Изучение функций в школьном курсе математики VII-VIII классов
ертывании учебного материала. Иными словами, в обучении должна быть
выделена система компонентов понятия функции и установлена связь между
ними. В эту систему входят такие компоненты:
- представление о функциональной зависимости переменных
величин в реальных процессах и в математике;
- представление о функции как о соответствии;
- построение и использование графиков функций, исследование функций;
- вычисление значений функций, определенных различными
способами.
В процессе обучения алгебре все указанные компоненты присутствуют при
любом подходе к понятию функции, но акцент может быть сделан на одном из
них. Как только что мы отметили, функциональный компонент является основой
введения и изучения понятия функции. На этой основе при организации работы
над определением вводятся и другие компоненты, проявляющиеся в различных
способах задания функциональной зависимости и ее графического
представления.
Рассмотрим теперь взаимодействие компонентов на примере, относящемся к
формированию прикладных умений и навыков.
Пример 1. С мороза в комнату внесли банку со льдом и стали наблюдать
за изменением температуры вещества в банке: лед постепенно таял, когда он
растаял весь, температура воды стала повышаться, пока не сравнялась с
температурой в комнате. На рисунке изображен график зависимости
температуры от времени.
[pic]
Ответьте на вопросы: а) Какова исходная температура льда? б) За какое
время температура льда повысилась до 0 °С? в) Какая температура в комнате?
г) Укажите область, на которой определена функция, промежутки ее
возрастания, промежуток, на котором она постоянна.
В этом примере необходимо использовать все компоненты, кроме
последнего, вычислительного компонента. Процесс с самого начала представлен
как функциональная зависимость. В вопросах требуется уточнить характер этой
зависимости (вопрос г)), выяснить соответствующие значения функции и
аргумента в определенные моменты процесса (вопросы а) и в)).
Понятие функции, в системе формирования которого должны присутствовать
такие задания, сразу выступает в курсе математики как определённая
математическая модель, что и является мотивировкой для его углублённого
изучения.
Методика введения понятий:
функции, аргумента, области определения.
Не смотря на чрезвычайно большой объем, широту и сложность понятия
функции, его простейший вариант дается уже в средних классах школы. Это
понятие в дальнейшем играет важную роль, являясь базовым понятием в
изучении алгебры и начал анализа. Начиная с 7 класса средней школы идет
постепенное изучение свойств функций и функциональных зависимостей.
Рассматриваются различные классы функций: начиная с простейших линейных
функций и их графиков, затем следуют квадратичные функции, функции обратной
пропорциональности и дробно-линейные функции. В более старших классах
вводятся тригонометрические функции, и, наконец, показательные и
логарифмические функции. Все эти функции рассматриваются только как функции
одной переменной, причем сами переменные не выходят за рамки множества
вещественных чисел.
В настоящее время, на волне педагогического поиска, стало
появляться множество экспериментальных учебников для использования в школе.
Наряду с добротными, толково написанными учебниками, в школы стала
попадать, под предлогом апробации, масса учебников с довольно вольной
трактовкой учебного материала, в том числе и глав, касающихся изучения
функций. Часто нарушается логический порядок следования изучаемых разделов,
допускаются ошибки при построении графиков, материал необоснованно
упрощается, примитивизируется или наоборот, чрезмерно перегружается
терминами и символикой.
Введение понятия функции — длительный процесс, завершающийся
формированием представлений о всех компонентах этого понятия в их взаимной
связи и о роли, играемой им в математике и в ее приложениях. Этот процесс
ведется по трем основным направлениям:
- упорядочение имеющихся представлений о функции,
развертывание системы понятий, характерных для функциональной линии
(способы задания и общие свойства функций, графическое
истолкование области определения, области значений, возрастания и
т. д. на основе метода координат);
- глубокое изучение отдельных функций и их классов;
- расширение области приложений алгебры за счет включения в нее
идеи функции и разветвленной системы действий с функцией.
Первое из этих направлений проявляется в курсе школьной алгебры ранее
остальных.
В реализации этого направления значительное место отводится усвоению
важного представления, входящего в понятие функции,— однозначности
соответствия аргумента и определенного по нему значения функции. Для
рассмотрения этого вопроса привлекаются различные способы задания функции.
