本原性問題驅動的初中數(shù)學教學探究

錢建芬

[摘 要]數(shù)學學科具有邏輯性、抽象性強的特點，要學好數(shù)學不僅需要基本運算能力，還需要空間想象能力。利用本原性問題開展數(shù)學教學，能夠有效提升學生的數(shù)學思維能力，加強學生對本質問題的認識，讓學生從根本上理解數(shù)學知識，并解決相關數(shù)學問題。

[關鍵詞]本原性問題;初中數(shù)學教學;反比例函數(shù)

[中圖分類號] ? ?G633.6 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2022）17-0007-03

本原性問題是數(shù)學教學中本質的、原始的問題，利用本原性問題開展數(shù)學教學能夠有效引導學生思考與探究，提升學生的數(shù)學思維能力。教師在數(shù)學教學過程中應該合理運用本原性問題引導學生學習。下面以八年級下冊“反比例函數(shù)”的教學為例進行分析探討，實際教學流程是以小學數(shù)學的學習經(jīng)驗為出發(fā)點，圍繞“反比例關系”這個本原性問題，沿著“導入課題—構建概念—破解問題—遷移應用”這樣的路徑開展教學，有效幫助學生理解“反比例關系”，掌握反比例函數(shù)的知識，解決相關數(shù)學問題。

一、教學流程

本節(jié)課的教學內(nèi)容是“反比例函數(shù)”，反比例函數(shù)是繼正比例函數(shù)、一次函數(shù)之后，二次函數(shù)之前的又一類函數(shù)。本節(jié)課的教學目的是讓學生認識反比例函數(shù)。理解反比例函數(shù)的概念。學好這節(jié)課內(nèi)容的關鍵是厘清反比例關系，進一步體會函數(shù)是刻畫變量之間關系的數(shù)學模型，體會函數(shù)的模型思想。為此，本節(jié)課從反芻學生的生活經(jīng)驗和學習經(jīng)驗入手設計教學流程。一是引入生活中常見的情境——開車去公園野餐，并以此為導入點，全程依照“野餐準備、野餐進行時、戶外運動中的相關反比例數(shù)學問題”展開教學，讓學生感受到數(shù)學就在身邊，從而幫助學生深層次理解和掌握相關數(shù)學知識。二是在教學過程中，幫助學生回憶學過的相關知識，在原有的經(jīng)驗上，幫助學生生長新經(jīng)驗。本節(jié)課的主要教學流程如圖1所示。

二、教學實施

（一）創(chuàng)設情境，引發(fā)思考

創(chuàng)設“開車去公園野餐”這一生活情境，激發(fā)學生的學習興趣，增強學生學好本節(jié)課內(nèi)容的信心，引導學生愉快地學習新知。

【教師引導，解決問題】

師：我計劃周末開車帶今天課堂學習最活躍的同學去勝地生態(tài)公園野餐，請同學們一起幫助我規(guī)劃一下周末的野餐活動。如果開車速度是 [80 km/h]，那么路程[s（km）]與時間[t（h）]之間的表達式是什么？

生：[s=80 t]。

師：若已經(jīng)行駛了[10 km]，繼續(xù)以 [80 km/h]的速度行駛，那么總路程[s（km）]與時間[t（h）]之間的表達式如何？

生：[s=10+80 t]。

師：若學校與公園相距[15 km]，開車速度是[v km/h]，全程所用時間是[t（h）]。寫出[t]、[v]的函數(shù)表達式，填寫下表，并且思考幾個問題。

生：[t=15v]。

【學生訓練，增長經(jīng)驗】

（1）這個問題中的常量和變量分別是什么？

（2）對每一個給定的[v]，都有唯一的[t]與它對應嗎？

（3）時間[t]是速度[v]的函數(shù)嗎？

設計意圖：用實際問題引出現(xiàn)實中的反比例關系，為后續(xù)的反比例函數(shù)的意義教學做好鋪墊。創(chuàng)設問題情境，讓學生感受量與量之間的函數(shù)關系，體會實際問題中蘊含的函數(shù)關系，激發(fā)探究興趣。

（二）問題驅動，探索概念

在學生對三個量有了函數(shù)關系的初步認識之后，教師帶領學生設計后續(xù)野餐環(huán)節(jié)。通過對相關問題的討論，結合小學學過的“反比例關系”，并與當下學習的反比例函數(shù)產(chǎn)生關聯(lián)，學生深刻理解和全面認識了反比例函數(shù)。

