“函数与导数”专题分析与思考 福建省福州第三中学黄炳锋
复习目标 数学本质 数学素养 教学本质 复习内涵 理想 教学 准确定位 合理取舍 提质提速 反复操练 理想 成绩 Pre
时间节点 2004 年,福建省高考数学自行命题; 2009 年,福建省新课程高考; 2016 年,福建省高考采用全国卷. Pre
两卷相同点 关注基础知识、技能与基本思想方法的考查; 强调能力立意,突出对数学学科能力的考查; 考点设置基本相同,重点考查六大主干知识; 不过分追求 “ 新 ”“ 异 ” ,着重在数学学科本质. Pre
试卷结构有差异 Pre
粗略比较 Pre
结论与思考 结论: 两卷存在差异,需要对比分析. 思考: 关注变与不变,调整总复习策略; 进行对比分析,在差异中找思路. Pre
研究方法 纵向对比 ——2011 至 2015 课标卷 横向分析 ——2015 全国各地试卷 静向探微 —— 概括试题考查类型 动向启示 —— 初探复习课的教学 Pre
考试内容 函数概念与基本初等函数 Ⅰ ( 1 )函数 ( 2 )指数函数 ( 3 )对数函数 ( 4 )幂函数 ( 5 )函数与方程 Pre
考试内容 导数及其应用 ( 1 )导数概念及其几何意义 ( 2 )导数的运算 ( 3 )导数在研究函数中的应用 ( 4 )生活中的优化问题 ( 5 ) * 定积分与微积分基本定理 Pre
考试内容 函数的概念与运算 函数的图象与性质 函数与方程 导数的概念及其几何意义 导数在研究函数中的应用 生活中的优化问题 定积分与微积分基本定理 Pre
一些草稿
纵向对比 题型结构 知识分布 (一)
题型结构 自 2011 年起实施新课程高考模式, 2013 年起统计全国课标 Ⅰ 卷,可 以看出,函数与导数考查题型稳定,选填一般各设一题,解答题设 一题,题位偏后,题分约占 15%. 1
知识分布 自 2013 年起,全国课标卷每年命制文理各两套,统计 2011 年起的 16 份试卷可以看出, 在选填题中基本上每年都有单独考查函数的概念、图象与性质,有时单独考查函数与 方程以及导数的应用,理科有时考到定积分与微积分基本定理;解答题主要考查导数 的概念及其几何意义以及导数在研究函数中的应用,但没有考到生活中的优化问题. 2
结论与思考(2) 充分体现课标与考纲的总体要求 题型稳定,知识分布均匀难度大 思考 如何把握主体、突破难点? (一)
横向分析 命题特点 亮点扫描 (二)
命题特点 注重基础,考查核心概念和主干知识 对函数与导数知识点的考查,除了江苏、 上海安排了两道解答题,重庆没有安排选填 题外,其他试卷基本上都是安排三道客观题 和一道解答题,部分省份安排四道客观题和 一道大题,分值在 23 分左右,约占总分的 15%. 1
命题特点 注重基础,考查核心概念和主干知识 客观题的考查特点:以基本初等函数为载 体,全面考查函数的定义域、值域、单调性、 奇偶性、对称性、周期性、有界性,以及函 数图象变换等基础知识,属于简单题或中等 难度题. 1
案例: 2015年高考课标Ⅱ卷·理5 试题以分段函数的形式,考查函数值的计算.解题要求理解函数的概念,掌握指数、 对数的概念与运算性质,属于偏简单的中档题. (二)
命题特点 注重基础,考查核心概念和主干知识 2015 年文理科数学 31 份试卷中,函数与导数的 解答题基本放置于最后两道,属难题.其考查特 点是:以基本初等函数为载体,利用方程、不等 式、数学建模与导数、代数推理等知识点交汇, 考查函数五大性质的应用、不等式问题和函数方 程思想、数形结合思想、分类讨论思想等. 1
案例: 2015年高考课标Ⅰ卷·文21
命题特点 强调交汇,突出四基、四能、三有利 《 2015 年考试大纲的说明》在 “ 考查要求 ” 部分明确 提出,数学科命题要 “ 从学科的整体高度和思维价值的 高度考虑问题,在知识网络交汇点设计试题,使对数学 基础知识的考查达到必要的深度 ”. 根据这一要求, 2015 年的数学试题既注重了章内知识的纵向发展,又注重了 不同章节知识之间的相互交汇,并且对原有的知识网络 交汇点进行了自然、适当的拓宽和延伸,这在函数与导 数知识点的考查上尤为明显. 1
