要概念的起始课教学.传统的起始课教学一般是通过创设情境引入概念,再对概念进行定义、辨析、巩固、运用等,通过界定概念外延,分析概念内涵来理解概念.但这一教学过程少了“为什么要引入概念”的分析,少了学生对“概念中核心元素及其关系”的感悟过程,少了对“概念的产生既是生活实际的需要,也是数学自身发展的结果”的认识,学生就会对学习新概念少了一份冲动,甚至不明白学习新概念的意义,进而影响教学效果.下面,笔者以自己执教的一节市级公开课为例,以《义务教育数学课程标准(2011版)》中“初步学会在具体的情境中从数学的角度发现问题和提出问题,并综合运用数学知识和方法等解决简单的实际问题,增强应用意识,提高实践能力”精神为指导,以“概念引入的必要性,感受概念产生过程,感悟概念中核心元素的关系,从而理解函数本质”为教学主线,谈谈概念起始课教学的着力点,所用教材为《义务教育教科书·数学(苏科版)八年级上》的“第六章一次函数”,供大家交流.
  1设计理念
  章建跃教授指出:“核心数学概念的教学必须实现从工具性理解到关系性理解的过渡.这就要求在核心数学概念的教学中,要重点考虑概念的来源、相关概念及其关系、概念的作用(新知识的诠释、旧知识的翻新)等,并更要突出概念形成的过程性.特别值得注意的是,核心数学概念的形成不是一蹴而就的,常常需要几节课或一个阶段才能完成概念建构,甚至是一个长期、动态的建构过程,函数概念就是最典型的例证”.本节课既是从研究常量转为研究变量关系的起始课,又是正式学习函数的开始,函数概念比较抽象,是学习的难点,所以本节课主要是激发学生学习函数的兴趣,感知函数概念产生的必要性.由于在初中阶段会多次学习不同函数,所以对函数概念的理解可以通过较长的时间去感悟、认同、内化,而不必在第一节课就对函数概念进行严格定义,否则会让学生对其望而生畏.基于上述分析,本案例设计采取概念形成教学法,线索如下:为什么要研究变量之间的关系——感悟两个变量的“对应”关系———正确理解两个“变量”的对应关系——函数的概念——概念巩固.
  2课堂简录
  环节1:创设情境,引入常量和变量的概念.
  环节2:感悟两个变量的“对应”关系
  教师:请看下面的例子并思考如下问题:1.在这一变化过程中,有哪些变量?2.这些变量之间有关系吗?用什么样的语言来描述这种关系呢?3.为什么要研究蓄水量和水位的关系?如果水位确定,而蓄水量不确定,研究还有意义吗?
  (时间5分钟,其间大家可以讨论).
  情境1:某水库水位的高低与相应的蓄水量如下表:
  水位/m106120133135…
  蓄水量/m32.30×1077.09×1071.18×1081.23×108…
  学生1:有两个变量,水位和蓄水量.
  教师:水位变化和蓄水量变化有关系吗?
  学生2:,有关系,水位变化,蓄水量也随着变化,从上表看出,每一个水位都对应一个蓄水量.
  教师:假如一个水位对应几个蓄水量,比如,水位106m时,蓄水量是2.30×107m3或者2.31×107m3,研究还有意义吗?
  学生3:应该没有吧,当水位确定而蓄水量不确定,也就是我们无法根据水位判断蓄水量,这样的研究没有意义.
  教师:通过上面的分析,大家说说为什么要研究蓄水量和水位的关系?
  学生4:便于观察,要知道蓄水量多少,只要看一下对应的水位即可,可以在水库里竖一块刻度尺,旁边的铭牌写着对应表,大家一看刻度尺,对照铭牌就知道水库的蓄水量.
  学生5:可以化未知为已知,我要知道水库的蓄水量可以转化为测量水位,平时蓄水量不好测量,但水位很好测量.
  学生6:可以化难为易,测量蓄水量工作难度大,但测量水位比较容易.
  教师:上述图表给你印象最深的是什么?
