阅读与思考 函数概念的发展历程课程导入及其完整教案

《函数概念的发展历程》教学设计

人教版《普通高中课程标准实验教科书数学Ⅰ必修本（A版）》第一章

运用新课标的理念，我从以下几个方面加以说明：教材内容分析、教学目标分析、教法学法分析、教学过程分析、教学评价分析

【教材内容分析】

1.教材的地位及作用

函数的概念是人教版数学必修①第一章第二节的内容，它不仅对前面学习的集合作了巩固和发展，而且是学好后继知识的基础和工具．本节的主要内容就是了解函数概念和函数的发展历程，学习了本小节后，为以后学习其他类型的函数打下扎实的基础。由于函数反映出的数学思想渗透到数学的各个领域并且它在物理﹑化学及生物等其他领域也有广泛的应用．因此，函数概念是中学数学最重要的基本概念之一。

2.学情分析

在学习函数的概念之前，了解函数的概念是怎么得到并且完善和补充的，这对于后面学习函数的概念至关重要，通过对于函数概念的探索，引起学生对于函数概念学习，及后面函数的表示，性质和各种基本函数的学习打下基础。

【教学目标分析】

根据上述教材内容分析，并结合学生的学习心理和认知结构，我将教学目标分成三部分进行说明：

知识与技能：

1、从各个数学家的观点出发，加深对函数概念的理解. 2、理解函数的三要素：定义域、值域和对应法则. 3、

理解函数符号的含义. 过程与方法：

在丰富的发展历史过程中，通过关键词的强调和引导，使学生发现、概括出数学家观点的共同特征，在此基础上再用集合与对应的语言来刻画函数，体会对应关系在刻画函数概念中的作用。

情感、态度与价值观：

采用从实例中抽象概括出函数概念的方法，不仅为学生理解函数打下感性基础，而且注重学生的抽象概括能力，启发学生运用函数模型表述、思考、解决现实世界中蕴涵的规律，逐渐形成善于提出问题的习惯，学会数学表达和交流，发展数学应用意识。

【教学重点】函数概念的发展完善历程和函数概念的理解与深化。

【教学难点】函数的概念理解。

【教学关键】在集合与对应的基础上理解函数的概念。

【课型结构】新授课。

【教具准备】多媒体课件。

【教学学法分析】

1.教法分析

充分利用多媒体辅助教学

着重于学生探索研究的启发式教学为主，变式教学为辅，及引导、探究、讲解、演练相结合。在教学过程中，多一点情境和归纳，多一点探索和发现，多一点思考和回顾。通过不同形式的自主学习、探究活动，丰富和改善教与学的方式，体验数学发现和创造的历程，发展创新意识和实践能力。

2.学法分析

分析数学概念诞生，发展的历程，并从中把函数概念进行理解和深化。

【教学过程分析】

根据本节课的特点，我分成以下几部分详细说明创设情境-引入新课、引导探求-形成知识、变式训练-巩固知识、讨论探究-深化知识、总结反思-提高认知。

一、创设情境-引入课题

今天我们研究的内容是函数的概念，函数并不像我们前面学习的集合一样一无所知，而是比较熟悉。所以我先找同学说说对函数的认识。

问题1：什么是函数？初中学过什么函数？试举例说明

（让学生尽可能用自己的语言表述初中学过的函数定义，并举出学过的函数的例子。）

函数传统定义（板书）变量观点：设在一个变化过程中有两个变量x与y,如果对于x的每一个值，y都有唯一的值与它对应，那么就说y是x的函数， x叫做自变量）；指出用函数可以描述变量之间的依赖关系；强调函数是描述客观世界变化规律的重要数学模型。

【设计意图】复习学生初中已学过一次函数、反比例函数和二次函数、函数的变量观点下的定义，为后面学习集合对应观点下的函数定义铺路，又能让学生了解函数发展的过程。

以学生熟悉的情境入手激活学生的原有知识，形成学生的“再创造”欲望，让学生在熟悉的环境中发现新知识，使新知识和原知识形成联系，符合学生的认知规律。同时也体现了数学的应用价值。

问题2：函数的定义是什么？

学生阅读教科书26页

【设计意图】

通过以上问题使学生知道仅用已有函数的概念不能解决问题2，引发学生的认知冲突，激发学生的“再创造欲望”，让学生在熟悉的环境中发现新知识，使新知识和原知识形成联系。既是对初中已学函数概念的进一步深入，又是为下一步用集合语言刻画函数的本质做好伏笔。

