《義務教育數(shù)學課程標準(2022年版)》提出,改變過于注重以課時為單位的教學設計,推進單元整體教學,體現(xiàn)數(shù)學知識之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系,以及學習內(nèi)容與核心素養(yǎng)的關(guān)聯(lián).這要求教師在教學實際中做到眼中有“樹木”,心中有“森林”.單元教學第一課,要在為什么學、學什么、怎么學,這三個維度上做探究.教師有意識地從單元整體視角設計教學,不僅有利于學生更深刻地理解數(shù)學知識,更有利于學生感受知識建構(gòu)的內(nèi)在邏輯關(guān)系.筆者就如何建構(gòu)單元整體教學,落實數(shù)學核心素養(yǎng),結(jié)合蘇教版九年級下冊“5.1二次函數(shù)”課堂實錄,與同行交流.
1 課堂教學實錄
1.1 創(chuàng)設情境,引入新知
師:我們知道數(shù)學來源于生活,用數(shù)學的眼光看生活中的很多事情,就會有不一樣的發(fā)現(xiàn).
師:如圖1,在這個變化過程中,你能寫出哪些式子?
生1:c=2πr,s=πr2.
師:周長c是半徑r的函數(shù)嗎?面積S是r的函數(shù)嗎?
生1:是的.對于兩個變量x,y,一個變量y隨另一個變量x的確定而唯一確定,就稱y是x的函數(shù).c隨r的確定而唯一確定,S隨r的確定而唯一確定.c是r的函數(shù),S也是r的函數(shù).
師:非常棒!同學們認可嗎?掌聲鼓勵一下!
師:我們再來看看下面生活中的例子,分別寫出它們的表達式.
(1)一個游泳池容積為5 000m3,注滿泳池所用的時間t(單位:h)與注水速度v(單位:m3/h)的關(guān)系是:t=.
(2)用長16m的籬笆圍成長方形的生物園飼養(yǎng)小兔,若長方形的長為xm,則面積y=.
(3)彈簧原長10cm,在彈性限度內(nèi)每掛1kg重物就伸長0.5cm,則彈簧總長y(單位:cm)與所掛重物質(zhì)量x(單位:kg)之間的關(guān)系式是y=.
(4)一面長與寬之比為2:1的矩形鏡子,四周鑲有邊框,已知鏡面的價格是120元/m2,邊框的價格是30元/m,加工費為45元,設鏡面的寬為xm,則總費用y=.
師:這些是函數(shù)嗎?
生齊聲:是.
師:這些里面哪些是我們學過的函數(shù)?
生6:c=2πr,y=10+0.5x是一次函數(shù),t=5 000v是反比例函數(shù).
師:什么是一次函數(shù)和反比例函數(shù)?
生7:形如y=kx+b(k,b是常數(shù),且k≠0)的函數(shù)是一次函數(shù).
生8:形如y=kx(k為常數(shù),k≠0)是反比例函數(shù).
師:很好!那這些我們還沒有學過的函數(shù)有什么共同點嗎?
生9:都有二次項.
生10:有點像一元二次方程.
生11:都是整式.
師:你能試著給它們起個名字嗎?
生12:二次函數(shù).
師:你能結(jié)合一元二次方程并類比一次函數(shù)和反比例函數(shù)給二次函數(shù)下個定義嗎?
生13:形如y=ax2+bx+c(a,b,c為常數(shù)且a≠0)的函數(shù)叫做二次函數(shù)(板書定義.)
師:非常聰明!我們把y=ax2+bx+c(a≠0)稱為二次函數(shù)的一般式,這里a,b,c分別是二次項系數(shù)、一次項系數(shù)和常數(shù)項.
師:為什么限制a≠0?
生14:a=0就沒有二次項了,所以a不能等于0,但b和c可以為0.
師:哦,b,c都為0時也是二次函數(shù).你有過類似的學習經(jīng)驗嗎?
生15:比如一次函數(shù)y=2x+1與y=2x.
師:一次函數(shù)y=kx+b,在b=0時是特殊的一次函數(shù)即正比例函數(shù),所以二次函數(shù)中b=0或c=0時也是二次函數(shù).
