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【摘要】函数是中学数学的核心内容,能全面考查学生对数学符号语言的理解和接受能力,以及对一般和特殊关系的认识,从而对培养学生的创新精神、实践能力和运用数学的能力,有着十分重要的作用。
【关键词】函数创新思维能力
【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)02-0134-02
创新的基础是创造性思维能力,课堂教学是培养创造性思维能力的主渠道,创新要从课堂上抓起。思维的独特性、灵活性、求异性、综合性是创新思维的重要特点,应把“四性”教学渗透到每一个教学内容之中,笔者以函数教学内容为例,浅析如何在课堂教学中激励学生的创造意识。
一、弄清值域概念,培养思维的独特性
思维的独特性是具有创造性才能的人最重要的思维品质,独特性反映了思维的深度及对本质特征的把握程度,只有触及事物的本质,才能在学习和工作中“独辟蹊径”、“棋高一着”。为了培养学生这种能力,教学中设计了下列两道练习题。
例1.已知f(x)的定义域为[a,b],且f(x)在x=a处取得最小值A,在x=b处取得最大值B,试求y=f(x)在[a,b]上的值域。
例2.求f(x)=■的值域。
例1是无法求值域的;在求解过程中没有学生对题目提出异议,没有独特的见解,有的同学误将答案写为[a,b]。
例2正确答案为[-■,0) ∪(0,■],但有的学生将y=■化简成y=■sin2x从而得出值域为[-■,■]忽视了定义域 {x|x=■kπ, k∈z}的制约。
值域是函数三要素之一,初等函数的特殊性,给学生造成了这样一种认识:若函数的值域为[m,M],则函数的最大值、最小值分别为M和m;若函数的最小值为m,最大值为M,则其值域为[m,M],实际上前一种认识是正确的,后一种认识是错误的。函数的性质,直接受定义域制约。函数的三要素定义域、值域、对应关系三者之间是相互渗透、相互依赖的,教学中多设几个特例,揭示这三者之间的内在联系和本质区别,有利于独特性思维的发展。
二、多方求函数的值,培养思维的灵活性
创造性思维强调根据不同的对象和条件,具体情况、具体对待,灵活应用,反对一成不变的模式。求函数值的方法是丰富多彩的,为了培养学生灵活求函数值的方法,要求学生计算下面两道习题。
例3.已知f(x) =4x-4x+1(x≥0),求f-1(0)。
例4.已知f(x)=asin3+x3+1,且f(■)=4+√2,求f(-■)的值。
解题时,学生出现不同的解法。
例3解法: 方法①应通过原函数与反函数的可逆性,将求f-1(0)转化为求方程f(x)=0的解。方法②有的学生不惜通过繁琐的计算,先求出y=f-1(x),进而求f-1(0)的值。
例4解法:方法①应通过函数的奇偶性,g(x) =f(x)-1,利用g(x)是奇函数这一性质求解最为方便。 方法②通过f(■)=4+√2解出a的值,以确定f(x)的表达式,再将x=-■代入,求出f(-■)的值。
通过比较,教师指出解例3时,通过函数解析式y=f(x)计算出与x对应的函数值y,这是常见的思路,初、高中课本中有大量这类题型,导致学生思维的单一性,解法繁琐。方法①则灵活、便捷。解例4时,方法①掌握了g(x)是奇函数这一性质,用逆向思维的方法解决,比方法②高明得多。通过这两个例题的教学使学生懂得解题或处理问题时要变通,要实事求是,不要拘泥于教条和模式。
三、深入理解定义域,学会求异思维
创造性思维是对已知知识的重新组合,目的是获得新的思维成果。深入理解函数定义域,有助于发展学生的求异思维。定义域一般分为三种类型;使解析式有意义的自变量的取值范围称为自然型;使实际问题或几何问题有意义的自变量的取值范围称为实际型;人为限制给定的自变量的取值范围称为限制型。为了加深对定义域的理解,求解下面几个例题。
例5.已知f(x) =log(x+a),其中a∈R,若x∈[2,+∞]时,f(x)有意义,求a的取值范围。
例6.已知f(x) =x3-2x+3的值域为[2,3],试说明该函数的定义域[0,a]所应满足的条件。
解例5时,不少学生错误地认为a=-2; 正确解法是:由条件[2,+∞]应该是定义域的子集,由[2,+∞] ∪[-a,+∞]可得a∈[-2,+∞]。
解例6时,不少学生错误地得定义域为[0,1]或[0,2]。正确的答案为[0,2],其中1≤a≤2。