Чаще других в математике и ее приложениях применяется задание функции
формулой. Все другие способы играют подчиненную роль. Именно поэтому после
первого знакомства с несколькими такими способами основное внимание в
обучении уделяется тем функциям и классам, которые имеют стандартную
алгебраическую форму их выражения. Однако при введении понятия
сопоставление разных способов задания функции выполняет важную роль. Во-
первых, оно связано с практической потребностью: и таблицы, и графики, как
правило, служат для удобного в определенных обстоятельствах представления
функции, имеющей аналитическую форму записи. Во-вторых, оно важно для
усвоения всего многообразия аспектов понятия функции. Формула выражает
функцию лишь будучи включенной в соответствующую систему представлений и
операций, а эта система такова, что различные компоненты понятия функции
могут быть отображены наиболее естественно различными средствами.
Использование перевода задания функции из одной формы представления в
другую — необходимый методический прием при введении понятия функции.
Реализация этого приема состоит в использовании системы заданий, в
которых представлены все случаи такого перевода. Если ограничиться
основными способами представления функции — формулой, графиком, таблицей,
то получится 6 типов упражнений, при которых форма представления меняется,
и 3 — при которых она остается такой же. Приведем примеры заданий первого
типа — изменения формы представления:
а) Изобразить график функции у = 4х+1 на промежутке [0; 2].
б) Проверить, насколько точна таблица квадратов чисел,
взяв несколько значений для аргумента и проведя расчет: x=1,35;
2,44; 9,4; 7; 6,25.
в) На рисунке изображены точки на координатной плоскости,
выражающие результаты наблюдений за атмосферным давлением.
Построить график зависимости давления от времени в промежутке
12?t?18, соединив эти точки плавной линией.
Мы рассмотрим методику работы с этими заданиями только на этапе
первоначального ознакомления с понятием функции, на других этапах она может
быть совершенно иной. На рассмотренном этапе учащиеся еще не знают общего
вида графика линейной функции (задание а)). Поэтому график функции у=4х+1
они могут построить только по точкам. Учитель может обратить внимание на
то, что по точкам нельзя построить целиком график функции, если она
определена на бесконечном множестве, но заметно, что эти точки лежат на
прямой; оказывается, что это замечание верно. Таким образом, можно
установить связи с дальнейшим изучением материала. Способ построения
графика функции по точкам иллюстрируется заданием в); пользуясь конкретным
содержанием задания, учитель может отметить, что предлагаемые учащимися
графики могут отличаться от действительного положения, но что на практике
этим приемом часто приходится пользоваться (интерполяция). В задании б)
можно отметить связь функциональных представлений с числовой системой — с
понятиями точного и приближенного числового значения. С их сопоставлением
постоянно приходится сталкиваться при построении графиков, потому что
наносить точки на график можно лишь с ограниченной точностью.
В настоящее время в изучении понятия функции в школе преобладающими
являются два основных подхода: индуктивный и дедуктивный. Сложившись
исторически, они наиболее полно отвечают целям и задачам образования, и
поэтому именно им отдано предпочтение при изучении математики, в том числе
функций, в средних классах школ.
Вот как, примерно, реализуется индуктивный подход к изучению
понятия функции в 7 классе:
“На практике мы часто встречаемся с зависимостями между различными
величинами. Например, площадь круга зависит от его радиуса, масса
металлического бруска зависит от его объема и плотности металла, объем
прямоугольного параллелепипеда зависит от его длины, ширины и высоты.
В дальнейшем мы будем изучать зависимость между двумя величинами.
Рассмотрим примеры.”
Далее следуют примеры призванные наглядно продемонстрировать
только что изложенный материал.
Пример 2. Площадь квадрата зависит от длины его стороны. Пусть
сторона квадрата равна a см, а его площадь равна S см2.
Для каждого значения переменной a можно найти соответствующее
значение переменной S.
Так,
если a = 3, то S = 32 = 9;
| |  скачать работу |
Изучение функций в школьном курсе математики VII-VIII классов |