師:值得一提的是,在實際問題中,還要注意自變量的取值范圍.你能說出這幾個函數(shù)自變量的取值范圍是什么嗎?
生16:第(2)題中0<x<8,其他實際問題都是x>0就可以了.
師:非常好!請同學們判斷下面哪些是二次函數(shù)?如果是,請說出其中的a,b,c;如果不是,請說明理由.
(1)y=3x2-2;
(2)y=x2+1x;
(3)y=(x-2)2+1;
(4)y=2x3-3x2+x+1;
(5)y=(x-3)2-x2;
(6)y=ax2+bx+c.
師:項和系數(shù)一定要帶上前面的符號,并且注意二次函數(shù)左邊是因變量y,右邊化簡后是關(guān)于x的二次整式.
1.2 立足本位,統(tǒng)領(lǐng)全章
師:接下來我們還會研究哪些方面?
生17:圖象、性質(zhì)、應用.
師:你是怎么想到的?
生18:之前就是這樣學習一次函數(shù)和反比例函數(shù)的.
師:這位同學說得非常好,這里體現(xiàn)了什么樣的思想方法?
生:類比思想?。ㄟ@時班級大部分同學已經(jīng)想到了類比學習.)
師:那我們就直接研究y=ax2+bx+c(a≠0)?
生19:不是的,應該從最簡單的開始研究.
師:哦,最簡單的?哪個二次函數(shù)是最簡單的?你是怎么想到的?
生20:y=ax2(a≠0),從特殊到一般嘛.
生21:老師我覺得最簡單的應該是y=x2.
師:你還給a賦了個值對吧?最簡單的二次函數(shù)就是y=x2,我們先從這個函數(shù)開始研究,看能不能得到y(tǒng)=ax2的性質(zhì),同學們同意嗎?
生:同意!
師:接下來研究什么?
生22:接下來研究y=ax2+c或者y=ax2+bx.
師:為什么呢?
生23:因為要從最簡單的開始,剛才y=ax2中b,c都等于0,下面就依次取b=0或c=0就可以了.
師:大家贊同嗎?
生24:老師,我覺得是不是可以把y=ax2上下左右平移,因為之前我們學過一次函數(shù)的平移,“上加下減,左加右減!”(班級好多同學回憶起來了,都表示贊同.)
師:掌聲鼓勵!他能想到類比一次函數(shù)來學習二次函數(shù),還幫我們回憶了之前學習的函數(shù)圖象平移的口訣“上加下減,左加右減”.太厲害了!
師:函數(shù)圖象是由無數(shù)個點組成的,想一想,如果一個點上下平移的話,橫坐標不變,縱坐標改變,那么反映在關(guān)系式上應該是怎樣的?
生25:y=ax2+b(a≠0).
師:很好,這里為防止與一般式中的b搞混,將y=ax2上下平移后記為y=ax2+k的形式.
師:那么左右平移后表達式又是什么樣的?
生26:左右平移橫坐標發(fā)生改變,縱坐標不變,反映在式子上應該是y=a(x+h)2形式.
師:非常好.那么接下來呢?又會研究什么?
生:上下左右一起平移.
師:那一起平移,表達式應該是怎樣的?
生27:y=a(x+h)2+k.
師:大家看這個式子熟悉嗎?
生28:熟悉!這就是配方嘛!
師:對,就是對函數(shù)右邊配方,這樣的函數(shù)表達式稱為二次函數(shù)的頂點式.展開就是二次函數(shù)的一般式了.
師:這樣,我們整個研究函數(shù)的脈絡就十分清楚了.本章基本的研究思路就是這樣的,但是具體到對每個函數(shù)進行研究的時候,還是要先畫出函數(shù)圖形,然后由圖象得到性質(zhì).這就是數(shù)形結(jié)合.
1.3 反思盤點,小結(jié)梳理
師:今天我們一起研究了一個新的數(shù)學模型——二次函數(shù),做了一個初步的探究,通過這節(jié)課的學習,你有什么收獲?
生29:我知道了二次函數(shù)的一般式和頂點式.
生30:我知道二次函數(shù)y=ax2+bx+c中a不能為0,但是b和c可以.
