在引领中求“悟”——“变量与函数”概念教学的启示

(整期优先)网络出版时间:2022-07-16
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在引领中求“悟”——“变量与函数”概念教学的启示

杜大贵 

湖北省竹溪县中峰镇中心学校 442300

只有让学生真正掌握了数学概念的本质,才能把握数学的知识性,才能够正确、合理、迅速地进行运算、论证和空间想象,高效的概念课教学应该抓住一个“悟”字,遵循“感知概念——引入概念——形成概念——巩固概念——提升概念”这几个环节。

一、以,感知概念

教师创设学习概念的问题情境,提供或唤起学生原有认知结构中的有关知识和经验,使学生从具体问题的体验中感知概念,形成感性认识。

[智力问题1]有一列数,按照某种规律变化:

   -2, 4, - 8, 16, - 32, ……

则第6个数是_____;第x个数y=_______(用x的式子表示).

[智力问题2]用围棋子按下面的规律摆图形

 

师:在智力问题1中,第6个数是多少?怎样用x的式子表示第x个数y 呢?

生:第6个数是64;用x的式子表示第x个数y 的结果是:y=(-2).

师:在智力问题2中,它们是按一定规律变化的,依此规律,第5个图形中有围棋子的枚数是多少?第10个图形中有围棋子的枚数是多少?怎样表示第n个图形中围棋子的枚数y与n的关系?

生:第5个图形中有围棋子的枚数是16;第10个图形中有围棋子的枚数是31;第n个图形中围棋子的枚数y用n来表示为y =3n+1。

二、以,引入概念

概念的引入一般可以采取直观感性的实物、模型或活动引入,也可以由旧知识滋生新的概念,还可以设计一系列的问题,让学生在想象、思考、探索、解决问题的过程中产生知识的碰撞,在他们窘于找不到出路的时候引出概念,从而让学生顺利进入接受新概念的状态,例如在“变量与函数”的概念教学中,可设计以下活动作为引入。

[问题1]:一辆汽车以60千米/小时的速度匀速行驶,行驶里程为s千米,行驶时间为t小时.请同学们根据题意填写下表:

t/时

1

2

3

4

5

s/千米

[问题2]:汽车油箱里原有油5升,加油枪加油的流量为10升/分,加油时间为t(分),油箱中的油量为Q(升)则:

    (1)t=1时,Q=___________;t=2时,Q=___________

(2)试用含t的式子表示Q

师:思考——在上述每个问题中哪些量发生了变化?

生:问题1中的路程和时间发生了变化;问题2中的加油时间和油箱中的油量发生了变化。

师:小结——以上这些问题都反映了不同事物的变化过程,在这些变化过程中,同学们找到了一些量,有些量的值是变化的(如……),有些量的数值是始终不变的(如……).

得出结论——在一个变化过程中,我们称数值发生变化的量为变量;数值始终不变的量为常量;

师:试一试——找出上述每个问题中的变量与常量?在圆的周长c与半径r的关系为c=2πr中,变量是什么?常量是 什么?

三、以,形成概念

概念的形成是在教学条件下,从大量具体例子出发,从学生实际经验的肯定例证中,以归纳的方法概括出一类事物的本质属性。引入概念后要通过典型的实例引导学生对概念的属性进行分析、比较、综合,充分地讨论,然后归纳出本质属性。

师:[观察思考1]在前面研究的每个变化过程中,分别含有几个变量?

师:[观察思考2]其实,在生活与数学中还有一些用图或表格描述的变化过程,从中也能看到两个变量间有确定的对应关系.请观察下面问题,通过思考后回答

思考1:十堰市某天在24小时内的温度变化情况如图所示

 

师:时间t=0时,温度T等于多少? t=3时,T等于多少? t=6时,T等于多少? t=8时,T等于多少?t=20时,T等于多少?t=21时,T等于多少?