  学生7:对应关系(经过师生的反复交流而得出).
  教师:请大家再举一些生活中的例子,感悟对应思想.
  学生8:我在菜场看到一个卖鱼的,他用的是杆秤(不是电子秤),他只要把鱼的重量一秤好,就立即报出多少钱,开始我觉得他的计算能力很强,后来知道他原来是把鱼的重量和价钱对应好了,然后记熟了,所以,一有重量就知道多少钱,也是对应关系.
  学生9:我一直在思考一个问题,没有人用刻度尺去测量汽车走的路程,汽车上的里程表的数据是怎么来的呢?后来查资料知道,是由车轮的周长乘以车轮的转数确定,车轮的周长是常量,这样汽车行驶的路程就由转数确定了,也是对应关系.
  教师:刚才我们是通过图表体会两个变量间对应关系,还有其他的方式吗?看看下面的例子.
  情境2:如图1,把一点水激起的波纹看成是一个不断向外扩展的圆.1.在这一变化过程中,有哪些变量?2.这些变量之间有关系吗?用什么样的语言来描述这种关系呢?3.为什么要研究圆的面积和半径的关系?如果半径确定,而圆的面积不确定,研究还有意义吗?
  学生10:有四个变量,半径、直径、周长、面积
  教师:我们不妨先研究其中两个变量的关系,比如半径和面积,半径和面积有关系吗?
  学生11:有关系,小学就学过s=πr2,
  教师:下面我就来体会式子s=πr2是怎么对应的,大家从特殊值开始进行尝试.   学生12:当r=1时,s=π;r=2时,s=4π;r=3时,s=9π,r=4时,s=16π……列成表格如下:这就和上个例子一样,s和r是对应的.
  情境3:在太阳和月球引力的影响下,海水定时涨落的现象称为海洋潮汐,涨落的水位高低称为潮位.图2是我国某海港某天的实时潮位图,请从图像中去体会两个变量的对应关系.
  教师:请根据情境1、2的提示,从图像中去体会两个变量的对应关系.
  学生13:图像上有无数个点,每一个点都由横坐标和纵坐标组成,当横坐标变化时,图像上该点的纵坐标也随着变化,也就是每个点的横坐标和纵坐标是对应的.
  教师:大家在平面直角坐标系中画出各种图形,感受这种对应关系.大家总结一下有几种方法来表示两个变量之间的对应关系?
  师生共同完成,得出可以通过图表、关系式、图像来表示两个变量的对应关系.
  环节3:正确理解两个变量的“对应”关系
  教师:上面我们感受了两个变量之间的“对应”关系,那么如何正确理解“对应”呢?也就是“对应”应该包含哪些内容?先独立思考,讨论后交流.
  学生14:这种“对应”应该是在两个变量之间,通过一个变量可以求出另一个变量
  学生15:其中一个变量变化,另一个变量也随着变化.
  教师:对“其中一个变量变化,另一个变量也随着变化”中的两个“变化”有限制要求吗?
  学生16:根据情境1、2、3的讨论,我理解为当一个变量确定时,另一个变量也随着确定,这样研究变量间的关系才有意义,比如,情境1中当水位为106m时,如果蓄水量不确定,这样研究就没有意义,所以我觉得“另一个变量也随着变化”中的变化是“变化且确定”.
  教师:通过讨论,大家明确上述实例的核心是“对应”而不是“变量”,是“两个变量间的对应关系”.这就是我们今天要讲的核心内容“函数的概念”,结合刚才的讨论,试着给函数下定义.
  ……
  教师板书:一般地,在一个变化过程中的两个变量x和y,如果对于x的每一个值,y都有唯一的值与它对应,那么我们称y是x的函数,x是自变量.
  环节4:函数概念及辨析
  环节5:课堂练习及小结.
  限于篇幅,此处省略.
  3理念阐述及其对教学的启示
  为什么把“感悟、理解变量之间对应的关系”作为本节课的着力点,而不把“概念的定义和辨析”作为本节课的着力点,是基于以下考虑,同时,这样的设计对概念起始课的教学有很大的启示作用.
