初中數(shù)學(xué)函數(shù)思維的培養(yǎng)與應(yīng)用研究

如何理解初中數(shù)學(xué)函數(shù)，是培養(yǎng)邏輯推理、問(wèn)題解決和創(chuàng)新的關(guān)鍵。函數(shù)概念在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和日常生活中都具有重要價(jià)值，但在實(shí)際教學(xué)中，函數(shù)思維常被忽視或過(guò)度理論化，導(dǎo)致學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力得不到提升。因此，文章將探索如何在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，通過(guò)精心的教學(xué)設(shè)計(jì)，自然融入函數(shù)思維培養(yǎng)，以提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和問(wèn)題解決能力。

一、初中數(shù)學(xué)中函數(shù)思維的重要性

在學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)的過(guò)程中，函數(shù)思維至關(guān)重要，它不僅是解析事物關(guān)系的數(shù)學(xué)工具，也是一種解決問(wèn)題的思維方式，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理和抽象思維有深遠(yuǎn)影響。函數(shù)能幫助學(xué)生理解和分析生活中的各種現(xiàn)象，如速度—時(shí)間、價(jià)格—購(gòu)買(mǎi)量等關(guān)系，以作出合理決策。研究函數(shù)需要邏輯推理，例如，解決速度變化對(duì)到達(dá)時(shí)間影響的問(wèn)題，就運(yùn)用了函數(shù)思維。此外，它還能提升學(xué)生的抽象思維能力，使學(xué)生能從具體實(shí)例中提煉一般規(guī)律，這對(duì)數(shù)學(xué)及其他學(xué)科的學(xué)習(xí)都非常有益。因此，函數(shù)思維在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中起到橋梁和基石的作用，對(duì)提升邏輯推理和抽象思維能力至關(guān)重要，應(yīng)被充分認(rèn)識(shí)并在學(xué)習(xí)中積極培養(yǎng)。

二、初中數(shù)學(xué)中函數(shù)思維的培養(yǎng)與應(yīng)用

（一）建立函數(shù)模型

建立函數(shù)模型是培養(yǎng)這種思維的有效方法，它能將錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)語(yǔ)言，以便進(jìn)行深入剖析。教師的作用是引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟函數(shù)的基本概念，如自變量、因變量以及它們之間的函數(shù)關(guān)系。以人教版八年級(jí)數(shù)學(xué)教材中的“矩形面積與長(zhǎng)寬的關(guān)系”為例，教師可以巧妙地提問(wèn)：“如果矩形的長(zhǎng)是x，寬是y，那么面積S 應(yīng)如何表達(dá)？”這樣的問(wèn)題能引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到S 是x 和y 的函數(shù)關(guān)系，即S=xy，這便是構(gòu)建基本函數(shù)模型的初步嘗試。教師應(yīng)教授學(xué)生如何巧妙地構(gòu)建這樣的模型。例如，在規(guī)劃旅行時(shí)，學(xué)生可以依據(jù)汽車(chē)的平均速度和目的地的距離，計(jì)算出預(yù)計(jì)的行駛時(shí)間。這樣的實(shí)踐應(yīng)用，能使學(xué)生將課堂所學(xué)的函數(shù)知識(shí)無(wú)縫對(duì)接到生活中，進(jìn)一步鞏固和深化對(duì)函數(shù)的理解。最后，教師還應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)函數(shù)圖象的掌握和運(yùn)用。函數(shù)圖象如同一面直觀的鏡子，揭示了變量間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，如在學(xué)習(xí)一次函數(shù)時(shí)，通過(guò)繪制y=kx+b 的圖象，學(xué)生可以直觀地觀察到當(dāng)k、b 變化時(shí)，函數(shù)圖象的形態(tài)和位置如何隨之變化，從而理解函數(shù)的特性。

（二）探索函數(shù)性質(zhì)

