● (杭州高级中学,浙江 杭州 321008)
最近在浙江省杭州市优质课评比中,笔者开设了一堂公开课“指数函数及其性质”.下面将笔者的想法、教学过程和反思分享给大家,供参考.
情景1对折一张足够大的纸,对折一次,厚度变成原来的2倍,对折两次,厚度变成原来的4倍,对折3次,厚度变成原来的8倍,……,如果对折x次,厚度变成原来的y倍,如何描述这两个变量之间的关系?如果纸张的厚度为0.1 mm,对折30次,总厚度为多少?对折50次呢?
生1:y=2x(其中x∈N*).
师:我们检验一下,对任意x∈N*,是否都有唯一确定的y与之对应.
生(全体):是.
师:我们把x与y的对应关系叫做函数关系,x是自变量,y是函数值,定义域为N*.接下来,我们看第二个问题:对折30次,总厚度为多少?
生2:y=0.000 1×230=107 374.182 4 (m).
师:107 374.182 4>8 844.34.如果能折30次,那么纸的厚度将超过珠穆朗玛峰的高度,那折50次呢?
视频播放资料根据科学爱好者的说法:
对折3次=你指甲的厚度;
对折7次=128页的笔记本的厚度;
对折10次=一只手的宽度;
对折23次=1公里,大约3 280步;
……
对折30次=100公里,这样的厚度已经足够带你上天了;
对折42次=这样的厚度可以到达月球;
对折51次=这样的厚度可以拜访太阳;
对折81次=127 786光年,大概就是一个仙女座星系;
对折103次=930亿光年,大于已知宇宙的厚度.
师:这出乎我们的意料,令人震撼.因为x越大,函数值上升的速度越快,我们将这种上升速度,形象地称为“指数爆炸”.
师:很好,还有其他想法吗?
生4:其中x∈N*.
师:x是正整数吗?请问时间有没有1.5年、1.25年的说法?
生(全体):有.
教学反思情景引入让学生体会数学来源于生活,大量的数学模型都是以生活实例为现实原形的.
本环节中有2个亮点:
1)情景1中的一段素材资料(教学时是一段视频),深深地吸引了学生,唤起了学生的学习热情和强烈的求知欲.
2)在设计上,情景1和情景2层层递进,定义域从N*到全体正数,将两个函数抽离实际背景,巧妙地把两个函数的定义域推广到R,起到了承上启下的作用.
生5:都是指数幂形式.
生6:底数都是常数.
生7:自变量都在指数位置.
生8:定义域都为R.
师:很好!1)都是指数幂形式;2)自变量在指数位置;3)底数是常数;4)定义域为R.类似这样的函数,还能再举几个例子吗?
生9:y=6x,y=(0.6)x.
师:综合这些函数的共同点,能用一个统一的形式来表示吗?
生10:y=ax.
师:这是一般的函数模型,其中x是自变量,y是函数值,底数a不同就得到不同的函数.那么,若要满足x∈R,底数a的取值有什么要求呢?
生11:a≠1.
师:为什么?
生12:因为当a=1时,y=1是常数函数,不具备单调性.
师:还有什么要求呢?
生14:a≠0,因为00没有意义.
师:大家分析得非常好.我们得到a的取值范围a>0且a≠1,此时,y=ax的定义域为R.
(教师PPT投影指数函数的概念:一般地,函数y=ax(其中a>0且a≠1)叫做指数函数,其中x是自变量,定义域为R.)
例1判断下列函数中哪些是指数函数?
1)y=(-2)x;2)y=2x+1;3)y=3·4x;
4)y=x4;5)y=0.3x;6)y=2x+1;
7)y=πx;8)y=xx.
教学反思概念建构就是告诉学生要从实际例子中抽象概括出指数函数模型,启发学生运用函数模型表述、思考和解决现实世界中蕴含的规律[1].
本环节中有2个亮点:
1)让学生归纳出一些具体函数的共同特征,再让学生举出一些类似函数,最后进行归纳概括得一般形式.让学生经历由部分到整体、由个别到一般的归纳推理过程.
2)学生能轻松自然地得到a>0且a≠1,得益于教师在情景引入中巧妙地将指数函数的定义域变成R..
师:到此我们得到了一个新的函数模型,那么按照基本初等函数的研究思路,接下来我们要研究函数的什么性质呢?
生15:单调性、最大值、最小值、奇偶性等.
师:对,很好!这些就是我们要研究的函数性质,而我们通常根据什么载体去研究函数的性质呢?
生16:函数图像.
师:很好,画函数图像可用什么方法?
生17:描点法.
师:描点法的具体步骤是什么?
生18:列表、描点、连线.
师:研究基本初等函数性质的基本方法和步骤:形成函数定义→作出函数图像→研究函数性质→运用函数性质.
师:接下来我们用描点法画出指数函数的图像,但是画哪一个呢?画y=ax吗?
生19:y=ax的图像一下子画不出来,但可以画y=2x.
(学生开始动手列表画图,教师巡逻,然后将其中一位学生的作图情况进行投影,并在此强调画图需要列表、描点、连线等步骤.教师打开几何画板,直接演示画图,让学生直接面对面感受数形结合之美.)
(学生画好后,教师再对学生所画的图像作出评价.)
图2
(教师用PPT演示,让学生感受列表、描点、连线的过程.)
生20:这两个函数图像关于y轴对称.
图2
生21:如图2,可以按照底数a分成两类:1)当a>1时,y=ax单调递增;2)当0 生22:它们的共同点是过点(0,1),并且始终在x轴上方.