高中數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)——“導(dǎo)數(shù)的概念”

張志偉

摘要：本節(jié)課程教學(xué)目標(biāo)為：經(jīng)歷從生活中的變化率問題抽象概括出平均變化率的過程，體會數(shù)學(xué)知識來源于生活，又服務(wù)于生活，體會數(shù)學(xué)概念形成的“歸納——演繹”的模式；了解瞬時(shí)速度、瞬時(shí)變化率的概念；理解導(dǎo)數(shù)的概念，知道瞬時(shí)變化率就是導(dǎo)數(shù)，體會導(dǎo)數(shù)的思想及其內(nèi)涵；會求函數(shù)在某點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)，通過動手計(jì)算培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、比較和抽象概括的能力；體會“逼近”的思想方法。

關(guān)鍵詞：高中數(shù)學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)；導(dǎo)數(shù)

中圖分類號：G633.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2020）10-0164

本節(jié)課是對“人教B版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書——數(shù)學(xué)選修1-1》第三章第一節(jié)3·1·2的第一課時(shí)——導(dǎo)數(shù)的概念”的教學(xué)。導(dǎo)數(shù)是微積分的核心概念之一，它是研究函數(shù)增減、變化快慢、最大（?。┲档葐栴}的最一般、最有效的工具?？紤]到高中學(xué)生認(rèn)知水平有限，沒有采用一般的“數(shù)列——數(shù)列的極限——函數(shù)的極限——導(dǎo)數(shù)”這種建立概念的方式，而是從變化率入手，用形象直觀的“逼近”定義導(dǎo)數(shù)。這樣一來，一方面排除了因難以理解極限的形式化定義，而對導(dǎo)數(shù)本質(zhì)理解的干擾，將更多的精力放在對導(dǎo)數(shù)本質(zhì)與內(nèi)涵的理解上。另一方面，學(xué)生對逼近的思想有了豐富的直觀基礎(chǔ)和一定理解，有利于大學(xué)學(xué)習(xí)嚴(yán)格的極限定義。本節(jié)課將導(dǎo)數(shù)概念的建立劃分為兩個(gè)階段，首先明確瞬時(shí)速度和切線斜率的含義，然后去掉物理背景和幾何背景，由兩個(gè)實(shí)例出發(fā)，抽象出一般函數(shù)的瞬時(shí)變化率的概念，給出導(dǎo)數(shù)的定義。借助信息技術(shù)，通過讓學(xué)生親自計(jì)算、幾何畫板展示等方法，讓學(xué)生體會逼近的思想和用已知探求未知的思考方法?；谝陨戏治?，確定本節(jié)課教學(xué)重點(diǎn)為：建立導(dǎo)數(shù)概念及對導(dǎo)數(shù)思想和內(nèi)涵的理解。

一、教學(xué)目標(biāo)設(shè)置

本節(jié)的中心任務(wù)是形成導(dǎo)數(shù)概念，概念形成需要通過兩個(gè)實(shí)例抽象得出。1.借助高臺跳水問題，明確瞬時(shí)速度的含義；2.借助拋物線的割線逼近切線的問題，明確切線斜率的含義；3.以速度模型為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合切線斜率抽象出導(dǎo)數(shù)概念，使學(xué)生認(rèn)識到導(dǎo)數(shù)就是瞬時(shí)變化率，理解導(dǎo)數(shù)的內(nèi)涵；4.通過平均變化率的計(jì)算，讓學(xué)生切身體會逼近思想，滲透以已知探求未知的思考方法，提升數(shù)據(jù)處理和數(shù)學(xué)抽象的核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1.知識回顧

2.設(shè)疑自探

如何求運(yùn)動員的瞬時(shí)速度？與平均速度有什么關(guān)系？引起學(xué)生思考。我們可以用來研究高臺跳水運(yùn)動員在某時(shí)刻的瞬時(shí)速度。師生共同確定想法：計(jì)算t=2附近的平均速度，細(xì)致地觀察它的變化情況。

3.解疑合探

下表是計(jì)算問題1中當(dāng)t=2秒處附近時(shí)間段內(nèi)平均速度的表格，請分組合作完成此表，猜想在t=2秒處的瞬時(shí)速度，并說明理由。

為便于觀察變化趨勢，要計(jì)算一組平均速度，引導(dǎo)學(xué)生采用數(shù)學(xué)符號將想法具體化，明確計(jì)算公式。要求學(xué)生分組合作，通過學(xué)生親自計(jì)算引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)平均速度的變化趨勢。

（2）當(dāng)Δt趨近于0時(shí)，平均速度vˉ有什么樣的變化趨勢？

結(jié)合學(xué)生的計(jì)算結(jié)果，組織學(xué)生觀察、討論平均速度的變化趨勢，引導(dǎo)學(xué)生說出“當(dāng)Δt趨近于0時(shí)，平均速度趨近于一個(gè)確定的值-13.1”。

（3）更多數(shù)據(jù)，感受規(guī)律

我們用這個(gè)方法得到了高臺跳水運(yùn)動員在t=2s附近，平均速度逼近一個(gè)確定的常數(shù)。那其他時(shí)刻呢？比如t=1s？請大家按照剛才我們探究t=2s時(shí)的過程，用同樣的方法，計(jì)算t=1s時(shí)刻附近的平均速度。

4.總結(jié)規(guī)律

運(yùn)動員在某一時(shí)刻t0的瞬時(shí)速度怎樣表示？已知其他路程和時(shí)間函數(shù)的解析式，求瞬時(shí)速度都是這樣嗎？

帶領(lǐng)學(xué)生回顧探求t=2時(shí)瞬時(shí)速度的全過程，引導(dǎo)學(xué)生從特殊到一般，獲得t=t0時(shí)瞬時(shí)速度的形式化表示。教師介紹符號，并解釋符號含義。

總之，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從兩個(gè)方面進(jìn)行小結(jié)。知識方面：瞬時(shí)速度，切線斜率，瞬時(shí)變化率，即導(dǎo)數(shù)的定義。思想方法：思考方法——以已知探求未知，特殊到一般，具體到抽象，逼近思想。

（作者單位：內(nèi)蒙古師范大學(xué)附屬學(xué)校011517）