解例5时,由于受教材内容的影响,教材中求定义域的大多数是自然型的,即使得式子有意义的x的取值范围,致使学生误认为给出的f(x)有意义的取值范围便是定义域,事实上给出的f(x)有意义的x的集合,应该是定义域的子集。
解例6反映出学生由值域导出定义域会感到束手无策,在函数教学中,正用概念、公式、得到了高度重视,但由于数学概念的定义项与被定义项之间往往存在着等价关系,忽视了知识的双向性,重视了常规方法,不会异向思维,通过这两例题的教学,有利于纠正这一思维倾向。
四、通过解抽象函数问题,培养学生思维的综合性
创造性思维是一种综合性思维。创造就是重新组合,日本人提出“综合就是创造”。可通过解下面抽象函数问题来培养学生综合思维能力。
例7.是否存在函数{(x),同时满足下列三个条件:
①f(x+y)+f(x-y)=2f(x) cosy(x,y∈ R)
②f(0) =a(a为常数)
③f(■)=b,(b为常数)
解:条件①中x,y的任意性,隐含着x,y可以“换元”,又可以“赋值”,结合条件②和③,可构造出函数方程组,求出函数表达式。
令x=0,y=t得:f(t)+f(-t)=2acost(1)
令x=■+t,y=■得:f(π+t)+f(t)=0(2)
令x=■,y=■+t得:f(π+t)-+f(-t) =2bsint (3)
将(1)+(2)+(3)得:f(t)=acost+bsint故存在f(x)=acost+bsint符合题意。
函数与方程的思想是中学数学的基本思想,也是历年高考的重点。函数的思想,是用运动和变化的观点、集合与对应的思想,去分析和研究数学问题中的数量关系,建立函数关系或构造函数,再利用函数的图像和性质去分析问题、转化问题,从而使问题获得解决。函数思想的精髓就是构造函数。方程的思想,是分析数学问题中变量间的等量关系,从而建立方程或方程组,通过解方程或方程组,或者运用方程的性质去分析、转化问题,使问题获得圆满的解决。
此外,还要让学生主动地学习数学,并在学习中举一反三,教师必须转变角色,为学生的学习活动创造一个良好的学习环境,注意激发学习的兴趣,采用多元化的评价方式,增强学生的自信心,促进学生自主学习,在合作与交流中创新,为学生的终身发展打下坚实的基础。
参考文献:
[1]魏超群.论数学教育与素质教育的关系[J].中小学教材教学,2008(02).
[2]叶澜.让课堂焕发生命活力[J].教育科学研究,2005(07).
【关键词】函数创新思维能力
【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)02-0134-02
创新的基础是创造性思维能力,课堂教学是培养创造性思维能力的主渠道,创新要从课堂上抓起。思维的独特性、灵活性、求异性、综合性是创新思维的重要特点,应把“四性”教学渗透到每一个教学内容之中,笔者以函数教学内容为例,浅析如何在课堂教学中激励学生的创造意识。
一、弄清值域概念,培养思维的独特性
思维的独特性是具有创造性才能的人最重要的思维品质,独特性反映了思维的深度及对本质特征的把握程度,只有触及事物的本质,才能在学习和工作中“独辟蹊径”、“棋高一着”。为了培养学生这种能力,教学中设计了下列两道练习题。
例1.已知f(x)的定义域为[a,b],且f(x)在x=a处取得最小值A,在x=b处取得最大值B,试求y=f(x)在[a,b]上的值域。
例2.求f(x)=■的值域。
例1是无法求值域的;在求解过程中没有学生对题目提出异议,没有独特的见解,有的同学误将答案写为[a,b]。
例2正确答案为[-■,0) ∪(0,■],但有的学生将y=■化简成y=■sin2x从而得出值域为[-■,■]忽视了定义域 {x|x=■kπ, k∈z}的制约。
值域是函数三要素之一,初等函数的特殊性,给学生造成了这样一种认识:若函数的值域为[m,M],则函数的最大值、最小值分别为M和m;若函数的最小值为m,最大值为M,则其值域为[m,M],实际上前一种认识是正确的,后一种认识是错误的。函数的性质,直接受定义域制约。函数的三要素定义域、值域、对应关系三者之间是相互渗透、相互依赖的,教学中多设几个特例,揭示这三者之间的内在联系和本质区别,有利于独特性思维的发展。
二、多方求函数的值,培养思维的灵活性
创造性思维强调根据不同的对象和条件,具体情况、具体对待,灵活应用,反对一成不变的模式。求函数值的方法是丰富多彩的,为了培养学生灵活求函数值的方法,要求学生计算下面两道习题。
