吳玉珠

江蘇省南京市棲霞中學 210046

關于“微探究”的理解

在倡導探究式教學的新課改背景下，如何有效地開展概念教學是一線教師必須思考的課題.概念的形成是概念教學的基礎和重點，甚至是一個難點.建構主義教學觀認為，數(shù)學知識不是簡單地通過教師灌輸?shù)綄W生的頭腦中，需要基于個人經(jīng)驗的操作、交流，通過反省而主動建構.所以，教學中恰當使用“微探究”方法，充分展示知識的形成過程，讓學生在體驗中感受、建構，不僅可以有效地突破概念教學的難點，還可以幫助學生深刻理解概念，以及培養(yǎng)其運用概念的意識與能力.

“微探究”在“函數(shù)的零點”一課應用的思考

1.本節(jié)課的地位和作用

函數(shù)是研究事物變化過程的數(shù)學模型，而方程刻畫的則是相等關系成立的某種狀態(tài).本節(jié)課在已有知識從函數(shù)觀點看一元二次方程和一元二次不等式的基礎上，進一步研究一般函數(shù)零點的概念及函數(shù)零點存在性定理，并用函數(shù)零點存在性定理判斷函數(shù)零點是否存在.嘗試研究函數(shù)的零點與方程的解之間的關系，不僅可以為“用二分法求方程的近似解”的學習做準備，也進一步揭示了方程與函數(shù)之間的本質(zhì)聯(lián)系——“函數(shù)與方程思想”的理論基礎，具有承上啟下的作用.函數(shù)的零點在中學數(shù)學中具有核心地位.

2.本節(jié)課內(nèi)容剖析

本節(jié)課內(nèi)容有函數(shù)零點的概念、函數(shù)的零點與方程的解的關系、函數(shù)零點存在性定理.在蘇教版必修第一冊3.3.1節(jié)中，學生已初步掌握了二次函數(shù)的零點、一元二次方程的解、二次函數(shù)圖像與x軸交點的橫坐標三者之間的關系.在此基礎上，推廣到一般函數(shù)的零點、相應方程的解、函數(shù)圖像與x軸交點的橫坐標三者之間的關系.通過函數(shù)與方程的聯(lián)系，研究函數(shù)零點存在性定理，體驗轉(zhuǎn)化與化歸思想的意義與價值，感知函數(shù)是描述客觀世界變化規(guī)律的基本模型，體會符號化、模型化的思想，體驗從系統(tǒng)的角度思考局部問題的思想，培養(yǎng)學生邏輯推理、直觀想象、數(shù)學抽象等數(shù)學核心素養(yǎng).

3.學生的學情分析

在此之前，學生已經(jīng)學習了二次函數(shù)零點的概念，初步掌握了二次函數(shù)的零點、一元二次方程的解、二次函數(shù)圖像與x軸交點的橫坐標三者之間的關系，這為進一步了解函數(shù)的零點做了鋪墊.本節(jié)課是在二次函數(shù)的基礎上進一步的延伸與拓展，再次從“形”的角度上升到“方程的解”這一代數(shù)本質(zhì)去理解函數(shù)零點存在性定理.（1）結合學生已有的知識經(jīng)驗（二次函數(shù)零點的概念），類比得到一般函數(shù)零點的概念；（2）對于一般函數(shù)的零點，讓學生明白該如何去求解零點，如何判斷零點是否存在，零點存在的依據(jù)是什么；通過舉反例，利用數(shù)形結合、轉(zhuǎn)化與化歸等思想，拓寬學生的思維，提升學生解決問題的能力；（3）基于本班學生思維較活躍，采用小組合作、問題探究、實際問題分析、動手操作等形式開展教學活動，使學生認識和理解知識.基于此，設計本節(jié)概念課教學時，決定利用“微探究”方法，在零點存在性定理的探究中，拿出8—10分鐘時間，引導學生用自我探究與合作學習的方式進行學習，使其體驗過程，培養(yǎng)其能力，以小見大，見微知著.

“微探究”在“函數(shù)的零點”一課中的應用流程

“微探究”在“函數(shù)的零點”一課中的應用流程如圖1所示：

圖1

1.函數(shù)零點的概念

觀察二次函數(shù)y=x2-2x-3的圖像，回顧二次函數(shù)的零點、一元二次方程的解以及二次函數(shù)圖像與x軸交點的橫坐標三者之間的關系（如圖2所示）：

圖2

問題1：（用幾何畫板展示函數(shù)y=x2-2x-1，y=-x3+x2-x+1，y=3x-x2的圖像）能否通過這些圖像類比推導一般函數(shù)y=f（x）零點的概念？

其中x=Rm為決策變量,BRn×m, DRp×m和bRn為給定向量和矩陣，Θ={Rp|l≤θ≤h}和為非空盒子集,和的某些分量可能為-∞,而h和的某些分量可能為+∞。

設計意圖：從簡單的函數(shù)圖像到復雜的函數(shù)圖像讓學生通過直觀感知，發(fā)現(xiàn)函數(shù)圖像與x軸交點的橫坐標同相應方程的解的關系，讓學生通過已掌握的二次函數(shù)零點的概念類比得到一般函數(shù)零點的概念.由特殊到一般，在復習舊知中孕育新知.

師生活動：通過一組函數(shù)圖像的展示，讓學生結合前面已掌握的二次函數(shù)的零點進行類比，“以形助數(shù)”得到一般函數(shù)零點的概念：對于函數(shù)y=f（x），使得f（x）=0的實數(shù)x叫做y=f（x）的零點.

