幾何畫板在高中數(shù)學(xué)函數(shù)中的輔助教學(xué)使用策略研究

陳玉苗

(江蘇省贛榆高級中學(xué) 222100)

目前在高中階段的數(shù)學(xué)教學(xué)中，信息和多媒體技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍了，教學(xué)軟件的使用也越來越頻繁.目前高中數(shù)學(xué)教學(xué)比較常用的教學(xué)軟件有PowerPoint、GeoGebra、Flash等等.這幾款軟件都有著比較明顯的優(yōu)勢與局限性.而幾何畫板是優(yōu)勢和劣勢比較中和的一種教學(xué)軟件.幾何畫板的整體數(shù)理邏輯非常清晰，內(nèi)存占用比較小，操作起來也比較簡便，其覆蓋的教學(xué)內(nèi)容也能夠滿足高中階段數(shù)學(xué)教學(xué)的需求，因此幾何畫板也成為了最受數(shù)學(xué)教師青睞的教學(xué)軟件.經(jīng)過教學(xué)實踐表明，幾何畫板在重難點知識點的講解，提升學(xué)習(xí)興趣方面有著非常重要的作用，它能夠?qū)⒊橄蟮臄?shù)學(xué)知識通過更加直觀的方式展現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生對于某一個數(shù)學(xué)知識點進(jìn)行深入探究，在使用過程中得到了高中數(shù)學(xué)教師的一致好評.那么在當(dāng)前的教學(xué)情況下，如何通過恰當(dāng)?shù)姆绞剑M(jìn)一步發(fā)揮幾何畫板在數(shù)學(xué)教學(xué)中的價值，尤其是在函數(shù)這種相對抽象，理解難度較高的知識點中運用，是教學(xué)人員所要去重點思考的問題，筆者也在下文中對此進(jìn)行展開分析論述.

1 幾何畫板概述

1.1 幾何畫板的主要功能

幾何畫板是一種將作圖過程進(jìn)行動態(tài)化展現(xiàn)的學(xué)科教學(xué)軟件，也是尺規(guī)作圖這種經(jīng)典方式通過信息技術(shù)的集中展現(xiàn).人們可以利用幾何畫板當(dāng)中的工具箱進(jìn)行準(zhǔn)確，快速的制圖，所繪制的圖形可以在幾何關(guān)系不發(fā)生變化的情況下，進(jìn)行動態(tài)化的變換.同時，幾何畫板還具備度量變換以及動態(tài)追蹤的功能，對腳本進(jìn)行記錄，明確具體的動點軌跡，并繪制出精確的函數(shù)圖像.幾何畫板所包含的強大功能，可以讓學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的過程中對數(shù)學(xué)知識有更加具體的認(rèn)知，與教師和同學(xué)之間的研討交流也變得十分便利.

從函數(shù)教學(xué)上來看，幾何畫板能夠繪制出高中階段能夠接觸到的所有基本初等函數(shù)，包括常值函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、反三角函數(shù)、冪函數(shù)等等.在實際操作中只要拖動單元格，就能夠?qū)D像進(jìn)行放大或縮小的處理.這樣一來，學(xué)生就能夠從整體和細(xì)節(jié)的角度同時入手，對函數(shù)的性質(zhì)進(jìn)行全面的理解.

1.2 幾何畫板在高中數(shù)學(xué)函數(shù)教學(xué)中的應(yīng)用價值

針對于一個特定的函數(shù)解析式，幾何畫板可以選擇最適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，從而進(jìn)行精確化的繪圖.幾何畫板能夠針對于圖像的屬性進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而設(shè)置自變量的區(qū)間.如果需要分析系數(shù)對于函數(shù)本身的影響的話，可以在其中引入“參數(shù)”，構(gòu)建動態(tài)化的函數(shù)解析式.例如對于函數(shù)f(x)=Asin(ωx+Ψ)的圖像分析時，就可以通過參數(shù)設(shè)置的方式，在坐標(biāo)軸當(dāng)中度量出具體的動點，之后拖動動點就可以對參數(shù)、動點以及函數(shù)圖像之間的聯(lián)動情況進(jìn)行觀測，進(jìn)而對后續(xù)的教學(xué)分析提供準(zhǔn)確的參考.此外，出現(xiàn)在日常生活當(dāng)中的函數(shù)，也可以使用幾何畫板來制作相應(yīng)的函數(shù)圖像，這樣就可以讓學(xué)生深刻地感受到函數(shù)就存在于我們的生活當(dāng)中，全面、直觀地理解函數(shù)當(dāng)中的對應(yīng)關(guān)系.

