摘要:二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值一直是困擾學(xué)生的一個(gè)難點(diǎn),也是教師教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn),因?yàn)樵谟懻摰倪^程中滲透著學(xué)生不太容易掌握的數(shù)形結(jié)合、分類討論等重要的數(shù)學(xué)思想方法. 本文主要通過具體的、詳實(shí)的教學(xué)案例展示筆者對(duì)這部分教學(xué)的處理方式,通過筆者的精心預(yù)設(shè)、師生間的精彩互動(dòng)、學(xué)生的主動(dòng)生成,展現(xiàn)了讓筆者感悟深刻的一節(jié)課.
關(guān)鍵詞:二次函數(shù);最值;閉區(qū)間;對(duì)稱軸
教學(xué)內(nèi)容分析
本節(jié)課是高三第一輪復(fù)習(xí)課,二次函數(shù)作為高中數(shù)學(xué)函數(shù)中的重點(diǎn)內(nèi)容,它與其他章節(jié)有著密切的聯(lián)系,為此,學(xué)生必須把二次函數(shù)問題理解得比較清晰.對(duì)于二次函數(shù)的整體內(nèi)容,筆者分成了兩大節(jié)來(lái)處理. 一節(jié)是二次函數(shù)的基本知識(shí)及其運(yùn)用,另一節(jié)是二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值問題,這是運(yùn)用二次函數(shù)解決的常見問題,并且是個(gè)難點(diǎn).本節(jié)課屬于第二大節(jié),希望通過學(xué)生自己動(dòng)手,在處理問題的過程中加深對(duì)二次函數(shù)閉區(qū)間上的最值問題的理解,同時(shí)感受新的學(xué)習(xí)方式帶來(lái)的學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的樂趣.
學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析
由于是高三第一輪復(fù)習(xí)課,學(xué)生再次接觸到二次函數(shù)的相關(guān)問題已經(jīng)不太陌生. 但由于間隔時(shí)間比較長(zhǎng),大部分學(xué)生有所遺忘,且部分學(xué)生學(xué)習(xí)的依賴性較強(qiáng),學(xué)習(xí)的信心不足,對(duì)數(shù)學(xué)存在或多或少的恐懼感. 因此,需要教師精心設(shè)計(jì),做好準(zhǔn)備工作,充分體現(xiàn)教師的“導(dǎo)演”角色,讓學(xué)生能在復(fù)習(xí)的過程中加深理解且增加對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣. 通過指導(dǎo),教會(huì)學(xué)生獨(dú)立思考、大膽探索和靈活運(yùn)用類比、轉(zhuǎn)化、歸納、數(shù)形結(jié)合等數(shù)學(xué)思想方法.
設(shè)計(jì)思想
學(xué)生是教學(xué)的主體,本節(jié)課要給學(xué)生提供各種參與課堂的機(jī)會(huì). 為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,使學(xué)生化被動(dòng)為主動(dòng),本節(jié)課的教學(xué)中筆者引導(dǎo)學(xué)生從最基本的二次函數(shù)在已知閉區(qū)間上的最值出發(fā),通過不斷地變動(dòng)區(qū)間,從中總結(jié)出求二次函數(shù)閉區(qū)間上最值的基本解題思路,體會(huì)數(shù)形結(jié)合的必要性.在教學(xué)重、難點(diǎn)上,筆者步步設(shè)問、啟發(fā)學(xué)生的思維,通過課堂練習(xí)、探究活動(dòng),用討論的方式來(lái)加深理解,力求很好地突破難點(diǎn)和提高教學(xué)效率,讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,充分地動(dòng)手、動(dòng)口、動(dòng)腦,掌握學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán).
教學(xué)目標(biāo)
1. 通過學(xué)生不斷地探究,掌握二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值的求解方法;
2. 在學(xué)習(xí)過程中滲透分類討論和數(shù)形結(jié)合的思想方法;
3. 培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S品質(zhì)以及類比、分析、歸納的能力.
教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn):二次函數(shù)在閉區(qū)間上最值的求解方法;
難點(diǎn):滲透分類討論和數(shù)形結(jié)合的思想方法.
