初中《二次函数》教学中 如何运用和培养“数形结合”的思想
摘要:二次函数是初中数学的重要内容,也是学习的难点。要解决
学生学习中的难点,行之有效的方法就是在教学中从分运用数形结合的思想方法,借助数形结合的思想方法,加深学生对函数概念的理解;让学生直观地理解二次函数性质;加强知识间的横向联系。运用数形结合的思想方法可以使复杂问题直观化。使学生的抽象思维能力得到发展。也为学生提供了一种简单解决问题的方法,培养学生自觉运用“数形结合”的数学思想和意识。
关键词:二次函数教学 运用 培养 数形结合思想
函数是初中数学的重要内容之一,初中数学主要学习三种简单函数:一次函数、反比例函数、二次函数。二次函数是学习了一次函数和反比例函数之后所认识的另一种函数,相对前两种函数来说,二次函数反应出来的关系和性质更复杂抽象一些,是学生学习的一个难点。学生主要存在的困难是对函数概念难以理解,对各类函数中两个变量的变化关系感觉比较抽象,对函数关系的表示方法不能灵活转化。要解决学生学习中的难点,行之有效的方法就是在教学中从分运用数形结合的思想方法,通过“数”与“形”的相互转化,使复杂问题简单化、抽象问题具体化;下面就二次函数谈谈函数教学中如何渗透和应用数形结合思想。
一、数形结合思想的概论。
数形结合是初中数学的重要思想之一,包含“以形助数,以数辅形”
两个方面。著名数学家华罗庚教授曾精辟的概述:“数以形而直观,形以数而入微”,其应用大致分为两种情形:借助形的生动和直观来阐明数之间的联系,即以形为手段,数为目的。借助数的规范严密和精确来阐明形的属性。通过“数”与“形”的相互转化,使复杂问题简单化、抽象问题具体化;数形结合是初中数学基本思想之一,是用来解决数学问题的重要思想。
二、借助数形结合加深学生对函数概念的理解。
初中数学课程标准中对函数概念的要求是“了解常量、变量、函数的意义,会举出函数的实例以及分辨出常量与变量以及两者之间的关系。”课本通过大量实例,如一天的气温随时间的变化而变化,邮资随邮件重量的变化而变化,园的面积随半径的变化而变化,路程、速度和时间的关系等,得出“一个量随另一个量的变化而变化”的结论,使学生感知函数问题在客观世界中是大量存在的,充分认识到建立函数概念的必要性。
初中数学对函数的定义是:一般的,在一个变化过程中,如果有两个变量x和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,那么我们就把x称为自变量,把y称为因变量,y是x的函数。
学生对于这一概念的理解比较抽象而机械的,比如学生认识一次函数和反比例函数的概念后,学生从函数表达式(关系式)可以判断两个变量间属于哪一种函数关系,但并不能透过表达式看到其中隐含的两数量间的变化关系的区别,面对新的问题是不会建立相应的函数模型
解决问题,缺乏函数思想和观点,也就是对函数概念理解不全面。对函数概念理解模糊和机械的背诵函数的定义,学生不可能从本质上体会和理解数学的另一种重要思想---函数的思想。而借助数形结合加深学生对函数概念的理解。
三、“数形结合”让学生直观地理解二次函数性质。
二次函数中的自变量和因变量的变化比较抽象,学生难以把握,由于“数”和“形”是一种对应,而“图像”具有形象,直观的优点,能表达出具体的思维过程,有利于问题解决,因此教师可以把“数”的对应———“形”找出来,利用图像来帮助学生理解二次函数的性质。 教师在二次函数性质的教学中,充分让学生自己作图,通过列表格观察数据的特点,再画图像,把函数表达式的特征在图像中显示出来,逐步深入地探索二次函数的相关结论。让学生从最简单的形式y = a x2 入手,逐步过渡到y = ax2 + k,y = a(x - h)2,y = a(x - h)2 +k 的图像,从简单到复杂,作出图像观察常数a,h,k与图像的对应关系,即完成由“数”化“形”的过程。
观察二次函数图像性质时,狠抓y = ax2 的基本图像,让学生通过图像体验图像平移过程,从图像的平移变换角度认识y = a(x - h)
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+ k 型二次函数的图像特征,深刻体会常数a,h,k 在图像中的作
用,从而掌握二次函数的开口方向、顶点坐标、对称轴、y 的最大(小)值等性质。认识研究y = a(x - h)2 + k 型二次函数的图像特征后,代数式的变换,得出y=ax2+bx+c型二次函数的性质。即完成由“形”化“数”的过程。
通过观察常数的变化与图形变化之间的关系,学生从多方面观察函数图像的变化,发现“数”与“形”之间的对应规律。由此,学生可以根据任意一个二次函数(如:y=-2x2-9x+3)的表达式,在头脑中呈现出该函数的大致图像。同时学生根据函数图像特征,可以确定表达式中常数的取值情况。在这一过程,学生可体会“数”与“形”之间的转化,培养学生数形结合的意识。
图形虽然具有直观化、具体化的特点,但要确定具体的图形性质,如:顶点坐标,与x轴的交点坐标等,在准确定量方面还必须借助代数的计算,把“形”准确表示成“数”的形式。正所谓“数以形而直观,形以数而入微”。通过由“数”化“形”, 由“形”定“数”的研究函数性质的过程,整个初中阶段,函数关系用“形”这一特殊的方法来表现,在学生面前呈现出绚丽多彩的画面。一次函数的图像是一条直线,二次函数的图像是一条抛物线,其变化趋势有升也有降,反比例函数的图像是双曲线,它可以向x轴无限逼近,也可以向y轴无限逼近,其中尤其是二次函数的变化,无论是从画图像或初等讨论方法上都可以看到这种神奇的效果。所以“形”的引人给研究函数不仅带来了直观上的美好享受,更重要的是给学生带来了最直接的理性认识。使学生体会数形结合的数学思想,并在解决问题过程中自觉地加以运用。
四、运用数形结合加强知识间的横向联系。
二次函数与一元二次方程和一元二次不等式有着密切的联系。如何理解三者之间的关系,是学生的一个难点。借助数形结合能直观的反应
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