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基于GeoGebra的高中數(shù)學函數(shù)教學研究

2021-10-11 09:39:28胡靜
天府數(shù)學 2021年4期
關鍵詞:冪函數(shù)函數(shù)

胡靜

摘 要:隨著普通高中新課程改革不斷深化,運用信息化手段來輔助教學引起了人們越來越高的重視。選擇一種科學、高效的教學模式方法,更加有助于學生數(shù)學學科素養(yǎng)的有效提升。本文主要以冪函數(shù)課后探究活動:探究函數(shù)圖像和性質以及對勾函數(shù)的教學為例,探討了如何利用數(shù)學軟件GeoGebra(GGB)開展高效的高中函數(shù)教學活動。

關鍵詞:GeoGebra(GGB);冪函數(shù);函數(shù);對勾函數(shù);高中函數(shù)教學

1.引言

GeoGebra(GGB)是一個免費的數(shù)學教育軟件,它由美國亞特蘭大學的數(shù)學教授Markus Hohenwarter設計,目前得到了國際上教育工作者們的廣泛使用。GGB界面簡潔明了,使用方便,易于上手,功能強大,在數(shù)學中代數(shù)、幾何、概率統(tǒng)計和微積分等多個方面都有涉及,基于GGB軟件在數(shù)學教學中的優(yōu)勢,本文通過函數(shù)圖像和性質以及一般對勾函數(shù)的教學實踐案例,對其在高中函數(shù)教學中的使用展開了探討。

2. GGB在冪函數(shù)教學中的實踐

2.1 探究函數(shù)的圖像和性質

人教A版普通高中教科書《數(shù)學》(必修第一冊)2019年新教材(下面簡稱“教材”)中第三章第三節(jié)冪函數(shù)的“探究與發(fā)現(xiàn)“內容為“探究函數(shù)的圖像和性質”。數(shù)學探究活動的開展對加深學生對數(shù)學知識的深層次理解,激發(fā)學習數(shù)學的興趣是十分必要的。借助數(shù)學軟件來輔助作圖、分析對提高學生的興趣,深化理解,拓寬思維,是關鍵的一步。

和分別是正比例函數(shù)和反比例函數(shù),又都是冪函數(shù),二者相加得到新的函數(shù)。參考教材中給出的7個問題,教師請學生思考可以從哪些方面探究這一函數(shù)(定義域、值域、單調性、奇偶性等)?在現(xiàn)有知識的基礎上按照怎樣的路徑去研究?學生獨立思考后小組進行討論,教師再對于討論的結果進行總結。對于函數(shù)的性質,主要有以下研究方法:

(5)描點,畫出函數(shù)的圖像,觀察圖像,歸納性質。

教師需注意的是,學生這時往往對于基本不等式的應用不夠熟練,因此對于方法(3)中值域的研究可先給出結論,學生加以證明即可。這在教材中問題4也有體現(xiàn)。

此處函數(shù)圖像的繪制對于學生是一個難點,這時有必要利用方法(4)對函數(shù)漸近線進行研究,但由于學生對于函數(shù)漸近線和極限的概念缺乏認識,教師此處應做必要的說明,結合函數(shù)區(qū)間上的連續(xù)性和值域畫出其圖像。

為使學生得到更深刻的認識,教師用GGB軟件進行演示(圖2.1.1),特別地,教師引導學生總結函數(shù)的變化趨勢,思考這一趨勢和、的圖像變化趨勢有何聯(lián)系,以及函數(shù)的性質和這兩個函數(shù)的性質有何聯(lián)系。進一步深化理解,令學生體會利用函數(shù)圖像研究函數(shù)性質時的重要意義。

函數(shù)性質的探究方法是不唯一的,不同學生的切入點也可能不一樣。教師在引導學生提出高效解決方法的同時,也要注重讓學生體會和總結數(shù)學理論的研究、發(fā)現(xiàn)過程,和其中蘊含的數(shù)學思想和方法。

2.2探究對勾函數(shù)的圖像和性質

對勾函數(shù)是形如

的函數(shù)。即為上述函數(shù)時的特殊情形。對于這類函數(shù)的研究方法,與2.1中所提到的方法是類似的,可以借助觀察法、定義法、基本不等式和畫圖等方式進行。對勾函數(shù)在高中數(shù)學階段是一類重要的函數(shù),教師可把對勾函數(shù)圖像和性質的教學放在“探究函數(shù)的圖像和性質”之后,引導學生進一步地展開自主討論,從而體會分類討論的思想以及數(shù)學問題一般化的思想過程。

對勾函數(shù)的圖像對于形成直觀認識,分析這類函數(shù)的性質是十分重要的,因此采用信息技術手段進行圖像的動態(tài)演示十分必要,教師通過GGB軟件建立雙滑動條,演示參數(shù)對于函數(shù)圖像的動態(tài)影響過程(圖2.2.1),和學生一起分析函數(shù)圖像的變化規(guī)律。

為得到對勾函數(shù)極值點坐標,教師在輸入欄鍵入指令“extremum(f)”或“極值點(f)”,或是在工具欄中選中“描點”下拉菜單中的“極值點”一項,再點選對應函數(shù)圖像,函數(shù)的極值點就會在圖像上顯示出來,并在代數(shù)區(qū)自動生成它們的坐標,這也驗證了:當時,在第一象限內的極值點坐標為,在第三象限內的極值點坐標為;當時,在第二象限內的極值點坐標為,在第四象限內的極值點坐標為。

為得到對勾函數(shù)的漸近線方程,教師在輸入欄鍵入指令“asymptote(f)”或“漸近線(f)”,從而驗證函數(shù)的漸近線方程均為:和。

特別地,保持參數(shù)不變,令參數(shù)發(fā)生動態(tài)改變,讓學生觀察發(fā)現(xiàn)函數(shù)的漸近線在這一過程中始終不變,結合相應的代數(shù)分析,可令學生形成直觀的數(shù)學感受,對數(shù)學問題產生更深的理解和感悟。

3 結論

相較于傳統(tǒng)的幾何畫板,GGB軟件是國際上目前使用更加廣泛的一種數(shù)學教學軟件,實踐結論表明利用GGB實施教學工作,進行函數(shù)圖像的動態(tài)演示分析,有利于優(yōu)化教學過程,從而提高教學的效率。

不僅是高中函數(shù)教學,GGB軟件在其它課例、題目的講解,甚至其它學科的教學中也會起到廣泛作用,熟練使用這一軟件對于一線教師提高課堂效率能夠帶來很大幫助,同時也可解決探究學習過程中存在的難點,培養(yǎng)學生學科思維,促進實踐能力的提高、創(chuàng)新意識的發(fā)展。

參考文獻:

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[5] 金賢. Geogebra軟件在高中數(shù)學教學中的應用[J]. 中學數(shù)學月刊, 2011(06).

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