二、引导探求-形成知识

1.几何观念下的函数

十七世纪伽俐略在《两门新科学》一书中，几乎全部包含函数或称为变量关系的这一概念，用文字和比例的语言表达函数的关系。

1673年前后笛卡尔在他的解析几何中，已注意到一个变量对另一个变量的依赖关系，但因当时尚未意识到要提炼函数概念，大部分函数是被当作曲线来研究的。

1673年，莱布尼兹首次使用“function”(函数)表示“幂”，后来他用该词表示曲线上点的横坐标、纵坐标、切线长等曲线上点的有关几何量。与此同时，牛顿在微积分的讨论中，使用

“流量”来表示变量间的关系。

2.

代数观念下的函数

1718年约翰·柏努利在莱布尼兹函数概念的基础上对函数概念进行了定义：“由任一变量和常数的任一形式所构成的量。” 强调函数要用公式来表示。

18世纪中叶欧拉给出了定义：“一个变量的函数是由这个变量和一些数即常数以任何方式组成的解析表达式。”

欧拉给出的函数定义比约翰·贝努利的定义更普遍、更具有广泛意义。

3.

对应关系下的函数

1821年，柯西从定义变量起给出了定义：“在某些变数间存在着一定的关系，当一经给定其中某一变数的值，其他变数的值可随着而确定时，则将最初的变数叫自变量，其他各变数叫做函数。”在定义中，首先出现了自变量一词，同时指出对函数来说不一定要有解析表达式。不过他仍然认为函数关系可以用多个解析式来表示，这是一个很大的局限。

1822年傅里叶发现某些函数也已用曲线表示，也可以用一个式子表示，或用多个式子表示，从而结束了函数概念是否以唯一一个式子表示的争论，把对函数的认识又推进了一个新层次。

1837年狄利克雷突破了这一局限，认为怎样去建立x与y之间的关系无关紧要，他拓广了函数概念，指出：“对于在某区间上的每一个确定的x值，y都有一个确定的值，那么y叫做x的函数。”这个定义避免了函数定义中对依赖关系的描述，以清晰的方式被所有数学家接受。这就是人们常说的经典函数定义。

康托创立的集合论在数学中占有重要地位之后，维布伦用“集合”和“对应”的概念给出了近代函数定义，通过集合概念把函数的对应关系、定义域及值域进一步具体化了，且打破了“变量是数”的极限，变量可以是数，也可以是其它对象。

4.

集合论下的函数

1914年豪斯道夫在《集合论纲要》中用不明确的概念“序偶”来定义函数，其避开了意义不明确的“变量”、“对应”概念。库拉托夫斯基(Kuratowski)于1921年用集合概念来定义“序偶”使豪斯道夫的定义很严谨了。

在1859年和英国传教士伟烈亚力和译的《代微积拾积》中首次将“function”译做“函数”

1930 年新的现代函数定义为“若对集合M的任意元素x，总有集合N确定的元素y与之对应，则称在集合M上定义一个函数，记为y=f(x)。元素x称为自变元，元素y称为因变元。”

【教学反思】

为了使学生了解函数概念产生的背景，丰富函数的感性认识，获得认识客观世界的体验，本课采用“突出主题，螺旋上升，反复应用”的方式，以实际问题为主线，在不同的场合考察问题的不同侧面，由浅入深。本课在教学时采用问题探究式的教学方法进行教学，逐层深入，这样使学生对函数概念的理解也逐层深入，从而准确理解函数的概念。函数引入中的三个问题,既与初中时学习函数内容相联系,又蕴含了函数的三种表示方法---列表法、解析法、图象法，这样起到了承上启下的作用。这三个实际问题背景，既是函数知识的生长点，又突出了函数的本质，为从数学内部研究函数打下了基础。同时前三个例题也是这么设计的。

在培养学生的能力上，本课也进行了整体设计，通过探究、思考，培养了学生的实践能力、观察能力、判断能力;通过揭示对象之间的内在联系，培养了学生的辨证思维能力;通过实际问题的解决，培养了学生的分析问题、解决问题和表达交流能力;通过案例探究，培养了学生的创新意识与探究能力。

虽然函数概念比较抽象，难以理解，但是通过这样的教学设计，学生基本上能很好地理解了函数概念的本质，达到了课程标准的要求，体现了课改的教学理念。