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摘 要： 本文從研究一類抽象函數(shù)定義域的求解問題出發(fā)，反思在函數(shù)概念教學過程中學生對函數(shù)概念的理解和掌握程度，思考函數(shù)概念的教學方法，在教學中應當設計有實際意義的圖形或問題幫助學生理解抽象函數(shù).

關鍵詞： 抽象函數(shù) 定義域 函數(shù)概念

函數(shù)概念是中學數(shù)學知識體系中的核心概念，它貫穿整個中學數(shù)學教學過程，高中的函數(shù)定義又是基于集合論知識的，由于其定義文字敘述方式的強邏輯性、概念的抽象性和形式化的符號表示，一直以來是數(shù)學教學的一個難點.

1.問題的產(chǎn)生

在一次練習中，學生碰到了如下問題：

已知函數(shù)f（x）的定義域為（-1，0），則函數(shù)f（2x-1）的定義域為？搖？搖 ？搖？搖.

這是一道典型的復合函數(shù)定義域的求解問題，也是學生最頭疼，理解上最易混淆的題型.常見的錯誤解法為：

f（x）的定義域為（-1，0），所以x∈（-1，0），于是2x-1∈（-3，-1），即f（2x-1）的定義域為（-3，-1）.

經(jīng)過老師的耐心講解，學生認識到，函數(shù)f（2x-1）的定義域應該是求x的取值范圍，而2x-1應該滿足f（x）的定義域為（-1，0）.所以正確的解法是2x-1∈（-1，0），解出x∈（0，■），即f（2x-1）的定義域為（0，■）.

盡管學生聽懂了老師的解法，但是似乎理解上依然存在困惑.隨后，為了了解學生是否真正掌握了該類問題，筆者又給出了該題的變形：

已知函數(shù)f（2x-1）的定義域為（-1，0），則函數(shù)f（x）的定義域為？搖 ？搖？搖？搖.

兩道類型相似的題放在一起，學生的思維一下子就混亂了，實在搞不清哪種解法對應哪種題.經(jīng)過反復練習后，還是有很多學生會出錯，停留在似懂非懂的階段，而即便能給出正確解答的同學，也說不個所以然來，只是機械地記憶解題套路罷了.

通過對學生的調(diào)研，了解學生對該問題的思考發(fā)現(xiàn)，學生在以下方面不理解：

1.f（x）的定義域指的是的取值范圍，f（2x-1）的定義域也是指x的取值范圍，那這兩個函數(shù)的定義域到底哪個是x的取值范圍？

2.一會兒是x∈（-1，0），一會兒又是2x-1∈（-1，0），變形題中只是將f（x）換成了f（2x-1），條件的數(shù)值都沒有變，怎么整個解答過程就不一樣了？

3.在這類題中，函數(shù)沒有具體的表達式，只是抽象的表示，這些抽象函數(shù)的實際意義到底是什么？

2.對問題的研究

學生的這些困惑中，我們不難發(fā)現(xiàn)一些問題，一是不少學生解題都是靠記憶解題方法而不是理解其實質(zhì)，解題時重形式而忽略理解.二是不少學生不理解函數(shù)的定義域是什么，函數(shù)的定義域就是求x的取值范圍這種觀念根深蒂固.

因此，造成學生困惑的根本原因就是對函數(shù)概念本身的理解不到位，對函數(shù)片面不深入的理解導致了學生認識上的偏差，在解題時就只能憑借形式化的解題過程，對于其中出現(xiàn)的各種變量不能理解其意義.

學生在初中所學習的函數(shù)定義為：設在某變化過程中有兩個變量x和y，如果對于x在某一范圍內(nèi)的每一個值，y都有唯一確定的值和它對應，那么，y叫x的函數(shù)，x叫自變量.

這一定義很直觀，學生容易理解，因為它適合初中生的生理和心理特點，但是它對函數(shù)的本質(zhì)——對應關系缺乏充分刻畫，未能強調(diào)函數(shù)是x，y雙方變化的總體，而把變量y定義為x的函數(shù)，以至形成一個學生中具有普遍性的錯誤，認為y就是函數(shù).

高中函數(shù)定義是在集合概念基礎上給出的，即當A、B為非空數(shù)集時，如果按照某種對應關系f，對于集合A中的任意一個數(shù)x，在集合B中都存在唯一確定的數(shù)y與之對應，那么就把對應關系f叫做定義在集合A上的函數(shù).記作f：A→B，或y=f（x），x∈A.在學習了映射后，函數(shù)概念可以敘述為：設A、B為非空數(shù)集，f是A到B的一個映射，那么映射f：A→B叫做A到B的函數(shù).這種定義強調(diào)了函數(shù)是A、B、f三者的整體，是一類特殊的映射.顯然此定義接近以集合論為基礎的現(xiàn)代函數(shù)定義.此定義與初中定義相比，舍去了“變化”這一非本質(zhì)的特征，突出了“對應”的思想，這有助于學生對函數(shù)本質(zhì)的理解，促使學生的思維方式由直觀向抽象轉(zhuǎn)變，對學生的思維提出了更高的要求.