命题特点 强调交汇,突出四基、四能、三有利 各省高考试卷中的 “ 函数与导数 ” 的解答 题基本上涉及了函数、导数、方程和不等式 的交汇. 知识交汇能凸显四基、四能、三有利 的落实,成为命题的显著特点. 1
案例: 2015年高考陕西卷·理9 试题依托对数的概念及其运算性质、对数函数的单调性与基本初等函数的交汇,考查 三个函数值的大小比较,突出函数内部的应用. (二)
案例: 2015年高考福建卷·理13 试题将定积分与微积分基本定理与几何概型的交汇,考查定积 分的几何意义与几何概型的计算,突出函数内部的应用. (二)
命题特点 关注差异,文理要求不同各展所长 2015 年各省高考的数学试题充分考虑了文理考生在数 学学习内容、学习能力上的差异. 理科侧重理性思维和抽 象概括,文科侧重形象思维和定量处理. 同一省份的文理 试题常以 “ 同题不同题号 ” 或 “ 姊妹题 ” 的形式出现. 对 于函数与导数知识点的考查也出现类似情况:安徽卷理 科第 2 题就是文科第 4 题;理科第 9 题与文科第 12 题属于 “ 姊妹题 ” ;福建卷理科第 2 题就是文科第 3 题,但天津 卷文理第 7 题相同. 1
命题特点 关注差异,文理要求不同各展所长 当然,对于函数与导数知识点文理的不同要求, 在 2015 年的高考有些省、市的文理卷中也出现了 较大的差异,如天津卷文、理的第 8 题虽然都是考 查函数与方程的有关知识,但是考查类型与难度 均有所不同,总的来看,理科的考查力度明显高 于文科. 1
案例: 2015年高考天津卷·理8 (二)
案例:2015年高考天津卷·文8 天津卷文理第 8 题,虽然都是在分段函数的基础上,考查函数与方程的相关知识,但两 道试题的设问、结构以及难度都有明显差异,在能力要求上理科明显高于文科. (二)
亮点扫描 关注数学应用,突出应用实质,倡导学以致用 提高数学的提出、分析和解决问题(包括简单的实际 问题)的能力,发展数学应用意识和创新意识,是高中 数学学习的宗旨. 由于大多数省份都采用概率与统计作为 应用题的背景,函数应用题在近几年的高考题中出现得 较少.但今年设置的应用问题更加趋于理性,没有那种 “ 穿鞋戴帽 ” 的形式,更加关注数学的本质,关注数学 应用的实质,关注考查学生数学建模能力、运用数学模 型解决问题的决策能力. 2
案例: 2015年高考北京卷·理8 本题在对 “ 燃油效率 ” 新定义的理解的基础上考查函数应用,要求具有识图能力,对 图象的理解要求较高. (二)
亮点扫描 揭示函数本质,强调化归转化,倡导以形助数 函数、方程、不等式可谓是 “ 一胞三胎 ” ,通过函数的图象可将 它们紧密地结合在一起. 数形结合不仅在中学数学教学中占有重要的 地位,也是历年高考重点考查的内容之一. 在运用数形结合解题时要 注意以下两点: ( 1 ) “ 形 ” 中觅 “ 数 ” :根据形的直观性来寻求数量关系,将 几何问题代数化,使问题得到解决; ( 2 ) “ 数 ” 中构 “ 形 ” :根据代数问题具有的几何特征,进而 发现数与形之间的关系,从而使代数问题几何化,使问题得到解决. 2
案例: 2015年高考课标Ⅰ卷·理12 (二)
案例: 2015年高考课标Ⅰ卷·理12 (二)
亮点扫描 创新情境认知,突出自主学习,倡导自我提升 创新情境试题主要是在试题中给出了中学教学内容中 没有遇到过的新知识,如新概念、新定义、新定理或新 规则等,要求考生读懂、理解,然后利用这个新知识并 结合已有的知识作进一步的推理或演算,主要考查学生 的阅读理解并获取有用信息的能力、加工信息的能力或 探究能力等,这是创新意识与实际能力考查的重要尝试 与方法. 2
案例: 2015年高考湖北卷·文7 试题以定义的符号函数作为创新情境,要求考生读懂、理解,然后利用这个新知 识并结合已有的知识作进一步的推理或演算. (二)
