让学生学会研究函数的一般方法

来源 :中国数学教育(高中版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:cbbbb
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  摘  要:函数是高中阶段的重要内容. 一些学生只是记住了学过的函数的图象和性质,对函数概念的理解不够深入,这就导致学生在研究陌生函数时无从下手. 结合具体实例,给出高中学习函数的三个阶段进行教学设计的方法,以期提高学生研究陌生函数的能力.
  关键词:函数图象;函数性质;教学设计
  函数是新课程的主线之一,对函数的研究是高中数学教学的重中之重. 本文从一道填空题切入,探讨在教学过程中培养学生研究陌生函数的方法.
  很多学生不能准确解答此题,究其原因是面对一个陌生函数,学生无从下手. 如何解决这个问题呢?还得从函数的教学说起. 笔者整体考虑高中三年的函数教学,分为三个阶段,设计如下.
  一、感受利用函数性质作图
  在高中初学函数时,无论哪个版本的教材,都是先学习函数的定义和表示方法,然后学习函数的性质(如单调性、奇偶性、零点等). 在实际教学中,笔者也是按照这样的教学安排授课,但是由于没有让学生充分体会学习函数性质的必要性,导致学生在遇到陌生函数时,不能灵活运用函数的性质作图. 为了改变这种现象,笔者将函数教学设计改进如下.
  面对陌生的函数,学生刚开始可能没有思路,只能运用描点法作图. 但是在描点的过程中,学生慢慢感悟到了经验,对函数的性质也有了直观的认识.
  对于函数①,学生在描点时发现,点的横坐标不能取负数,函数只在区间[0,+∞]上有图象,进而体会定义域对图象的影响. 继续分析,可得[fx≥0],所以除了原点,其余的图象一定在第一象限,那么这部分图象该怎么画呢?在描点的基础上,学生总结出[y]随[x]的增大而增大,所以图象从左往右看是上升的.
  对于函数②,学生在描点时发现,若点[2, 15]在图象上,那么点[-2, 15]一定也在图象上. 进而发现,若点[x0,y0]在图象上,则点[-x0,y0]一定也在图象上,所以函数的图象一定是关于[y]轴对称的. 然后学生就发现函数③④与函数②一样,函数图象都是关于[y]轴对称的.
  对于函数⑤,受前面解决问题方法的启示,学生能够发现,若点[x0,y0]在图象上,则点[-x0,-y0]一定也在图象上,所以函数的图象一定是关于原点对称的. 然后学生就会发现函数⑥与函数⑤一样,图象都是关于原点对称的.
  教师适时点评,像②③④这样图象关于[y]轴对称的函数叫做偶函数,像⑤⑥这样图象关于原点对称的函数叫做奇函数,稍后我们会学习. 如果函数具有這样的性质,那么我们只需重点研究[y]轴一侧的函数图象即可得到完整的函数图象.
  经过这样的探究过程,使学生对函数的探究有了一定的感悟,为之后学习函数的性质(单调性、奇偶性、零点等)奠定了基础,对于研究函数是很有必要的. 同时,经过一段时间的训练,学生能够掌握陌生函数的研究方法,即从定义域、值域、单调性、奇偶性、零点等方面入手来研究.
  二、借助三角函数,学习利用周期性和对称性作图
  正弦函数的教学安排一般是先学习正弦函数的定义,再利用单位圆内的正弦线作出图象,然后研究正弦函数的性质. 在实际教学中,笔者发现很多学生学习完正弦函数之后,常常不理解为什么正弦函数有多条对称轴和多个对称中心. 遇到一个陌生函数时,也不能正确判断函数是否具有对称性. 为此,笔者将正弦函数教学设计改进如下.
  在作出正弦函数的图象后,学生肯定会发现图象有对称轴和对称中心. 如何证明呢?笔者在习题课上安排时间引导学生进行研究.
  经过这样的探究过程,让学生慢慢体会到,遇到一个陌生函数,如何猜测这个函数是否有周期性和对称性,并学会证明自己的猜想.
  三、借助超越函数,学会合理利用导数作图
  经过前两个阶段的学习和训练,相信学生在探究这两个函数图象的时候,已经能顺利判断出每个函数的定义域、奇偶性和零点等性质. 但是在探究单调性和极值(最值)的时候,肯定会遇到困难. 教师适时引入导数,给学生展示由导数判断函数单调性的过程. 学生会惊讶于这么简洁的过程,从而激发学生进一步学习导数的兴趣,也使学生能够实实在在地感受到导数的作用. 通过后续学习,学生还会慢慢体会到:面对一个陌生函数,不一定要马上求导,可以先研究这个函数的初等性质,如果有需要,再求导.
  经过以上三个阶段的学习,再辅之以一定的练习,相信学生再遇到陌生函数时,会有信心、有方法去研究. 更重要的是,学生会逐渐掌握研究陌生函数的一般方法.
  对本文开头引用的题目,分析如下.
  这样,选出此题的答案②③,就很容易了.
  根据学情不断进行教学改进与优化,必将换来学生分析问题和解决问题能力的提高. 教师通过教学设计有意识地引导学生,使学生不仅知其然,还能知其所以然,学生分析问题能力的提升也会水到渠成.
  参考文献:
  [1]中华人民共和国教育部制定. 普通高中数学课程标准(2017年版)[M]. 北京:人民教育出版社,2018.
  [2]教育部基础教育课程教材专家工作委员会.《普通高中数学课程标准(2017年版)》解读[M]. 北京:高等教育出版社,2018.
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