進一步追問：函數(shù)的零點、方程的解、函數(shù)圖像與x軸交點的橫坐標三者之間存在什么關系？學生根據(jù)已有知識類比得到三者之間的關系（如圖3所示）：

圖3

2.零點存在性定理

問題2：判斷下列函數(shù)是否存在零點.

（1）y=x2-2x-3；

（2）y=2021x2-2023x+1；

（3）y=lnx+2x-6.

設計意圖：由易到難，層層遞進，拾級而上，從圖形中感知零點存在性.

師生活動：第（1）問和第（2）問由學生動手作出函數(shù)圖像，第（3）問由幾何畫板展示函數(shù)圖像，使學生在動手實踐中獲得經(jīng)驗，讓學生從圖形中充分感知零點存在性，自然過渡到問題3.

問題3：觀察問題2中幾個函數(shù)的圖像，當零點存在時，設零點為x0，在x0附近取兩點x1=a（a＜x0）和x2=b（b＞x0），觀察函數(shù)圖像，a，b處的函數(shù)值f（a）與f（b）有什么關系？

設計意圖：讓學生用數(shù)學的眼光觀察函數(shù)圖像，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，為后續(xù)零點存在性定理的理解做好鋪墊.

問題4：若對于定義在［a，b］的函數(shù)y=f（x），f（a）f（b）＜0能否確定y=f（x）存在零點？請舉例說明，分組討論.以f（a）＜0，f（b）＞0為例，y=f（x）在（a，b）中是否存在零點？

設計意圖：讓學生根據(jù)已有知識進一步思考，由零點兩側(cè)函數(shù)值的正負關系，為零點存在性定理的理解增加感性認識和理性思考.

師生活動：學生分組討論，充分醞釀，教師適當給予提醒和幫助.預設可能出現(xiàn)的情況：（1）用直線連接，如圖4①所示；（2）用曲線連接，如圖4②所示；（3）定義域［a，b］內(nèi)，函數(shù)的圖像斷開不連續(xù)，如圖4③、圖4④所示.

圖4

問題5：（結合情況（3）追問）需滿足什么條件才能說明y=f（x）在（a，b）內(nèi)存在零點？

引出零點存在性定理：若函數(shù)y=f（x）在區(qū)間［a，b］上的圖像是一條連續(xù)不斷的曲線，且f（a）f（b）＜0，則函數(shù)y=f（x）在區(qū)間（a，b）內(nèi)至少有一個零點.

問題6：若f（a）f（b）＞0，函數(shù)y=f（x）在區(qū)間（a，b）內(nèi)一定沒有零點嗎？

問題7：若f（a）f（b）＜0，函數(shù)y=f（x）在區(qū)間（a，b）內(nèi)只有一個零點嗎？可能有幾個？

問題8：零點存在性定理中函數(shù)y=f（x）的圖像在區(qū)間［a，b］內(nèi)是連續(xù)不斷的，判斷零點在（a，b）內(nèi)有什么理由？

設計意圖：通過“問題串”的形式環(huán)環(huán)相扣，讓學生有充分的時間進行探究，體驗概念的形成過程，讓學生在探究中領會函數(shù)的零點存在性定理，巧妙地突破和化解對函數(shù)零點存在條件的理解這一難點.

“微探究”給我們的啟發(fā)

1.“微探究”應以問題驅(qū)動激發(fā)學生的學習動機

法國啟蒙思想家盧梭說過，“問題不在于告訴學生一個真理，而在于教他怎樣去發(fā)現(xiàn)真理.”函數(shù)的零點概念的生成不是孤立的，是通過問題引導學生利用二次函數(shù)的零點類比獲得的.對于零點存在性定理的條件的探究，主要讓學生通過函數(shù)圖像直觀感受零點存在的條件.基于這樣的考慮，以“問題驅(qū)動”實施“微探究”，用“問題”激發(fā)學生的探究欲望，在激發(fā)學生的學習動機的同時，使得學生在知識生成過程中體驗獲得感，增強學生的理解能力.

2.“微探究”應尊重學生的實際學情

蘇聯(lián)數(shù)學教育家斯托利亞爾指出，“積極地數(shù)學教學，應是數(shù)學活動（思維活動）的教學，而不是數(shù)學活動結果.”因此，教學應以學生已有的基本活動經(jīng)驗與知識水平為基礎，既不要低估學生的學習能力，也不要過高估計學生的知識水平，在學生能力的“最近發(fā)展區(qū)”與“最低發(fā)展區(qū)”提出問題（甚至可以聯(lián)系其他學科設置問題）是教師的基本功之一.從教學設計來看，問題4雖然抽象，但是學生通過大膽作圖，借助圖像舉反例，尋找根源，通過小組討論，讓學生在思維碰撞中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題，然后有效地解決問題，進而培養(yǎng)學生的“四基四能”.

3.“微探究”應注重學生為主體設計目標

數(shù)學概念教學設計是基于學科知識、課程知識、學生知識這三者而實施的，教學過程靈活多變，需要教師通過問題設置使得課堂是教師主導、學生主體的翻轉(zhuǎn)課堂，讓更多的學生參與課堂活動，同時要善于運用小巧、靈活的“微探究”，引導學生“樂于其中，學于其中，研在其中”，不斷經(jīng)歷概念抽象、生成的過程，深刻理解概念、掌握概念與運用概念.