指向深度学习的教学实践与思考
深度学习,是在教师引导下,学生围绕着具有挑战性的学习主题,全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习活动[1].深度学习强调教师主导下的学生主动参与、积极建构、强调学生的教育性发展.在这一过程中,学生通过掌握学科核心知识,把握学科本质和思想方法,理解学习过程,形成积极的内在学习动机并获得发展.
数学教学是思维的教学,罗增儒教授指出:数学家创造了数学知识,数学教师创造了对数学知识的理解.只有教师具有深度教研的意识、能力和素养,在日常教学中一贯坚持指向深度学习的教学设计与实践,才能更好地培养和提升学生的数学思维能力和思维品质,落实数学核心素养.
1问题提出
在高一指数函数与对数函数的教学中,经过系统研究函数性质后得到了它们的图像.学生在完成课后练习时,常会遇到了函数y=2x-1/2x+1、y=log22-x/2+x、y=lg(x+x2+1)及相关的问题.借助换元法、整体代换与复合函数的方法对问题给出解答后,学生提出了一个共同的疑问:以往对函数的学习,都是通过研究函数的性质并作出图像.能否系统研究上述函数的性质呢?基于这些函数的性质能作出它们的图像吗?学生提出的新设想,是尝试应用函数性质的研究方法研究陌生函数的需求和愿望,这是开展深度学习、提升数学学习能力的最佳契机,本文笔者将自己的教学设计实施与大家分享交流.
2指数相关函数的对称性探究
题目1研究函数f(x)=2x-1/2x+1的性质并作图.
学生的解答过程如下:
研究可知,f(x)是定义域为R的增函数且为奇函数,函数的零点为x=0.在研究單调性时,观察解析式代数结构,将其整理为f(x)=1-2/2x+1的形式,可识别出f(x)为增函数;通过判断f(-x)与f(x)的关系得到了奇函数这一结论.结合上述性质,学生基于经验作出了f(x)的一个错误的图像(图1).
2.1学生的困惑与疑问
虽然得到了f(x)的图像,但学生并不能理解,为何指数函数不具有对称性,而f(x)却具有对称性;指数函数存在渐近线,f(x)是否存在渐近线.
2.2指向深度学习的教学设计
为了引导学生深入探究f(x)的函数性质及其内在联系,提出如下思考问题.
引导思考1你知道哪些与指数函数有关的奇函数、偶函数?
学生回顾并给出形如y=2x、y=2x+2-x是偶函数,y=2x-2-x、y=2-x-2x是奇函数.引导学生梳理已有知识储备和学习经验,为进一步发现、探究指数相关函数的对称性做好铺垫和准备.
引导思考2上面的奇函数和偶函数与f(x)有什么关系呢?怎么探究它们之间的关系呢?
学生分析后发现,由熟悉的奇函数和偶函数可以构建出新的奇函数、偶函数.如y=2x+2-x/2x-2-x、y=2x-2-x/2x+2-x均为奇函数,在形式上与f(x)很类似;学生进一步探究发现,如果将函数y=2x-2-x/2x+2-x的分子、分母同时乘以2x,变形可得y=4x-1/4x+1,这与f(x)的解析式的结构是一样的.类比可知,对f(x)进行如下变形,f(x)=2x-1/2x+1=2x/2-2-x/2/2x/2+2-x/2,这样f(x)就化成了一个奇函数与一个偶函数的商的形式.
引导思考3f(x)是否存在渐近线?
引导学生回顾指数函数的渐近线,不仅在函数图像上有所呈现,也可以借助解析式从数量关系上给出描述,启发学生借助f(x)的解析式研究渐近线的数量关系.
学生思考后指出,由f(x)=1-2/2x+1可知f(x)1,图1是错误的.因为当x→+∞时,f(x)1且f(x)→1,即y=1是函数的一条渐近线,再由奇函数可知
y=-1也是函数的渐近线,从而得到函数f(x)的图像应该是图2.教师指出,基于函数性质的作图过程,是对函数性质的深刻理解与准确应用,是对函数性质的最佳呈现.
2.3教学反馈与评价
为了巩固、强化学生的认识和理解,教师提出下列问题.
探究思考研究函数f(x)=2x/2x+1的性质并作图.
学生整理得到f(x)=1-1/2x+1,定义域为R;可判断出f(x)在R上单调递增;当x→+∞时,f(x)1且f(x)→1;当x→-∞时,f(x)0且f(x)→0,即y=1和y=0是函数的两条渐近线,作出函数图像(图3),观察图像,学生给出猜想:f(x)的图像关于点0,f(0)成中心对称.学生观察图像大胆猜想,是对函数性质的深度思考.教师鼓励学生进一步探究:怎么检验这一猜想呢?
学生尝试1判断f(x)的图像是否关于点0,f(0)成中心对称,等价于验证函数是否满足f(-x)+f(x)=1恒成立,整理可得上述结论是成立的.
学生尝试2运用联系的观点,借助奇函数与中心对称的关系,判断f(x)的图像是否关于点0,f(0)成中心对称,只需验证y=f(x)-1/2是否为奇函数即可.
3对数相