  3.1概念起始课教学要着力于让学生感知概念产生的必要性
  为什么要产生新概念,新概念的产生是凭空想象的吗?本节课通过大量的生活实例,比如水位和蓄水量的“对应”、圆的面积和半径的对应、潮位和时刻的对应、重量和价钱的对应、里程和车轮转数的对应等等,让学生感知新概念产生的必要性,它既是生活实际的需要,也是数学自身发展的必然,不搞清楚概念产生的背景,学生的学习也就没有方向,而糊涂的学习必然导致效果低下.所以,起始课上让学生明确概念产生的必要性比概念的学习更重要.
  3.2概念起始课教学要着力于让学生经历概念形成的过程,积累数学活动经验
  “感悟、理解变量之间的对应关系”作为本节课的着力点,能使学生经历概念形成的过程,了解概念的来龙去脉.“动态数学观”指出:数学教学不应把注意力唯一地集中于数学活动的最终产物,而应更加注意活动本身,教学不仅要重视学生获得的知识技能,而且要激发学生的学习兴趣,引导学生通过参与数学活动获得基本经验,感悟基本思想,帮助学生形成良好的学习习惯等.本案例通过学生反复体会、感悟两个变量的“对应”关系过程,学生不仅能获得函数的知识,更获得了在探究函数过程中的“隐性数学知识”——数学活动经验.建构主义理论认为:学习实际上是新旧知识互相作用的结果,学习是每个学生在已有知识和经验的基础之上的主动的建构过程,学生在学习新知识之前,运用已有的知识认识新情境,解释新问题,并把新的学习内容纳入已有的认知结构,从而完成新知识的学习.本节课通过对多个情境的设计,以及学生联系实际的举例,运用的都是以前学过的知识,如图表、关系式、图像等,但不断让学生在新情境中去理解“两个变量的对应关系”,确是新问题、新知识,这种让学生经历函数概念形成的过程,引导学生主动建构函数概念的教学会让学生终身受益.
  另外,感悟、体会、理解是一个内化吸收的缓慢过程,教师通过放慢教学节奏,使学生有更多独立思考的时间.慢的是教学节奏,收获的是学生思维能力的提升.而思维能力的培养应该是每节课教学的着力点.
  3.3概念起始课教学要避免不顾学生认知规律一味追求概念的严密性
  概念的严密性和学生认知水平之间是一对矛盾.怎样解决这对矛盾呢?著名教研员裴光亚先生说:“变化”不是函数的本质,可以用式子表达也不是函数的本质,“对应”才是函数的本质.我们可不可以为了这个本质从“集合”和“对应”出发呢?如果那样,从数学的逻辑来讲,当然是很好的.可是,学生呢?对教学来讲,再好的数学,不满足学生的接受心理又有什么用?所以,一切从实际出发,从学生的认知现状出发,必须从不严格出发,为抵达严格预设通道直至抵达严格;为了适应学生的学习现状,本节课没有采取“情境导入——定义概念——概念辨析——概念巩固”的同化教学模式,是因为该模式过于强调对概念的深化理解.而是设计为在“感悟、理解变量之间的对应关系”之后得出概念,虽然过程不太严谨,但对函数“对应”本质揭示充分,学生在充分理解概念产生的必要性之后,老师又着力于让学生对概念前置的感知,然后得出概念就水到渠成.教学过程符合学生认知规律,是当前学段最好的教学选择.另外,由于函数的学习时间跨度很大,对函数概念理解没有必要一次性到位,
  也许本节课淡化对概念的枯燥理解,侧重对函数“对应”的感知是尊重学生认知规律和课程标准的具体体现.
  参考文献:
  [1]中华人民共和国教育部.义务教育数学课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2011.
  [2]裴光亚.数学教师的特有语言与个性特征[J].中学数学教学参考(下半月·初中),2007(9).
  [3]邵光华,章建跃.数学概念的分类、特征及其教学探讨[J].课程·教材·教法,2009(7).
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