【教師引導，解決問題】

師：我們需要準備一些野餐時要用的蛋糕、雞翅、草莓、野餐布等，請同學們思考以下問題，用函數(shù)表達式表示下列問題中兩個變量之間的關系。

（1）老師計劃用300 g 面粉做千層蛋糕，蛋糕的層數(shù)[y]（層）隨每層面粉質量[x]（克）的變化而變化。

（2）買雞翅花了60元，購買數(shù)量[y]（個）隨雞翅單價[x]（元） 的變化而變化。

（3）質量為[5 kg]的草莓需要清洗，所花時間[t （min）]隨清洗速度[v（kg/min）]的變化而變化。

（4）長方形野餐布總面積是4 m2，長[a （m）] 隨寬[b （m）]的變化而變化。

學生通過獨立思考，寫出了自己的答案，教師請幾位學生在黑板上寫出自己的答案。

師：現(xiàn)在請大家思考一下，前幾位同學寫出的函數(shù)表達式[y=300x]，[y=60x]，[t=5v]，[a=4b]有什么共同特征？

生1：它們好像都是成反比例關系。

師：說得很好，你能不能用當下學習的函數(shù)術語表述它們的特征呢？

生2：因變量和自變量之間成反比例關系。

師：對，這位同學很棒！我們所研究的這些函數(shù)表達式的因變量和自變量都呈現(xiàn)反比例關系，而這種具有反比例關系的函數(shù)就叫作反比例函數(shù)。

教師趁熱打鐵引入反比例函數(shù)的定義：

一般地，形如[y=kx]（[k]為常數(shù)，[k≠0]）的函數(shù)叫作反比例函數(shù)，其中[x]是自變量，[y]是[x]的函數(shù)，[k]是比例系數(shù)。自變量[x]的取值范圍是[x≠0]。

【學生訓練，增長經(jīng)驗】

師：請大家用自己的“火眼金睛”識別一下，在下列函數(shù)中哪些是反比例函數(shù)，并說出其比例系數(shù)。

（1）[y=0.5x]（2）[y=-1x]（3）[y=x2]

（4）[xy=3]（5）[y=2x-1]（6）[y=32x]

（7）[xy=0]（8）[y=3x+4]

通過習題練習，學生進一步理解了反比例函數(shù)的定義，同時對比例系數(shù)有了明確的認識。在此基礎上，教師對反比例函數(shù)的三種表達形式進行總結：[y=kx]，[y=kx-1]，[xy=k（k≠0）]。

（三）體悟關聯(lián)，完善概念

通過對反比例函數(shù)定義的學習，學生對因變量、自變量、比例系數(shù)等關鍵因素有了初步的認識。但是，在一些細節(jié)問題上可能還有待進一步深化，比如自變量的取值范圍等。

【教師引導，解決問題】

師：雖然我們已經(jīng)準備好了野餐的相關食材和工具，但是還有一些問題涉及反比例函數(shù)，老師想請大家?guī)椭平狻?/p>

用函數(shù)表達式表示下列問題中兩個變量之間的關系，并根據(jù)實際情況寫出自變量的取值范圍。

（1）帳篷放在一個長方體盒子里，盒子的體積為[32 dm3]，盒子的高為[2 dm]，寬[b] （dm）隨長[a （dm）]的變化而變化。

（2）堆在餐布上的飲料總重[30 N]，它們對地面的壓強[p （N/m2）] 隨它與地面的接觸面積[S（m2）]的變化而變化。

（3）12寸比薩約重500克，每人吃到的比薩質量 [y]（克）隨人數(shù)[x]（個）的變化而變化。

【學生訓練，增長經(jīng)驗】

師：我們一起來檢測一下大家的學習效果。

問題：圖2中有一面圍墻（可利用的最大長度為100米），現(xiàn)打算沿墻圍一個面積為120平方米的長方形花圃。設花圃的一邊[AB=x]（米），另一邊為[y]（米），求[y]與[x]的函數(shù)表達式，并指出其中自變量的取值范圍。

通過對實際問題的分析，讓學生明白：自變量的取值范圍還應滿足實際背景和意義。教師強調確定自變量的取值范圍時應將實際問題和數(shù)學關系相結合，進一步強化學生對反比例函數(shù)的自變量取值范圍的認識。

（四）學以致用，拓展提升

學生用學到的數(shù)學知識解決實際問題，提升思維品質，增長經(jīng)驗。

【學生訓練，增長經(jīng)驗】

師：野餐結束后，還有一些戶外運動。在這個過程中，也有一些反比例函數(shù)的相關知識，老師想請大家一起探討。

用函數(shù)表達式表示下列問題中兩個變量之間的關系，并寫出比例系數(shù)。

（1）一個菱形的風箏，總面積是[80 cm2]，較短的對角線[n （cm）]隨較長的對角線[m （cm）]的變化而變化。

（2）小巧騎自行車行了[2000 m]，自行車車輪旋轉的周數(shù)[n]隨車輪直徑[D （m）]的變化而變化。

在學生解決了上述問題的前提下，教師布置課后作業(yè)，以提升學生的數(shù)學思維能力，同時鞏固學生的學習效果。

已知函數(shù)[y=y1+y2]，[y1]與[x]成正比例，[y2]與[x]成反比例，且當[x=1]時，[y=4]，[x=2]時，[y=5]，求[y]與[x]的函數(shù)關系式。

