在新课程标准下,如何培养学生的发散思维
编辑/作者: 林启珍        发布时间:2006-01-08      阅读:5068
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一、案例背景
    根据学生的认知结构理论,我们知道,学习是学生在原有知识经验基础上主动认知新知识的过程。这一过程实际上是学生将原有知识与新知识(包括思想、观点、方法)进行有效组合与沟通。而学生已掌握的知识、方法的迁移,水平、能力的提高均依赖于这个过程。从这个意义上来说,数学学习实际上是指学生对数学现象的领悟和实质理解。抽象函数这部分内容,体现了数学的高度抽象性和简洁性,而函数性质的综合运用,可以有效的培养学生的发散思维。近几年,高考几乎每年都有类似的题目。由于它的提干都是由抽象的数学符号给出,因此它对学生阅读理解数学语言和符号的能力要求很高。对学生的思维能力是一个很大的挑战。因此,教师在教学时必须准确的把握,才能让学生更加体会和运用。
二、案例介绍
    (1)本节课的教学目标
    1、知识与技能
     ①使学生深刻理解函数的奇偶性、周期性、对称性等性质。掌握代数变换的方法。
    ②学会阅读理解数学语言和符号,会综合运用函数性质解题。
    2、过程与方法
    通过让学生经历阅读、理解、探索求解的过程,渗透化归转化的思想、数形结合的思想。寻求合理、有效的途径,解决数学问题。
    3、情感、态度、价值观
使学生领会数学的抽象性和严谨性,培养他们实事求是的科学态度,积极参与和勇于探索的精神。
    4、重点:综合运用函数性质解题
    难点:对文字语言、符号语言、图形语言三种语言的理解和相互转换。
   (2)教学设计思路
    1、首先通过复习函数的性质导入,训练学生对数学的文字语言、符号语言和图形语言这三种语言的相互转换
    2、例1的设计的意图是:加深学生对函数概念、性质的理解。教学生学会阅读、理解数学语言、符号;学会文字语言、图形语言、符号语言的相互转化。通过一题多解、一题多思,渗透化归转化和数形结合的思想,以及代数变换的方法,培养他们的思维能力。
    3、例2的设计的意图是:主要让学生独立思考解答,探求多种解法,思考、交流、表达,体现学生主体参与合作学习。要求学生综合运用函数性质解题,提高他们抽象思维能力,问题延伸思考,对于较好学生,让他们课后继续钻研,提高分析问题、解决问题能力,也体现了分层教学的思想。
    (3)教学过程
    师:前面我们已经分别复习了函数的奇偶性、单调性、对称性及周期性等。今天我们学习函数性质的综合运用。请先思考回答以下问题:
    ①若函数f(x)是奇函数,如何用符号表示?用图形表示?
    ②若给出图形(图形略)
    请用文字语言叙述它的对称性,用符号如何表示?
    ③若f(x+2)=f(x),你能有何结论?如何用文字语言叙述,用符号表示?
    生1:①f(-x)=-f(x)
    生2:②函数f(x)关于x=1对称,即f(1+x)=f(1-x)
    生3:③f(x)是周期函数,周期为T=2,示意图:(图形略)
    师:由f(x+2)=-f(x)你能说出什么信息?
    生:f(x)的周期是T=4
    师:为什么?能否用图象解释?
    生:将式中的x用x+2来替代,得到:f(x+4)=-f(x+2)
    又因为-f(x+2)=f(x),所以f(x+4)=f(x)即:T=4
    但是不太会用图像来解释。
    师:提示:从图示看出f(x+4)=f(x)的周期为4。
    总结:通过对函数的奇偶性、对称性、周期性等性质的复习,我们要熟悉数学的文字语言,符号语言,图形语言三种语言的转换。
好,下面我们来看例1
    例1:设f(x)是(-∞,+∞)上的奇函数,f(x+2)=-f(x),当0≤x≤1时,f(x)=x,则f(7.5)=?
    生1:利用周期性
    由f(x+2)=-f(x)可得到f(x+4)=f(x)
    所以f(7.5)=f(8-0.5)=f(-0.5)=-0. 5
    生2:直接利用f(x+2)=-f(x)
    f(7.5)=f(5.5+2)=-f(5.5)=-f[-f(3.5)]=f(3.5)=-f(1.5)=f(-0.5)=-0.5
    师:还有其他方法吗?
    f(x)是奇函数且f(x+2)=-f(x),除了能说出周期T=4外,还能说出哪些信息?
    生:f(x+2)=-f(x)=f(-x)
    而f(x+2)=f(-x)得到f(x)关于直线x=1对称
    师:很好,你能否根据函数的对称性、周期性及奇偶性,画出它的图象?从而利用图象来解题呢?
