《普通高中數(shù)學課程標準(實驗)》對數(shù)學課程提出六條基本目標,其中第一條是“獲得必要的基礎知識和基本技能,理解基本的數(shù)學概念、數(shù)學結論的本質,了解概念、結論等產(chǎn)生的背景、應用,體會其中所蘊涵的數(shù)學思想和方法,以及它們在后續(xù)學習中的作用”。這條目標要求學生通過對數(shù)學概念、數(shù)學結論本質的揭示和理解,挖掘和提煉數(shù)學基礎知識本身所蘊涵著的數(shù)學思想和方法,體會其價值和作用。數(shù)學的理解需要直觀的觀察和視覺的感知。信息技術以其豐富的圖形演示和制作功能,可以化抽象為形象,化靜止為動態(tài)變化,幫助學生正確理解數(shù)學思想方法。下面結合教學實踐談談信息技術對學生理解數(shù)學思想方法的促進作用。
利用信息技術促進學生對數(shù)形結合思想的理解
數(shù)形結合思想是數(shù)學學習的重要思想方法,它對于理解數(shù)學以及對于數(shù)學的思考和學習是十分重要的。
例如《指數(shù)函數(shù)性質》的教學,在研究指數(shù)函數(shù)性質時,如果在同一坐標系中做出具體函數(shù)的圖像:y=2x、y=3x、y=x、y=x,通過觀察圖像總結性質,學生心中會有疑惑:當?shù)讛?shù)a取其他值時也具備這些性質嗎?《幾何畫板》的圖形演示功能可以解除學生的疑惑。利用《幾何畫板》制作課件,動態(tài)演示圖像隨底數(shù)a(01)變化的情形(如圖1),可以幫助學生理解指數(shù)函數(shù)的變化規(guī)律和總結性質,幫助學生探索和理解指數(shù)函數(shù)單調性與特殊點的關系,從中體會數(shù)形結合思想的應用。信息技術在這里起到繪制函數(shù)精確圖像、呈現(xiàn)函數(shù)圖像動態(tài)變化的功能,促進了學生對數(shù)形結合思想的理解。
利用信息技術促進學生對函數(shù)思想的理解
函數(shù)思想貫穿于整個高中數(shù)學學習的始終,運用函數(shù)的思想方法可以構造描述客觀世界的重要數(shù)學模型,解決現(xiàn)實生活中的問題。
例如《幾種不同增長的函數(shù)模型》一節(jié)中,例1是一個有實際背景的應用問題,運用函數(shù)思想可以很好地解決這一問題。
例1:假設你有一筆資金用于投資,現(xiàn)有三種投資方案供你選擇,這三種方案的回報如下。
方案一:每天回報40元;
方案二:第一天回報10元,以后每天比前一天多回報10元;
方案三:第一天回報0.4元,以后每天的回報比前一天翻一番。
請問,你會選擇哪種投資方案?
要對三個方案作出選擇,需要建立三種投資方案所對應的函數(shù)模型,通過分析它們的增長情況作出選擇。
教師引導學生運用函數(shù)思想來建立模型:方案一、二、三分別用函數(shù)y1=40(x∈N*)、y2=10x(x∈N*)、y3=0.4×2x-1(x∈N*)進行描述,學生操作Excel軟件,根據(jù)函數(shù)關系計算出表格(如表1所示)、繪制散點圖(如圖2所示),根據(jù)表格及散點圖作出數(shù)據(jù)增長情況的分析,完成策略的選擇:投資1-6天,應選擇方案一;投資7天,應選擇方案一或方案二;投資8-10天,應選擇方案二;投資11天(含11天)以上,則應選擇方案三。這里,Excel軟件的使用使得學生在完成策略選擇的過程中,感受運用函數(shù)概念建立模型的過程與方法,體會蘊涵在其中的函數(shù)思想。
數(shù)形結合思想、函數(shù)思想是學生比較容易理解和運用的數(shù)學思想,還有些數(shù)學思想方法比較抽象,學生學習起來難度較大,如“以直代曲”思想、運動變化的逼近思想等,教師在教學時很難達到理想的效果,即使是配一些教學模型、掛圖,或者是在黑板上手畫圖形加以說明,因其只是一些死板的靜態(tài)教具,雖然教師花費很多時間來講解,也難收到良好的教學效果.若能利用信息技術的視覺顯示功能、圖形演示功能使其變得更加形象、直觀,將有助于學生理解。
利用信息技術促進學生對“以直代曲”思想的理解
“以直代曲”是微積分中的重要思想方法,即以簡單的對象刻畫復雜的對象.《導數(shù)的幾何意義》教學中,應用到“以直代曲”思想,即曲線上某點的切線近似代替這一點附近的曲線。傳統(tǒng)教學中學生很難理解這一思想,如果利用信息技術可以很好地突破這一難點。學生利用《幾何畫板》將曲線在某一點附近的圖像放大,得到一個近景圖,圖像放得越大,這一小段曲線看起來就越像直線(如圖3所示),這樣使學生較為直觀地理解“以直代曲”思想。
利用信息技術促進學生對逼近思想的理解
《曲邊梯形的面積》一節(jié),蘊含微積分的基本思想,即“以直代曲”思想和逼近思想。求平面曲邊梯形面積分為四步——分割、近似代替、求和、取極限.具體操作是:將曲邊梯形分割成若干個小曲邊梯形,在每個局部小范圍內實施“以直代曲”,用矩形面積近似代替小曲邊梯形面積,求出每個小曲邊梯形面積的近似值,對所有這些近似值求和,得到原曲邊梯形面積的近似值,對近似值取極限得到精確值。對于“取極限”這一步,如果講課時采用配一些圖片或在黑板上手畫圖形,學生很難理解其中蘊涵的逼近思想,如果利用信息技術(PowerPoint)制作可連續(xù)變化的動畫片(如圖4所示),使學生形象直觀地看到問題變化的全過程,就會一目了然,再講解逼近思想,學生就很容易接受了。
信息技術以其快速、靈活、多變化等優(yōu)點及豐富的圖形呈現(xiàn)與制作功能,成為學生認知、啟迪思維的工具。新課程下,教師應恰當?shù)厥褂眯畔⒓夹g創(chuàng)設數(shù)學情境,引導和組織學生在經(jīng)歷觀察、實驗、比較、分析、抽象概括等活動中,理解數(shù)學概念、數(shù)學結論形成的過程,并挖掘和提煉知識本身蘊涵的數(shù)學思想和方法。