教學(xué)過程實(shí)錄
1. 知識(shí)回顧、提出問題(約7分鐘)
筆者首先請(qǐng)每個(gè)學(xué)生在事先準(zhǔn)備好的紙上將自己對(duì)二次函數(shù)的認(rèn)識(shí)記錄下來(lái). 然后筆者請(qǐng)幾位學(xué)生講一下他們所寫的內(nèi)容. (下面附三位學(xué)生的記錄材料)
設(shè)計(jì)意圖:通過學(xué)生對(duì)二次函數(shù)的自我回顧,查看學(xué)生對(duì)二次函數(shù)的印象,同時(shí)正好是對(duì)二次函數(shù)基本知識(shí)的復(fù)習(xí)整理.
教師:二次函數(shù)最常見的運(yùn)用是什么?
學(xué)生1:求函數(shù)最值.
學(xué)生2:求區(qū)間上的最值.
設(shè)計(jì)意圖:由此引出課題二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值.
教師:好,那么如何求解二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值?大家可以討論一下.
學(xué)生:先看二次函數(shù)的開口方向,再看對(duì)稱軸與區(qū)間的位置關(guān)系,分對(duì)稱軸在區(qū)間左邊、中間、右邊三種情況討論.
教師:非常好,看來(lái)同學(xué)們對(duì)求二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值掌握得比較好.下面我們就具體地來(lái)操作一下.
2. 師生互動(dòng)、加深理解(約30分鐘)
教師:以函數(shù)f(x)=x2-2x+2為例,我們來(lái)研究二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值.
?。?)求f(x)=x2-2x+2,x∈R的最值;
學(xué)生:將f(x)=x2-2x+2變形為f(x)=(x-1)2+1,得對(duì)稱軸為x=1,然后畫草圖知,f(x)min=f(1)=1,無(wú)最大值.
教師:很好. 下面請(qǐng)每位同學(xué)自行給定三個(gè)閉區(qū)間,寫出相應(yīng)的最值,并請(qǐng)大家展示他所給定的三個(gè)區(qū)間及最值.
學(xué)生1:區(qū)間[-1,1];區(qū)間[1,3];區(qū)間[1,2];
由圖象可得三個(gè)閉區(qū)間上的最值分別為:?搖?搖f(x)min=f(1)=1,f(x)max=f(-1)=5;f(x)min=f(1)=1,f(x)max=f(3)=5;f(x)min=f(1)=1,f(x)max=f(2)=2.
原先設(shè)計(jì):學(xué)生所給區(qū)間與對(duì)稱軸的三種位置關(guān)系都有,但學(xué)生給出的區(qū)間類型不夠.為此,筆者只能想辦法補(bǔ)充其他情形.
教師:我們一起來(lái)看看剛給出的三個(gè)區(qū)間都有什么特點(diǎn).
學(xué)生:分別是在對(duì)稱軸的左邊和右邊.
教師:那如果區(qū)間包含對(duì)稱軸呢?
筆者再請(qǐng)一位學(xué)生給出一個(gè)區(qū)間.
學(xué)生2:要看區(qū)間端點(diǎn)與對(duì)稱軸的距離,如區(qū)間[-1,4],f(x)min=f(1)=1,f(x)max=f(4)=10.
設(shè)計(jì)意圖:用一些比較簡(jiǎn)單的區(qū)間來(lái)求二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值,為引出二次函數(shù)在動(dòng)區(qū)間上的最值做準(zhǔn)備;同時(shí)讓學(xué)生自行給出區(qū)間計(jì)算,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和欲望.
教師:總結(jié)上面的幾種情形,我們發(fā)現(xiàn)二次函數(shù)在閉區(qū)間上總有最大值和最小值.那么,解題的關(guān)鍵是什么呢?
學(xué)生:畫出函數(shù)草圖,判斷對(duì)稱軸與閉區(qū)間的位置關(guān)系.
師:接下來(lái),我們把區(qū)間進(jìn)一步的變化,讓已知不動(dòng)的區(qū)間“動(dòng)起來(lái)”.
學(xué)生相互討論,有部分學(xué)生不知道如何讓區(qū)間“動(dòng)起來(lái)”.
因此,進(jìn)一步提問:怎樣才能讓區(qū)間“動(dòng)起來(lái)”?
學(xué)生:讓區(qū)間端點(diǎn)變成變量.
教師:好,那么我們先動(dòng)一個(gè)端點(diǎn),請(qǐng)大家給出你自己的區(qū)間,并寫最值.
學(xué)生:區(qū)間[a,3],討論對(duì)稱軸x=1與x=a的大小關(guān)系.
教師:分類討論后,我們只需要依據(jù)圖象“看圖說(shuō)話”,寫最值即可.