生:时间t=0时,温度T=-1C; t=3时,T=-3C; t=6时,T=-1C; t=8时,T=0C;t=20时,T=1C;t=21时,T=0C.

师:当时间t取一个值时,温度T有多少个确定的值与其对应.

生:当时间t取一个值时,温度T有唯一一个确定的值与其对应.

思考2:在国内投寄邮件,已知信件质量m(克)和邮费y(元)之间的关系如下表:

信件质量m

0<m≤20

20<m≤40

40<m≤69

邮费 y

0.80

1.20

1.60

师:m=15时,y等于多少? m=30时,y等于多少?

生:m=15时,y等于0.80;m=30时,y=1.20.

师:对于表中m的每一个确定的值,y有多少个确定的值与m对应?

生:对于表中m的每一个确定的值,y有唯一一个确定的值与m对应.

思考3:某人驾车从A地上高速公路前往B地,中途在服务区休息了一段时间.出发时油箱中存油40升,到B地后发现油箱中还剩10升,则从出发后到B地油箱中所剩油y(升)与时间t(小时)之间变化规律如图:

师:t=5时,y等于多少?

生:t=5时,y等于10.

师:在5小时以内t取每一个值,y都有多少个值与t对应?

生:在5小时以内t取每一个值,y都有唯一一个值与t对应.

师:思考这些问题中,每个都表示什么过程,其中有多少个变量,对应关系是什么.

生:这些问题中每个都表示一个变化过程,其中有两个变量,是一一对应关系.

师:一般地,在一个变化过程中,如果有两个变量x与y,并且对于x的每一个确定的值,y都有唯一确定的值与其对应,那么我们就说x是自变量,y是x的函数(function).如果当x=a时y=b,那么b叫做当自变量的值为a时的函数值.

师:在问题Q=10t+5中,谁是自变量?谁是自变量的函数?t=2.5时,Q的函数值为多少?

生:在问题Q=10t+5中,t是自变量,Q是自变量t的函数,t=2.5时,Q的函数值为30.

四、以,巩固概念

概念的巩固是概念教学的重要环节,也是数学知识的外化过程,概念的作用之一是用它作为判断具体事例或解决问题的依据,能为学生建立起知识与应用之间的桥梁,提高知识的应用能力。

[思考1] 请观察以下4个式子: 

                                 

试判断这些式子中,y是x的函数的有那几个.

[思考2]小华的爷爷每天坚持体育锻炼,某天他散步到离家较远的绿岛公园,打了一会太极拳后,跑步回家,当天小华的爷爷离家的距离y千米与时间x小时的变化关系用图表示为:

生:(1)和(4)中y是x的函数.

师:从家里出发1小时(x=1时),y的值是多少?x=1.5时,y的值是多少?x=2.5时,y的值是多少?

生:从家里出发1小时(x=1时),y的值是1.5. x=1.5时,y的值是1.5.

师:y是x的函数吗?

生:y是x的函数.

五、以,提升概念

概念教学是很好的数学思想方法的承载体,在函数概念形成并巩固以后,可安排以下活动,进一步强化提升学生对概念的理解.

[问题1]图中曲线表示y是x的函数的是(  )

        

A               B                C               D

[问题2]观察图中小黑点的摆入规律,并按照这样的规律继续摆放,记第n个图中小黑点的个数为y.

解答下列问题:

(1)填表:

n

1

2

3

4

5

6

7

y

1

3

7

13

(2)当n=8时,y=_______;

(3)写出y和n的函数关系式.

[问题3]用一根10m长的绳子围成长方形.

(1)若长方形一边长为3m,其面积为多少?

(2)若长方形的一边长为x(m),面积为S(m2),试用含x的式子表示S.

(3)S是x的函数吗?为什么?

学生在上述综合运用的过程中熟练地掌握了函数的概念,并从中加深了其外延及内涵的理解,达到了提升的效果,在“出错——改正——补充”的过程中完成知识体系的建构,从而达到对概念的整体性掌握。