结论与思考(3) 各省试题趋于理性,题型丰富,分布均匀 各省试题凸显本质,关注交汇,体现理念 部分试题尝试探究,规避模式,关注应用 思考:数学复习应回归数学本质,突出核 心概念,做到三个理解,即理解数学、理 解学生、理解教学. (二)
静向探微 基本类型 ( 1 )用导数求切线(求曲线上一点处的切线方程); ( 2 )用导数求函数的单调区间. ( 3 )用导数求函数的极值. ( 4 )用导数求函数的最大(小)值. 常见题型 ( 1 )单调性问题:已知函数在某个区间上的单调性求参数的取值范围. ( 2 )零点问题:讨论函数的零点个数,或是已知曲线 y=f ( x )与 x 轴有一个(两个、三个)交 点(零点),求参数的取值范围. ( 3 )极值点问题:探究极值点的有关属性,或是已知极值点的范围求参数的有关范围问题. ( 4 )恒成立问题( f(x)≥m 型, f(x) ≥ax 型, f(x) ≥g(x) 型, f(x) ≥kg(x) 型),求参数范围. ( 5 )带量词的命题问题,带量词的命题成立求参数的取值范围. ( 6 )证明不等式成立. (三)
静向探微 求范围从必要条件入手 若已知 “p→q” ,则 q 是 p 的必要条件,意味 着 q 是 p 成立的必不可少的条件.解题时恰当利 用必要条件可帮助探求解题思路,简化解题过 程,这在课标卷解题中常常被考查. (三)
案例: 2012年高考课标Ⅰ卷·理21 (三)
案例: 福州三中高二下·理21 本题从题型到设问比较符合课标卷特点,属基本类型题. (三)
案例: 福州三中高二下·理21
静向探微 证明题用充分性的方法 A 是 B 的充分条件,表示 A 成立可以推出 B 成 立,课标卷中常出现用证明 A 成立的方法去证 B 成立,这就是证明题不用等价转化,而用充 分性的方法,引起大家的关注. (三)
证明 f(x)>1 的一般思路是证明 f(x) 的最小值大于 1 ,做等价变换后,可以转化为 xlnx>xe -x -2/e .一般考虑构造函数证明,但本题却从两个结论,用充分性证得. 案例: 2014年高考课标Ⅰ卷·理21 (三)
结论与思考(4) 题型、类型固然重要,但不能局限于此 函数与导数试题变多,但本质上是转化 思考:如何适应变化? (三)
动向启示 动向注意点 总复习建议 (四)
动向注意点 应注意分段函数的引入导致问题复杂化 分段函数也是函数的一种表示法,只是对应 法则以分段形式表示,但由于复习过程中较少 涉及这类函数,导致问题因陌生而复杂. 1
案例: 2015年高考湖南卷·理15 函数 g(x) 有两个零点,即函数 f(x) 的图象与直线 y=b 有两个交点,画出 f(x) 的图象即可判 断,但由于涉及分段函数,使得并不太难的试题,因分段表示的陌生而困难重重. (四)
动向注意点 应注意复合函数、隐函数的导数求法 复合函数、隐函数因求导运算错误而影响函 数性质的研究,是高考常见的令人痛心的错误, 避免的方法就是正视这类函数的求导,从导数 的概念到运算法则,真正落实. 1
案例: 2015年高考课标Ⅰ卷·文12 (四)
动向注意点 应注意含有量词的代数问题的求解方法 近年在函数与导数的考查中,出现了一类具 有形如 “ 任意 … ,存在 … ,使得 … 恒成立(能 成立) ” 固定结构形式的代数证明题,因为问 题的表述结合了全称量词、存在量词等常用逻 辑用语,使得本来够难的试题更加抽象,如果 不适应这种问法,很难得到满分. 1
案例: 2014年高考福建卷·理21 本例第( 3 )问,试题用 “ 任意 … ,存在 … ,使得 …” 以及 “ 恒成立 ” 的数学特有的固 定结构,阐述 x 2 与 e x 的变化情况.从背景来看,试题就是 “ 指数爆炸 ” 这个现象的美妙 的数学解析;用图象分析,得到结论是显然的.但指数函数增长的背景与图象分析都 不能用于代数证明,正确的证明思路应先从题意理解开始,即需要针对任意的正数 c , 寻找相应 x 0 的值,并证明当 x>x 0 时,恒有 x 2 <ce x 成立. (四)