設(shè)計(jì)意圖:針對(duì)學(xué)生對(duì)上述問題的研究,進(jìn)一步地加深難度,使問題從已知閉區(qū)間到一個(gè)端點(diǎn)變化的動(dòng)區(qū)間,激發(fā)學(xué)生探究問題的興趣;對(duì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)思想方法(數(shù)形結(jié)合、分類討論)的滲透.
教師:再進(jìn)一步,我們能不能讓兩個(gè)端點(diǎn)都“動(dòng)起來(lái)”,那么最值又如何求解?比如區(qū)間[a,a+3].
學(xué)生1:要分類討論對(duì)稱軸與區(qū)間的位置關(guān)系. 具體過程如下:
當(dāng)a+3≤1,即a≤-2時(shí),f(x)max=f(a),f(x)min=f(a+3);
當(dāng)a≤1 當(dāng)a>1時(shí),f(x)min=f(a),f(x)max=f(a+3).
學(xué)生2:最大值還要繼續(xù)分類討論.我有兩種分類討論方法.
法一:看區(qū)間端點(diǎn)與對(duì)稱軸的距離分類.
若1-a≤a+3-1,即-≤a≤1時(shí),f(x)max=f(a+3);
若1-a>a+3-1,即-2 法二:看區(qū)間端點(diǎn)與區(qū)間中點(diǎn)a+的位置關(guān)系.
若a≤1≤a+,即-≤a≤1時(shí),f(x)max=f(a+3);
若a+<1≤a+3,即-2 原先設(shè)計(jì):學(xué)生可能說(shuō)的不完整或者只說(shuō)出一種分類討論的方法,筆者則進(jìn)行另一種的介紹. 不料,學(xué)生講得非常到位,表達(dá)也很清楚,因此就不需要進(jìn)一步地進(jìn)行講解,只需適當(dāng)點(diǎn)撥即可.
設(shè)計(jì)意圖:①再進(jìn)一步地加深難度,在學(xué)生已有的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上,使問題從一個(gè)端點(diǎn)變化的動(dòng)區(qū)間到兩個(gè)端點(diǎn)獨(dú)立變化的動(dòng)區(qū)間,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生探究問題的興趣;加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)思想方法(數(shù)形結(jié)合、分類討論)的運(yùn)用;
?、谧寣W(xué)生闡述解題步驟,使學(xué)生有成就感,同時(shí)還可訓(xùn)練其對(duì)數(shù)學(xué)問題的分析和表達(dá)能力,培養(yǎng)其數(shù)學(xué)素養(yǎng);
③分類討論是一個(gè)難點(diǎn),讓學(xué)生在討論中自己解決分類問題,使該難點(diǎn)的突破顯得自然.
3. 變式訓(xùn)練、提升總結(jié)(約8分鐘)
教師:我們剛剛討論的所有問題都是已知二次函數(shù),區(qū)間在不斷地變動(dòng),那么如果把變量轉(zhuǎn)移到二次函數(shù)上,區(qū)間已知,則最值如何求解?(教師給出題目)
(1)f(x)=x2-2ax+2,x∈[-2,0].
學(xué)生:對(duì)稱軸x=a,區(qū)間已知,所以只要討論對(duì)稱軸在區(qū)間的左邊、右邊和包含在區(qū)間內(nèi)部三種情形.
教師:那么對(duì)稱軸變化和區(qū)間變化兩類題之間有什么聯(lián)系?
學(xué)生:都只要看區(qū)間和對(duì)稱軸的位置關(guān)系.
設(shè)計(jì)意圖:由學(xué)生闡述解題思路即可,不進(jìn)行具體的書寫.通過本題與上面內(nèi)容的對(duì)比,加深理解此類問題的共同特點(diǎn)仍舊是通過圖象處理.
(2)f(x)=ax2-2ax+2(a≠0),x∈[-2,0].
教師:如果變量轉(zhuǎn)移到二次項(xiàng)系數(shù)上,那么又如何處理?
學(xué)生1:還是和前面一樣.
教師:有沒有補(bǔ)充的?
學(xué)生2:還應(yīng)該討論開口方向,再看對(duì)稱軸和區(qū)間的位置關(guān)系.
教師:很好,請(qǐng)大家課后把完整過程進(jìn)行書寫整理.
我們回頭重新審視一下本堂課所做的這一系列的練習(xí),看看你的解題體會(huì)是什么? 請(qǐng)大家課后談?wù)勀愕慕忸}體會(huì). (附個(gè)別學(xué)生的體會(huì))
設(shè)計(jì)意圖:①再一次增