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为什么高一新生学不好函数概念?

 振王府图书馆 2022-05-21 发布于湖北

关于函数的学习问题,一直以来都想写一篇文章。

从高中的角度来看,的确有很多高一孩子在初中时对函数的理解不够到位,以至于高一上学期学习函数时总是非常吃力,感觉这不是理解力的问题,毕竟学生也不是很差的孩子,似乎是之前在初中学习函数时就没有形成一个正确的概念,甚至会因为一些固有的观念拖后腿。

这就会出现什么情况呢?

1、对特殊函数认识上的困难

对函数的认识过于片面,比如把解析式与函数划等号,认为函数就应该有解析式,对于图像、列表所表达的函数关系认识模糊,对于分段函数、常数函数等特殊函数无法判别或者应用。

2、不能区分函数的本质特征和非本质特征

不能认识到函数的本质是对应关系,而是纠结于函数的外在形式,比如认为自变量必须是x,因变量(函数值)必须是y。

根据函数概念的定义,函数的本质特征是变量间的对应关系,一个自变量 x 有唯一的 y 与之对应。

判断一个数学对象是否具有函数关系主要看它是否具有此本质特征。

是许多学生在判断时,经常用函数的非本质特征作为判断的依据:

比如会认为图像连续是函数的本质特征,离的点构成的图像不表示函数,因为它的图像不连续;

比如教材中的大部分函数举例都是有解析式的,于是学生认为学过的表达式的特征是函数的本质特征,认为没学过的函数解析式就不表示函数。、

3、对函数的理解和认识依赖于学过的基本初等函数

只认为自己学过的一元一次、一元二次、反比例等函数为函数,其他形式则认为非函数。

认为只有直线、抛物线、双曲线表示的是函数,其他图形表示的就不是函数。

4、对方程与函数认识不到位

在判定关系式时,如果以方程的形式出现,变量 x ,y 没有分离,确切地说不是用 x

表示 y 的表达式,学生认为此关系式就不是函数,而是方程。

5、对变量的错误理解

比如过于强调形式,认为解析式中变量必须用 x , y 表示,解析式中出现别的变量就不表示函数关系。

比如对自变量和因变量的关系的误解,在给出的符号关系中,学生只认为 x 是自变量,y 是因变量, y 是 x 的函数。

比如只识别显现变量表示的函数关系,对符号关系式中既有自变量也有因变量的情况容易识别,如果是常数函数就不太好判断。

6、过于强调规律性

无论是解析式还是表格给出的对象,若 x , y 的值之间对应有规律,一定具有函数关系,若无规律,就不具有函数关系。

7、函数图像理解与绘制上的困难

在绘制图像时,尤其是图像变换时,很难画到位,尤其是关键点、区间等要素容易顾此失彼。

与 x 轴垂直的直线、离散的点、分段图像、折线、曲线等运用函数概念判断比较困难,熟悉的图像如抛物线等的判断比较容易,其实并不是依据函数概念的本质属性,而是依据他们的经验。

孩子们尤其是到了高中学不好函数,其根源究竟在哪里?

首先是函数概念本身的复杂性。

相较于其他概念,函数的概念包含的要素较多,定义域、值域、对应、关系、自变量、因变量、常数、函数的符号式、函数的图像、大(小)值、极大(小)值、零点等。

还有各种各样的函数,如一次函数、二次函数、三角函数、对数函数、指数函数、反函数、连续函数、单调函数、奇(偶)函数、周期函数等。

同时函数概念具有多个层面,比如函数的表现方式,既有解析式,又有列表,还包括图像;再比如函数的概念,既有初中的运动过程观点,又有高中的静态对应观点;还有学生对于函数的认识,从简单的代值计算,到将函数看成是一个单独的对象,也可以划分出许多层面。

这就导致学生在认识“函数”这个概念时,会遇到各种问题,很难有一个简单直接的概括。

其次是函数的抽象性。

虽然数学概念都具有抽象性,但函数概念是中学数学概念最抽象的一个。

从历史的角度来看,函数概念从描述数量依赖关系的一种方法,逐步演化为一般化的抽象数学结构,甚至“推广到失去实在性”。

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而教育心理学研究表明,学生对抽象概念的学习必须借助于一定的经验,通过特殊实例的分析,抽象出概念的本质属性,再推广到一般的概念中去。

由于函数往往用解析式符号表示,这就造成学生从生活经验过渡到函数概念很困难,而数学符号形式化的特征使学生对函数概念的理解就更加困难。

再次,初高中函数教学内容的不连续。

初高中函数的内容是有一定区别的,不仅仅是函数概念的不同,研究方法和对象也存在着一定区别,这就导致学生在初中学习函数概念的过程中,容易形成一些错误的固有观念,也不适应高中函数的教学以及学习。

再再次,学生的认知水平发展。

学生的认知水平发展会影响到其对函数概念的认知,有一个调查表明:

从总体上说,随着年级的增长,初中生对函数概念的认识水平在逐渐提高。

7、8 年级的学生对函数概念的认识没有显著差异,但与 9 年级学生有显著差异,9 年级的学生对函数概念的认识水平明显高于 7、8 年级。

大部分初中生对函数的认识在运算阶段和符号阶段,部分同学达到综合认识阶段有一定的困难,还不能用运动、变化、联系的辩证观点来理解函数概念。

史宁中教授将初中生对函数概念的认知划分为三个水平:

层次 1:运算阶段——指出与自变量对应的函数值或与函数值对应的自变量;

层次 2:符号阶段——对于用不同背景给出的函数问题,运用不同的表示方法表示变量间的函数关系;

层次 3:综合阶段——运用函数概念对函数进行判断与解释,举出正例与反例。

但实际上,大部分学生都停留在层次一和层次二上,除了之前所说的原因之外,这其实也和初中函数教学、考察方式有一定关系——看上去是贴合初中生认知规律,过多的与几何结合,让初中函数教学几乎成了解析几何教学,而忽视了研究函数本身。

以至于学生到了高中,仍然拿初中函数的观点经验对待高中函数,自然南辕北辙了。

如何解决这些问题?对于新高一孩子来说,为时未晚。

重头做起,摒弃自己初中时所形成的一些错误观念,认真的去学习高中函数概念,多接触研究函数不同的形式与性质,这一切在暑假还来得及。

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