例3.已知f(x) =4x-4x+1(x≥0),求f-1(0)。
例4.已知f(x)=asin3+x3+1,且f(■)=4+√2,求f(-■)的值。
解题时,学生出现不同的解法。
例3解法: 方法①应通过原函数与反函数的可逆性,将求f-1(0)转化为求方程f(x)=0的解。方法②有的学生不惜通过繁琐的计算,先求出y=f-1(x),进而求f-1(0)的值。
例4解法:方法①应通过函数的奇偶性,g(x) =f(x)-1,利用g(x)是奇函数这一性质求解最为方便。 方法②通过f(■)=4+√2解出a的值,以确定f(x)的表达式,再将x=-■代入,求出f(-■)的值。
通过比较,教师指出解例3时,通过函数解析式y=f(x)计算出与x对应的函数值y,这是常见的思路,初、高中课本中有大量这类题型,导致学生思维的单一性,解法繁琐。方法①则灵活、便捷。解例4时,方法①掌握了g(x)是奇函数这一性质,用逆向思维的方法解决,比方法②高明得多。通过这两个例题的教学使学生懂得解题或处理问题时要变通,要实事求是,不要拘泥于教条和模式。
三、深入理解定义域,学会求异思维
创造性思维是对已知知识的重新组合,目的是获得新的思维成果。深入理解函数定义域,有助于发展学生的求异思维。定义域一般分为三种类型;使解析式有意义的自变量的取值范围称为自然型;使实际问题或几何问题有意义的自变量的取值范围称为实际型;人为限制给定的自变量的取值范围称为限制型。为了加深对定义域的理解,求解下面几个例题。
例5.已知f(x) =log(x+a),其中a∈R,若x∈[2,+∞]时,f(x)有意义,求a的取值范围。
例6.已知f(x) =x3-2x+3的值域为[2,3],试说明该函数的定义域[0,a]所应满足的条件。
解例5时,不少学生错误地认为a=-2; 正确解法是:由条件[2,+∞]应该是定义域的子集,由[2,+∞] ∪[-a,+∞]可得a∈[-2,+∞]。
解例6时,不少学生错误地得定义域为[0,1]或[0,2]。正确的答案为[0,2],其中1≤a≤2。
解例5时,由于受教材内容的影响,教材中求定义域的大多数是自然型的,即使得式子有意义的x的取值范围,致使学生误认为给出的f(x)有意义的取值范围便是定义域,事实上给出的f(x)有意义的x的集合,应该是定义域的子集。
解例6反映出学生由值域导出定义域会感到束手无策,在函数教学中,正用概念、公式、得到了高度重视,但由于数学概念的定义项与被定义项之间往往存在着等价关系,忽视了知识的双向性,重视了常规方法,不会异向思维,通过这两例题的教学,有利于纠正这一思维倾向。
四、通过解抽象函数问题,培养学生思维的综合性
创造性思维是一种综合性思维。创造就是重新组合,日本人提出“综合就是创造”。可通过解下面抽象函数问题来培养学生综合思维能力。
例7.是否存在函数{(x),同时满足下列三个条件:
①f(x+y)+f(x-y)=2f(x) cosy(x,y∈ R)
②f(0) =a(a为常数)
③f(■)=b,(b为常数)
解:条件①中x,y的任意性,隐含着x,y可以“换元”,又可以“赋值”,结合条件②和③,可构造出函数方程组,求出函数表达式。
令x=0,y=t得:f(t)+f(-t)=2acost(1)
令x=■+t,y=■得:f(π+t)+f(t)=0(2)
令x=■,y=■+t得:f(π+t)-+f(-t) =2bsint (3)
将(1)+(2)+(3)得:f(t)=acost+bsint故存在f(x)=acost+bsint符合题意。
函数与方程的思想是中学数学的基本思想,也是历年高考的重点。函数的思想,是用运动和变化的观点、集合与对应的思想,去分析和研究数学问题中的数量关系,建立函数关系或构造函数,再利用函数的图像和性质去分析问题、转化问题,从而使问题获得解决。函数思想的精髓就是构造函数。方程的思想,是分析数学问题中变量间的等量关系,从而建立方程或方程组,通过解方程或方程组,或者运用方程的性质去分析、转化问题,使问题获得圆满的解决。
此外,还要让学生主动地学习数学,并在学习中举一反三,教师必须转变角色,为学生的学习活动创造一个良好的学习环境,注意激发学习的兴趣,采用多元化的评价方式,增强学生的自信心,促进学生自主学习,在合作与交流中创新,为学生的终身发展打下坚实的基础。
参考文献:
[1]魏超群.论数学教育与素质教育的关系[J].中小学教材教学,2008(02).
[2]叶澜.让课堂焕发生命活力[J].教育科学研究,2005(07).