生31:我知道二次函數(shù)要研究它的概念、圖象、性質(zhì),以及路徑是從最簡單的開始,然后對最簡單的二次函數(shù)圖象進行上下左右平移從而得到一般的二次函數(shù)的性質(zhì).
師:嗯,體現(xiàn)了從特殊到一般的思想.
生32:我知道二次函數(shù)的研究是類比一次函數(shù)的學習,體現(xiàn)了類比的思想.
師:同學們總結(jié)得非常棒!今天大家一起學習一個新的模型——二次函數(shù),無論是研究的內(nèi)容還是研究方法都是類比一次函數(shù).通過類比,我們知道函數(shù)的研究從定義、圖象、性質(zhì)幾個角度展開.后面我們還將繼續(xù)研究二次函數(shù)的應用.在思想方法層面,我們用到了建模思想、類比思想、數(shù)形結(jié)合思想.那么,二次函數(shù)的圖象是什么樣的?a,b,c的取值不同對函數(shù)圖象有什么影響?二次函數(shù)有什么具體的性質(zhì)?還可以幫助我們解決哪些生活中的問題?讓我們一起期待后面的學習!謝謝大家本節(jié)課的精彩發(fā)言!
本節(jié)課板書如圖2所示.
2 教學反思
2.1 借助相同情境,引出不同模型
學習函數(shù)以及一次函數(shù)的概念時,我們曾見過“一石激起千層浪”這幅圖片.二次函數(shù)概念的引入也用了這幅圖片,只不過我們關(guān)注的焦點由“一個變化的過程,有兩個變量”轉(zhuǎn)向“不斷向外擴展的圓的周長是該圓半徑的函數(shù)”,再轉(zhuǎn)為“圓的面積是該圓半徑的函數(shù)”.我們通過研究這兩個函數(shù)表達式的差異引出二次函數(shù)的概念,然后通過不斷提問進一步理解二次函數(shù)的概念.從簡單的、熟悉的實際問題中抽象出二次函數(shù)的模型,感受二次函數(shù)與生活實際的密切聯(lián)系,既揭示了生活與數(shù)學的聯(lián)系,又體現(xiàn)了教材前后呼應的整體性.學生經(jīng)歷數(shù)學概念的形成過程,抽象能力和歸納概括能力得到了培養(yǎng).這樣的設計,突破了本節(jié)課的重點和難點.
2.2 強化數(shù)學思想,進行整體建構(gòu)
二次函數(shù)是繼一次函數(shù)和反比例函數(shù)之后初中階段系統(tǒng)研究的另一個基本函數(shù),既繼承了二者的研究思路及方法,又有多處體現(xiàn)了其自身的獨特性.本節(jié)課的設計從整體建構(gòu)的視角出發(fā),運用問題串的形式,引導學生類比、思考、討論.對于一個新的函數(shù)應該研究哪些內(nèi)容、如何研究等,學生能做到心中有數(shù).從整體上認識二次函數(shù)的概念、圖象、性質(zhì),為本章后續(xù)的深入研究做好充分的準備.教師設計好問題,學生親身經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的環(huán)節(jié),這也充分體現(xiàn)了“學生為主體,教師為主導”的教學理念.通過層層深入的問題引導,學生不僅獲得了知識,還學會了思考及如何進行數(shù)學學習,并能用數(shù)學的語言進行表達與交流.
2.3 關(guān)注單元整體,拓展認知高度
單元起始課不應拘泥于教材中第一節(jié)課的教學內(nèi)容,其功能與價值在于為本單元學習提供更加廣闊的視角,在數(shù)學知識、技能和思想層面,形成一個“整體”,為本單元的后繼學習與探究確定目標、設計路線、明確方法.整體把握教學內(nèi)容,注重前后內(nèi)容、方法之間的聯(lián)系,才能讓學生深刻了解數(shù)學知識的產(chǎn)生和來源、結(jié)構(gòu)與關(guān)聯(lián)、價值與意義,從而提煉出能打通數(shù)學知識之間關(guān)聯(lián)、發(fā)揮核心作用的數(shù)學概念和思想方法,給學生營造“既見樹木,又見森林”的整體感.