綜合上述分析可以看出，通過幾何畫板在高中數(shù)學(xué)函數(shù)教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用，可以將非常抽象的函數(shù)知識通過幾何畫板所繪制的圖像進(jìn)行集中展現(xiàn)，幫助學(xué)生明確函數(shù)的具體性質(zhì)的動態(tài)變化情況，找尋其中的不變量，進(jìn)而理解函數(shù)的本質(zhì).除此之外，幾何畫板具有可重復(fù)操作性，在很大程度上降低了知識探究的難度，學(xué)生更容易把握函數(shù)當(dāng)中所蘊含的規(guī)律與性質(zhì)定理，學(xué)生在幾何畫板的幫助下，也更樂于去進(jìn)行自主探究，這對于學(xué)生數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)也是非常有好處的.

2 幾何畫板在高中數(shù)學(xué)函數(shù)輔助教學(xué)當(dāng)中的使用原則

2.1 適度性原則

目前，信息技術(shù)已經(jīng)成為高中階段數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中不可或缺的一部分.但是這并不意味著所有的數(shù)學(xué)教學(xué)都需要依賴信息技術(shù)完成.在課堂教學(xué)中使用信息技術(shù)的目的，是為了給數(shù)學(xué)的教和學(xué)提供更多的服務(wù).通過幾何畫板的使用，可以很好地彌補傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式中無法實現(xiàn)的部分，對教學(xué)資源進(jìn)行全面的管理與整合，進(jìn)而幫助學(xué)生進(jìn)行深度的思考和學(xué)習(xí).但是幾何畫板的使用是不能替代基本數(shù)學(xué)活動的，例如像基本運算、數(shù)理證明等等.在實際使用過程中，需要按照具體的教學(xué)環(huán)節(jié)，合理使用軟件進(jìn)行相應(yīng)的輔助教學(xué).

2.2 逐層抽象原則

數(shù)學(xué)本身是一門邏輯性非常強的學(xué)科，函數(shù)當(dāng)中邏輯性更是非常明顯，因此在函數(shù)教學(xué)的過程中，需要結(jié)合知識所產(chǎn)生的具體背景，讓學(xué)生充分感知其中的思想內(nèi)核，最終讓學(xué)生充分運用這些知識.但是高中階段的函數(shù)知識是非常抽象的，對于高中階段的學(xué)生來說，理解起來可能不是那么的容易.在這種情況下，教師使用幾何畫板，全面突破教學(xué)知識抽象的過程中，要盡量找一些契合于高中階段學(xué)生認(rèn)知水平的教學(xué)示例，在一些思維跨度相對較大的環(huán)節(jié)當(dāng)中架設(shè)“臺階”，逐步完成對函數(shù)知識的認(rèn)知過程，通過逐層抽象的方式，讓學(xué)生在幾何畫板中所展示的學(xué)習(xí)對象中抽取抽象的數(shù)學(xué)理念.

3 幾何畫板在高中數(shù)學(xué)函數(shù)教學(xué)當(dāng)中的具體應(yīng)用策略

3.1 通過課件形式提升課堂教學(xué)質(zhì)量

課件指的是在教學(xué)大綱的要求指導(dǎo)下，通過教學(xué)目標(biāo)所確定的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)任務(wù)分析以及界面設(shè)計等環(huán)節(jié).制作出來的課程軟件.在信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的情況下，目前的課件已經(jīng)從先前的CAI階段演變發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)CAI階段.各種類型課件構(gòu)建出了不同的教學(xué)環(huán)境.從教學(xué)實踐上來看，課件的基本功能是配合完成教學(xué)相關(guān)目標(biāo)，對教學(xué)資源進(jìn)行長效整合，最終提升教學(xué)的效率和質(zhì)量.

幾何畫板本身內(nèi)存比較小，沒有辦法全面整合音頻與視頻教學(xué)資源，但是其所涵蓋的數(shù)理邏輯與幾何功能，對于高中數(shù)學(xué)的函數(shù)教學(xué)有著非常大的幫助.函數(shù)圖像本身所占的內(nèi)存也比較小，使用幾何畫板完全可以做到便捷傳輸.同時幾何畫板的“動畫”與“操作”按鈕都可以同時工作，因此幾何畫板課件的使用就變得非常靈活，可以根據(jù)學(xué)生在課堂上具體的研討分析情況進(jìn)行相關(guān)操作，在關(guān)鍵時刻可以推動學(xué)生形成函數(shù)思維，這是幾何畫板與其他教學(xué)軟件相比最明顯的優(yōu)勢.