得分比例 人 3人3人 3人3人 2人2人 (四)
案例: 2014年高考福建卷·理21 (四)
评析 借助函数的单调性证明不等式,其本质是通过构造相应的函 数实现转化.本题的困难在于,对于不同的正数 c ,需要用 数学严谨的方法(而不是感觉上)寻找到相应的 x 0 ,并证明 当 x ∈ (x 0 , +∞) 时,恒有 x 2 <ce x 成立. 貌似简单的不等式证明问题,实质要构造函数求解,这就是 化归与转化的威力,只有理解了 “ 固定结构 ” 的叙述内容, 才明白要构造什么函数模型,本例的三种解法中所构造的函 数都是有 “ 技术 ” 含量的,解法一是引入自然对数,解法二与 解法三都是借助幂函数做过渡,目的是在理解题意的前提 下,能按照要求逐步化解寻找 x 0 值的困难. (四)
案例: 2015年高考四川卷·理15 本题以函数图象上两点连线的斜率作为研究对象,结合全称量词、存在量词提供 了全新的背景,考查函数的图象与性质. (四)
动向注意点 应熟悉三次函数的图象与性质 引入导数工具,在函数性质研究上,最典型的扩充就 是可以全面研究三次函数的图象与性质.三次函数具有 丰富的性质,利用导数研究这些性质,其研究的过程和 方法具有普适性、 一般性和有效性,可以迁移到其他函 数的研究中.因此,复习中应以三次函数的图象的形 状特征为主线,探索三次函数的单调性、极值、零点 个数等问题.并在此过程中,体会数形结合、分类与 整合、化归与转化等思想方法. 1
案例: 2015年高考江苏卷·19 本题围绕三次函数的图象与性质命题,考查研究函数性质的基本思路和思维层次. 在 讨论函数的单调性时,完全遵循研究单调性的步骤,即求导、求驻点,列表、看趋势 三步曲.第二小题,函数有三个不同零点不难理解,但给出 a 的取值范围再求 c 的值, 却感觉无从下手,如果继续遵循研究函数性质的基本步骤,以普适性、一般性的方法 求解,又能柳暗花明,找到出路,说明函数模型、研究基本策略的重要性. (四)
动向注意点 应注意分类与整合思想的层次性 分类与整合思想是必考的思想方法,而且常 常落脚于函数与导数,不论是对函数单调性的 讨论,还是在研究函数其他性质的求解过程, 总是避免不了进行分类讨论.分类与整合思想 是有层次性的,最重要的是,要学生明白为什 么要讨论,以及怎么分类讨论. 1
案例: 2015年高考课标Ⅰ卷·理21 先利用导数的几何意义列出关于切点的方程组,解出切点坐标与对应的 a 值,这是常规 题型; h(x) 的零点个数由 a 决定,所以需要对 a 进行分类讨论. (四)
动向注意点 应注意二阶导数在研究函数中的拓展应用 虽然高中数学没有涉及二阶导数的提法和应 用,但将函数的导数表示为新的函数,并继续 研究函数的性质的试题比比皆是,尤其是课标 卷.因此有必要关注二阶导数在研究函数中的 拓展应用,留意函数凸性的等价性,但要注意 需要的过程性的学习,而不是定理的记忆. 1
定义与定理 (四)
定义与定理 (四)
定义与定理 (四)
动向注意点 应注意部分内容在要求上的不同把握 虽然福建省考试说明的修订与全国统一考试 大纲一致,我们研读的结果也发现没有太大差 异,但具体实施时,有些知识内容的考查常常 超出了福建的要求,这需要引起我们的注意和 重视,比如,互为反函数的图象特征,二阶导 数的应用等. 1
案例: 2012年高考课标Ⅰ卷·理12 本题中的两个动点分别位于一对互为反函数的图象上,因此两点间的距离最小值应 转化为其中一个点到对称轴的距离的最小值的两倍. 本题对互为反函数的识别,图 象的特征提出了较高的要求. (四)
总复习建议 从习题课、讲评课中区分出来, 做到任务清,目标明. 复习课具有两个显著特点,一是搭建知识框 架,形成良好的数学认知结构;二是根据教 学目标设计必要的训练以发展相应的数学思 维能力 [1] . 2 [1]黄炳锋,关于复习课教学设计的框架结构的思考[J].中小学数学(高中版),2013,1.