這種定義方式采取由傳統(tǒng)定義逐步過渡到現(xiàn)代定義的編排方式，符合人類認識由低級到高級的規(guī)律.然而學生并不能夠很好地適應這樣的定義方式，在理解上常常是片面的.比如，學生對函數(shù)的認識往往固化為f（x），先入為主地認為函數(shù)就應該是一個表達式，x代表定義域，f（x）代表值域.

因此我們不得不反思：學生在初中所學習的是片面的不完整的定義，在教學時教師應當如何設計教學才能讓學生轉(zhuǎn)變以往根深蒂固的對函數(shù)概念的認識，更接近其本質(zhì)？

3.函數(shù)概念教學的反思

在數(shù)學歷史上，函數(shù)概念的定義也是不斷發(fā)展的，函數(shù)概念來源于實際，應用于實際，并在應用中不斷發(fā)現(xiàn)自身的缺陷，使其進一步完善，從而促進了數(shù)學的發(fā)展，同時，數(shù)學的發(fā)展又為函數(shù)概念的形式化與嚴密化提供了良好的條件.將函數(shù)看成是一類映射，更接近函數(shù)的本質(zhì).

在函數(shù)的概念教學過程中，我們應當加強“映射”這一概念，讓學生認識到函數(shù)不是一個或幾個表達式，而是一種“映射”，是從一個數(shù)集到另一個數(shù)集的對應關系.在訓練學生對函數(shù)的理解上時，不應該只有表達式，而是要強化學生對符號、圖形的解讀能力.

在函數(shù)的概念教學中，我們經(jīng)常會借助下面的圖形幫助學生理解函數(shù)概念：

這張圖非常直觀地表現(xiàn)了函數(shù)的形成過程，各個符號的意義：f是建立在兩個集合之間的函數(shù)，集合A中的每個元素都在函數(shù)f（x）的定義域中.而對于f（x）這個函數(shù)符號，我們更應該把它理解為函數(shù)f作用在元素上x.在真正理解了這張圖的基礎上，我們可以進一步加深函數(shù)的概念：

對于這張圖的解讀，將檢驗學生對函數(shù)概念真正的理解程度，我們可以設置以下幾個問題：

1.這里一共有幾個函數(shù)？

2.每個函數(shù)所對應的定義域是哪個集合？

3.這幾個集合中的元素是怎樣形成的？

在這張圖中，一共建立了從f：A→B，g：B→C，以及g。f：A→C三個映射，所以一共可以看成有三個函數(shù)，而A→C這個映射由兩個映射f和g共同組成，這就是復合函數(shù)g[f（x）].而對于這三個映射，箭頭“起始”集合便是所代表函數(shù)的定義域.

如果我們從映射的角度理解文章開頭時提出的問題，或許更易于理解：

函數(shù)f（2x-1）應該看成兩個函數(shù)的復合：g（x）=2x-1與f（x），在這里g（x）與f（x）僅僅是代表兩個函數(shù)的符號，我們不能認為寫成f（x）就意味著映射f是作用在x上的.在這整個的變化中，x先由映射g作用變成2x-1，然后2x-1再由f作用變成f（2x-1），函數(shù)f（2x-1）的定義域?qū)螦，而函數(shù)f（x）的定義域則對應著集合B，而集合B中的元素是集合A中的元素x先由映射g作用變成了2x-1.

通過這張圖表，我們就可以理順各個概念間的關系，在實際解題中可以幫助學生快速找到解決問題的方向.以文章開頭的兩道問題為例：

先畫出整個問題中出現(xiàn)的對應關系圖：

1.若已知條件是f（x）的定義域為（-1，0），則映射f的起始集合B為其定義域，所以B中的元素2x-1∈（-1，0），此時可以反解出集合A中的元素x的范圍是（0，■），即為函數(shù)f（2x-1）的定義域.

2.若f（2x-1）的定義域為（-1，0），函數(shù)f（2x-1）的起始集合為A，所以A中的元素x∈（-1，0），此時可以解出集合B中的元素2x-1的范圍是（-3，-1），即為函數(shù)f（x）的定義域.

4.對教學的啟示

筆者采用改進后的講解方法對該類問題向?qū)W生進行了解釋，學生在函數(shù)概念的理解上有了明顯的改進，對于該類抽象函數(shù)定義域的求解問題基本上能夠從容應對了，該問題似乎暫告一段落，但是通過對這類問題的研究，對于教師教學應當有更多的啟示：學生在接受新知識時，都要經(jīng)歷一個從陌生到熟悉的過程，由于接觸時間的不足，并不能像老師那樣做到融會貫通，理解一個新知識是需要花時間的，教師應當從學生思維的疑惑點出發(fā)，分析學生在理解上出現(xiàn)的障礙，有針對性地設計教學方法.學生在解題時，往往采用形式化的記憶，即只是單純地記憶解題步驟，而對于其來龍去脈缺少理解，當題型出現(xiàn)變化時，解題就會出現(xiàn)混淆，對于抽象程度較高的知識點，教師可以設計一些有實際意義的圖像幫助學生理解問題的本質(zhì).

參考文獻：

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