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，要注重培養(yǎng)和應(yīng)用函數(shù)思維，它能加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解，使他們更有效地運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。教師的首要任務(wù)是讓學(xué)生掌握函數(shù)的本質(zhì)，即一種數(shù)學(xué)關(guān)系，每個(gè)特定的輸入（自變量）都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的輸出（因變量）。以“一次函數(shù)”為例，f（x）=ax+b 為例，其中的a 和b 為常數(shù)，x 代表自變量，而f（x）即為因變量。通過(guò)繪制函數(shù)圖象，教師能生動(dòng)地展示輸入與輸出間的關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生直觀地理解函數(shù)的基本特性。教師可以進(jìn)一步深入探討函數(shù)的特性，如單調(diào)性、奇偶性、周期性等，深化學(xué)生對(duì)函數(shù)的認(rèn)識(shí)。以“一次函數(shù)f（x）=ax+b”為例，當(dāng)a 的值大于0 時(shí)，函數(shù)是增函數(shù)；相反，當(dāng)a 小于0 時(shí)，函數(shù)則是減函數(shù)。這些性質(zhì)可以通過(guò)觀察圖象的走勢(shì)、比較不同x 值對(duì)應(yīng)的f（x）值等方式進(jìn)行探索和證明，從而鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)洞察力。此外，教師還可以將這種函數(shù)思維巧妙地融入實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)中，讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)的實(shí)用價(jià)值和魅力。教師可以設(shè)計(jì)各種現(xiàn)實(shí)生活情境，如分析速度與時(shí)間的動(dòng)態(tài)關(guān)系、研究商品銷(xiāo)售價(jià)格與銷(xiāo)量的互動(dòng)模式等，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用函數(shù)模型去解析問(wèn)題，以數(shù)學(xué)為工具解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題，從而體現(xiàn)數(shù)學(xué)的價(jià)值。

（三）應(yīng)用函數(shù)解決問(wèn)題

借助函數(shù)來(lái)解決問(wèn)題，能夠?qū)⒊橄蟮臄?shù)學(xué)理論與現(xiàn)實(shí)生活中的情境相結(jié)合，從而使學(xué)習(xí)既富趣味性又具實(shí)用性。函數(shù)本質(zhì)上是輸入值與輸出值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，它將一個(gè)集合的元素巧妙地映射到另一個(gè)集合的元素。以“一次函數(shù)”為例，通過(guò)y=ax+b的表達(dá)式，學(xué)生可以理解自變量x 與因變量y 之間的內(nèi)在聯(lián)系，這種理解在描繪和預(yù)測(cè)，如速度與時(shí)間、距離與速度等實(shí)際問(wèn)題中具有廣泛的應(yīng)用。為了深化學(xué)生對(duì)函數(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，教師可以設(shè)計(jì)與日常生活息息相關(guān)的情境，如探討城市人口增長(zhǎng)的問(wèn)題。城市人口P 與時(shí)間t 的關(guān)系可以用函數(shù)P（t）=at+b 來(lái)描述，其中a 和b 為常數(shù)。這樣的實(shí)例，使學(xué)生能夠直觀地領(lǐng)悟到函數(shù)在描繪變化規(guī)律、預(yù)測(cè)未來(lái)趨勢(shì)等方面的強(qiáng)大功能。在人教版九年級(jí)數(shù)學(xué)教材中，不乏利用函數(shù)模型解決實(shí)際問(wèn)題的案例，如借助二次函數(shù)解析籃球的投籃軌跡、橋梁的設(shè)計(jì)等，這樣的建模過(guò)程既鍛煉了學(xué)生的抽象思維，也讓他們體驗(yàn)到數(shù)學(xué)在解決實(shí)際問(wèn)題中的實(shí)用價(jià)值。此外，函數(shù)圖象作為函數(shù)思維的有力工具，通過(guò)繪制和分析圖象，學(xué)生能更直觀地探索函數(shù)的特性，如單調(diào)性、極值、周期性等。例如，研究函數(shù)y=x2 的圖象，學(xué)生可以直觀地理解函數(shù)的增減性，以及如何通過(guò)調(diào)整參數(shù)影響函數(shù)的形狀。