通過創(chuàng)設開車去公園野餐的情境，激發(fā)學生的學習熱情，并以野餐的相關環(huán)節(jié)為線索，引導學生學習反比例函數(shù)，引導學生思考探究，加深學生對反比例函數(shù)的認識。上述教學從本原性問題出發(fā)，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生理解與掌握相關知識并解決相應的數(shù)學問題，這樣的教學有助于提升學生的自主學習能力。

三、教學反思

（一）注重情境創(chuàng)設，提升學生興趣

基于本原性問題開展數(shù)學教學，實際上是從數(shù)學問題的本質出發(fā)，創(chuàng)設學生熟悉的生活情境，把枯燥的符號運算與生動的生活場景結合起來，讓學生在解決實際問題的過程中學習數(shù)學知識。這樣既能提升學生的學習興趣，又能加深學生對數(shù)學問題的理解。本節(jié)課以開車去公園野餐為教學主線，針對野餐過程中的種種情境“追根溯源”，讓學生感到數(shù)學知識就在身邊，提升了學生的學習興趣，同時使學生在探索活動中感悟數(shù)學的本質。

（二）加強問題驅動，引導學生思考

解決問題的過程就是思考的過程，在實際教學中，教師要用學生感興趣的問題驅動學生學習，讓學生在解決問題的過程中提升自己的學習能力和思維能力，形成自己獨特的思維方式。本節(jié)課全程都是以問題為導向，無論是蛋糕的制作問題，還是風箏面積問題的解決，都比較通俗易懂，能夠引發(fā)學生思考，并有利于學生將學到的知識用于解決實際問題，形成自己的思維方式。

（三）注重邏輯引領，挖掘學生潛力

數(shù)學是一門邏輯性很強的學科，在知識的傳授過程中，要注重傳授方法的科學性和合理性，尤其要注重知識傳授的邏輯性，且要以一種學生樂于接受的方式進行。本節(jié)課以開車去公園野餐為主線，以“野餐準備—野餐進行時—戶外運動”這樣的順序開展教學，讓學生能夠較好地把握事件發(fā)生的脈絡。同時，在知識的傳授上，由淺入深、層層遞進，按照“反比例函數(shù)的定義—比例系數(shù)—自變量—反比例函數(shù)知識運用”的順序進行教學，這樣有助于學生理解掌握并運用所學知識。在本節(jié)課的最后，還設置了類比正比例函數(shù)的學習，并引導學生思考：還要繼續(xù)研究哪些反比例函數(shù)問題？這樣的問題無疑給學生留下了很大的思考空間，讓學生感悟知識的生長，體會數(shù)學的魅力。

[ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ]

[1] ?王毳.本原性數(shù)學問題引領下的課堂教學模式探究[J].齊魯師范學院學報，2021（1）：84-89.

[2] ?王毳.本原性數(shù)學問題引領下的教學研究[J].開封文化藝術職業(yè)學院學報，2020（10）：195-196.

[3] ?趙丹.淺談初中數(shù)學函數(shù)教學[J].科學大眾（科學教育），2020（6）：45.

[4] ?顧典沙. 本原性問題驅動數(shù)學概念教學的設計研究[D].貴陽：貴州師范大學，2020.

[5] ?陳艷.去偽存真激發(fā)學生思考 讓學引思培養(yǎng)核心素養(yǎng)：“反比例函數(shù)圖像與性質”教學案例分析[J].數(shù)學通報，2019（5）：37-39.

[6] ?冉紅芬.“四點突破”理念在初中數(shù)學數(shù)形結合教學中的應用：以《反比例函數(shù)的幾何意義》教學設計為例[J].黔南民族師范學院學報，2017（4）：120-124.

[7] ?李靜.本原性問題驅動下的高等數(shù)學多元表征教學[J].曲阜師范大學學報（自然科學版），2017（3）：116-120.

[8] ?王俊蓉.整體建構視角下的問題串設計研究：以“反比例函數(shù)”教學為例[J].中學數(shù)學教學參考，2021（20）：5-7.

[9] ?王秀妮.“本原性數(shù)學問題”在教學中的應用[J].大連教育學院學報，2021（2）：50-51.

（責任編輯 易志毅）