具體而言，函數(shù)作為一個非常抽象的數(shù)學(xué)知識點，如果單列出一個函數(shù)表達(dá)式的話，通過傳統(tǒng)教學(xué)形式很難講的非常細(xì)致.而通過幾何畫板展示函數(shù)的圖像，就為學(xué)生創(chuàng)造了一個很好的數(shù)學(xué)情境，構(gòu)建了一個非常好的思維踏板.在幾何畫板所展示的函數(shù)圖像上，學(xué)生通過仔細(xì)的觀察和理解，可以非常輕松地突破認(rèn)知難點.但是在使用過程中，也要避免在課堂教學(xué)上無限制地使用幾何畫板，這樣會導(dǎo)致構(gòu)建的思維踏板過于集中，學(xué)生對此可能會產(chǎn)生依賴性，思維無法得到全面的鍛煉，這對于學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)來說也會造成負(fù)面影響.

3.2 重點突出學(xué)生在課堂當(dāng)中的主體地位

教師在使用幾何畫板時，要注意避免在課堂中出現(xiàn)單一、片面演示的情況，將課堂的主動權(quán)還給學(xué)生，讓學(xué)生成為課堂當(dāng)中的主人.函數(shù)知識的抽象性是非常高的，同時函數(shù)圖像和變量之間關(guān)系存在著非常明顯的動態(tài)性，如果教師只是通過幾何畫板，向?qū)W生進(jìn)行簡單展示的話，學(xué)生在課堂時間內(nèi)也很難理解函數(shù)各個變量之間的具體關(guān)系.因此，教師要使用幾何畫板，為學(xué)生創(chuàng)造一個主動思考，主動學(xué)習(xí)的情境，讓學(xué)生親自操作幾何畫板，通過幾何畫板的動態(tài)性、不變性等典型特點，將函數(shù)通過動態(tài)圖像的形式展現(xiàn)出來，從而讓學(xué)生完全置身于教師所創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)情境當(dāng)中.

3.3 幫助學(xué)生養(yǎng)成動態(tài)化的函數(shù)學(xué)習(xí)觀念

教師在使用幾何畫板進(jìn)行教學(xué)的過程中，要利用好幾何畫板所提供的動態(tài)功能，將靜態(tài)的知識轉(zhuǎn)化為動態(tài)的.高中階段的函數(shù)知識與初中階段相比，難度是有著質(zhì)的飛躍的.初中階段的函數(shù)教學(xué)更多涉及的是常量運算，字母和符號對于學(xué)生來說只是一個靜態(tài)的未知數(shù)量.而高中階段的函數(shù)則需要全面關(guān)注變量的動態(tài)情況，這種從“靜”到“動”的學(xué)習(xí)思維轉(zhuǎn)變，對于學(xué)生來說是一個比較大的考驗.教師在教學(xué)過程中如果能夠全面發(fā)揮幾何畫板的動態(tài)功能，通過參數(shù)設(shè)置使其變成動態(tài)化的場景，這樣一來學(xué)生就能夠充分感受到函數(shù)當(dāng)中變量的具體含義，在不斷變化的事物當(dāng)中抓住其不變的規(guī)律.

3.4 幫助學(xué)生完成數(shù)學(xué)語言的轉(zhuǎn)化

數(shù)學(xué)語言主要包含文字語言、圖表語言和符號語言，文字語言與自然語言是比較容易理解的，但是卻無法精確表述數(shù)學(xué)知識當(dāng)中的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，而圖表語言可以對數(shù)量關(guān)系進(jìn)行非常精確的描述，但是也存在著使用的局限性.符號語言則恰好可以彌補其中的不足，但是理解難度確是最高的.例如求和符號∑，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候?qū)@個符號都不是很理解，一些學(xué)生在函數(shù)學(xué)習(xí)中，可能始終搞不清楚f(x)和f(2x+3)之間到底有什么關(guān)系.這種符號語言的理解，需要在圖表語言的幫助下形成，人們的大腦對于圖像信息的敏感程度是非常高的.

綜上所述，幾何畫板在高中數(shù)學(xué)函數(shù)教學(xué)當(dāng)中有著非常重要的輔助價值，可以將函數(shù)知識從抽象轉(zhuǎn)為具體化，并加強學(xué)生的邏輯思考能力和自主探究能力.除此之外，隨著教學(xué)實踐的深入，幾何畫板不僅僅是一種課件制作平臺，同時還是學(xué)生鍛煉數(shù)學(xué)思維的平臺，在函數(shù)學(xué)習(xí)中，可以讓學(xué)生通過自己所學(xué)的知識，產(chǎn)生新的理解，并利用幾何畫板進(jìn)行驗證.這對于學(xué)生數(shù)學(xué)思維的養(yǎng)成也有著非常大的幫助.