（四）強(qiáng)化函數(shù)運(yùn)算

在強(qiáng)化函數(shù)運(yùn)算的教學(xué)過(guò)程中，是磨煉學(xué)生邏輯推理和抽象思維能力的至關(guān)重要環(huán)節(jié)。教師須清晰地闡述函數(shù)運(yùn)算的基本法則，涵蓋復(fù)合函數(shù)、反函數(shù)以及基本的加減乘除運(yùn)算，這些構(gòu)成了函數(shù)運(yùn)算的基石。以“一次函數(shù)”為例，詳盡地探討了函數(shù)的四則運(yùn)算概念。例如，如果f（x）=2x，g（x）=3x，那么f（x）+g（x）=5x，f（x）g（x）=6x2，這樣的實(shí)例生動(dòng)地展示了函數(shù)四則運(yùn)算的實(shí)質(zhì)。同時(shí)，教師可借助多元的習(xí)題和實(shí)例，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握并鞏固函數(shù)運(yùn)算的技巧。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際情境：“一家工廠的生產(chǎn)效率每天增長(zhǎng)10%，如何計(jì)算一周后的總產(chǎn)量？”這樣的問(wèn)題就巧妙地融入了指數(shù)函數(shù)的運(yùn)算，使學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題中體驗(yàn)到函數(shù)運(yùn)算的威力，從而提升他們的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)力。教師可利用圖形化的輔助工具，如幾何畫(huà)板、數(shù)學(xué)軟件等，動(dòng)態(tài)地展示函數(shù)運(yùn)算的過(guò)程，如對(duì)一次函數(shù)f（x）=ax+b，改變a 和b 的值，可以直觀地觀察到圖象的演變，幫助學(xué)生理解函數(shù)運(yùn)算對(duì)圖象形態(tài)的影響，進(jìn)一步深化對(duì)函數(shù)本質(zhì)的理解。最后，教師應(yīng)激發(fā)學(xué)生的自主探索欲，鼓勵(lì)他們嘗試不同的函數(shù)組合和運(yùn)算，點(diǎn)燃他們的創(chuàng)新思維火花。如提出開(kāi)放性問(wèn)題：“你能構(gòu)造一個(gè)函數(shù)嗎？在它經(jīng)過(guò)一次四則運(yùn)算后，其圖象會(huì)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)?！边@樣的問(wèn)題沒(méi)有固定的答案，卻能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，發(fā)掘新的函數(shù)關(guān)系，從而在探索中不斷成長(zhǎng)。

（五）創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，提升他們解決問(wèn)題的技巧。例如，教師在教授函數(shù)概念時(shí)，可巧妙地融入生活中的實(shí)例，如描繪速度與時(shí)間的互動(dòng)、水位變化與時(shí)間的關(guān)聯(lián)，使學(xué)生在真實(shí)情境中領(lǐng)悟函數(shù)的真諦，點(diǎn)燃他們對(duì)探索和思考的熱情。設(shè)計(jì)一些開(kāi)放性的問(wèn)題，如“一輛以每小時(shí)60 千米行進(jìn)的車(chē)輛，其行駛距離與時(shí)間的關(guān)系是怎樣的？”這樣的問(wèn)題能啟發(fā)學(xué)生從多角度進(jìn)行思考，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。在講解函數(shù)的特性和圖象時(shí)，教師不應(yīng)僅限于知識(shí)的傳遞，而應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)求知，鼓勵(lì)他們提出疑問(wèn)。例如，在學(xué)習(xí)一次函數(shù)時(shí)，讓學(xué)生嘗試調(diào)整函數(shù)表達(dá)式中的系數(shù)，觀察圖象的動(dòng)態(tài)變化，以此理解系數(shù)對(duì)函數(shù)圖象的影響力。這種探索式的學(xué)習(xí)模式能培育學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新思維。設(shè)計(jì)一些富有創(chuàng)新性的問(wèn)題，如“如何構(gòu)建一個(gè)函數(shù)，使其圖象經(jīng)過(guò)特定點(diǎn)或滿(mǎn)足特定條件？”這樣的問(wèn)題沒(méi)有預(yù)設(shè)的答案，需要學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新性的思考，這既鞏固了他們的函數(shù)知識(shí)，又提升了他們的創(chuàng)新思維能力。將函數(shù)理論與現(xiàn)實(shí)生活無(wú)縫對(duì)接，讓學(xué)生看到函數(shù)在解決實(shí)際問(wèn)題中的價(jià)值。例如，教師引導(dǎo)學(xué)生剖析家庭電費(fèi)與用電量的關(guān)聯(lián)，或者研究股票價(jià)格與時(shí)間的關(guān)系，既能提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，也能讓他們感受到數(shù)學(xué)的魅力。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，初中數(shù)學(xué)注重函數(shù)思維的培養(yǎng)，因?yàn)楹瘮?shù)是數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，也廣泛應(yīng)用于實(shí)際生活中。理解函數(shù)的內(nèi)涵，掌握其基本性質(zhì)，并培養(yǎng)學(xué)生的函數(shù)思維，能提高他們的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和解決問(wèn)題的能力。