    生: (图形略)从图中可以看出f(7.5)=f(-0.5)=-0.5
    师:我们在解题的过程中,应善于利用数形结合的思想方法,有时能收到意想不到的效果的,锻炼了我们的思维。
    师总结:方法一:主要要求对符号的深刻理解及获取信息
    方法二:利用f(x+2)=-f(x),通过转化达到解题的目的,渗透了转化的思想
    方法三:利用函数的几何性质,通过作图,利用数形结合的思想来解题。
    下面我们来将这道题目进行变化:
    变化1:已知条件不变,问题变为当x∈[-1,0]时,求f(x)的解析式
    生1:设x∈[-1,0] 则-x∈[0,1]
    ∴f(-x)=-x,又∵f(-x)=-f(x)
    ∴f(x)=x         ∴当x∈[-1,0]时,f(x)=x
    师:能否总结一下解题步骤?
    生2:小结:首先要“问啥设啥”,不要把变量设错了区间;
    第二,把变量转化到已知区间上去
    最后,再利用函数的奇偶性、周期性求出f(x)的解析式。
    变化2:当-1≤x≤1时,f(x)的解析式
    生:由已知和变化1可知当-1≤x≤1时,f(x)=x
    变化3:当x∈[3,5]时,求f(x)的解析式
    生:设x∈[3,5],则x-4∈[-1,1]
    ∴f(x-4)=x-4∵T=4      ∴f(x)=x-4
    变化4:当x∈[1,3]时,求f(x)的解析式
    生:设x∈[1,3],则x-2∈[-1,1]
    ∴f(x-2)=x-2∵T=4     ∴f(x-2)=f(x+4-2)=f(x+2)=-f(x)
    ∴-f(x)=x-2      ∴f(x)=2-x
    师:小结:上面这四个变化训练要求我们要掌握代数变换这种数学方法,体会化归转化的思想在解题过程中的运用。
    例2:定义在(-∞,+∞)上的偶函数y=f(x)满足关系f(x+2)=-f(x)且f(x)在区间[-2,0]上是增函数,那么以下结论正确的有----------
    ①y=f(x)是周期函数
    ②y=f(x)的图象关于直线x=2对称
    ③y=f(x)在区间[2,4]上是减函数
    生1:①f(x)是周期函数,T=4
    师:②分析:要证明直线x=2是y=f(x)图象的对称轴,只需要证明什么关系式成立?
    生:只需证f(2-x)=f(2+x)或证f(-x)=f(4+x) 或证f(x)=f(4-x)
    师:那我们选择证第三个等式f(x)=f(4-x)成立
    生:∵f(x)的周期T=4,且f(x)是偶函数
    ∴f(4-x)=f(-x)=f(x)即f(x)=f(4-x)
    ∴y=f(x)图象的对称轴x=2
    ③:生1:有已知在区间[-2,0]上,y=f(x)是增函数,由于y=f(x)是偶函数,其图象关于y轴对称,那么在[0,2]上y=f(x)是减函数,又由于y=f(x)图象关于直线x=2对称,所以y=f(x)在区间[2,4]上是增函数
    所以结论错误
    生2:也可以借助于图象(示意图,图形略)证明③是错误的
    师:请同学们课后对问题进行延伸思考:
    通过以上两个例题,我们发现这样一个结论:
    如果f(x)具备奇偶性,同时f(x)的图象还关于某条直线对称,则f(x)是周期函数,你认为这个结论成立吗?请证明(让学生课后证明,培养学生自主探究的能力)。
     (4)课堂总结:(师生共同完成)
    ·要求对函数性质有深刻的理解及三种数学语言的理解转化
    ·掌握代表变换的方法,体会数形结合、化归思想在解题过程中的应用
    ·进一步培养学生的抽象思维能力
     课堂检测:已知定义在R上的周期函数y=f(x),周期T=4,若y=f(x)的图象关于直线x=2成轴对称图形 。 求证:y=f(x)是偶函数
     三、反思
    ·这节课的教学环节,设计比较合理。特别是课前的复习导入,加强学生对数学的文字语言、符号语言、图形语言三种语言理解和相互转换,
     ·例1的三种解法和四种变化,从不同的角度和方面加深了学生对函数有关概念性质的理解,对数学语言阅读能力的培养,同时对提高他们的抽象思维能力是极有好处的
    ·学生课堂上的反映热烈,积极参与,回答问题踊跃。特别是一些平时成绩中下的学生也积极发言,很想表现自己,渴望得到同学们的认可。看来,如果平时也经常关注这部分学生,多给他们成功的机会,调动他们参与课堂的积极性,那么他们一定回愿意学,乐于学,学好的
    ·从课堂小测反馈的情况看,有少数学生对这部分内容的掌握还有困难,不会阅读,理解数学符号,因此运用起来感到比较困难,无从下手解题,因此对这部分学生还得加强课后的辅导。
    ·课堂上的教学程序基本上是设计安排好的,如果在教学的过程中,没有让学生发现问题、提出问题,从而解决问题,这对培养学生的创新意识和能力是有碍的,对培养学生的发散思维也是不利的。在复习时间紧迫的情况下,在课堂上,如何既让学生有一定的时间体会探索,发散思维,甚至充分暴露思维的错误,又能按时完成课时进度,落实各个知识点,这实在是太难了啊!这正是本人在教学时感到困惑的地方,不容易处理好这个问题。