总复习建议 认知结构的建立与完善 复习课的一个重要的任务就是引导学生按 照一定标准把已学的知识进行梳理、分类、 整合,并建立联系,通过对它们的重新概括, 使之条理化、系统化,从整体上形成良好的 数学认知结构. 72 (四)
函数与导数专题知识框图 (四)
总复习建议 思维能力的训练与提高 从能力训练的角度看复习课的功能,精选复习内容 是重要的环节,复习内容多,复习时间少,这就需要 教师选择能体现数学的核心概念和基本思想方法的典 型例题,典型例题是为达成能力目标服务的,通过训 练提高综合应用知识解决问题的能力,并提炼相应的 核心概念和思想方法体系. 74 (四)
结论与思考(5) 把握函数与导数专题的重点知识 以题组教学为核心设计一轮复习 以知识为依托,训练思想与方法 (四)
教学示例 课题:导数及其应用复习课(文科) 执教:北师大二附中 金宝铮(特级教师) 地点:北师大二附中 高三( 6 ) 时间: 2013 年 11 月 20 日. 76 (四)
情景再现 首先,教师让学生先完成 4 道函数求导的训练题, 试题选自北京市 年高考题,如下. 求下列函数的导数 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) 77 (四)
情景再现 接着,教师用提问的形式让学生归纳导数 的应用有哪几种类型,并在教师询问下, 学生为每一类型都设计了相应的例题,教 师将它写在黑板上. (四)
情景再现 79 (四)
情景再现 最后,在教师一再询问下,由师生合作补 充了第 5 种类型:证明不等式.然后,教师 调板 4 位学生,完成前 4 种类似的试题,并 点评解答,给出小结. 80 (四)
教学中的几个细节 学生回答第一类型后,教师自然提出了一 个变式训练:求过函数 y=x 3 的图象上的点 ( 1,1 )的切线方程.将切线问题的两种情 形进行对比,从语言叙述的差异、解决问 题方法的相同之处,展示给学生. 81 (四)
教学中的几个细节 第 4 名学生开始时设计的函数 y=x 3 +2x 很容 易看出是没有极值的,但教师没有点破, 而是不动声色地请这个学生来解决,这名 学生在解答过程中终于发现了问题,于是 重新编制了一道试题:求函数 y=x 3 -x 2 -x+4 的极值. 82 (四)
教学中的几个细节 第 5 个问题是:已知函数 f(x)=x , g(x)=sinx ,问 y=f(x) 与 y=g(x) 的图象有几个 公共点?学生在回答问题是遇到困难,教 师及时从 “ 图形 ” 的角度提出判断,又从 “ 构造函数 ” 角度提出解决问题的方法. 83 (四)
听课思考 我在想,为什么我们的学生学习的数学经 常会遗忘呢?我们日常的教学过程是否刻 意为了 “ 加深记忆 ” 而精心设计过教学形 式呢? 更深入一些思考,金老师的这节复习课巧 妙之处在哪里呢? 84 (四)
听课体会 本课基于学生独立设计问题展开,固然所复习 的内容较为容易,设计的问题也谈不上多大价 值,但通过形式的改变,其潜在价值却是明显 的. 这节课有 “ 模式识别 ” 的精彩设计,有 “ 静待 花开 ” 的节奏把握,有 “ 关注生成 ” 的教学艺 术,金老师通过这节课给我们展示了复习课多 样化的教学形式. 85 (四)
听课体会 纵观整个教学过程,设计简洁流畅,教学 目标设定明确,教学过程条理清晰,教学 结构稳定,教学内容详略得当,教学过程 松弛适度,有良好的课堂调控,也能突出 复习课型的教学特点. 86 (四)
听课体会 复习课的任务是引导学生对已学过的知识 进行系统整理、建立它们的联系,通过对 它们的重新概括,形成良好的数学认知结 构;同时,通过综合应用知识的训练,提 高解决各种问题的能力。 87 (四)
听课体会 金老师的设计巧妙的地方就是将复习课的 两个主要任务,亦即搭建知识框架,形成 良好的数学认知结构和根据教学目标设计 必要的训练以发展相应的数学思维能力, 全部交给学生完成。 88 (四)
听课体会 框架的搭建是在学生努力思索后自己建构 的,能力的训练也是学生自己设计问题自 行提出的,也就是自我的需求,而不是教 师的强加的。 89 (四)
听课体会 课堂教学是教师向学生进行教育、传播知 识、培养技能、技巧的主要形式,教师的 教学思想、教学方法和教学艺术,以及学 生的学习效果无不在课堂教学中比较集中 地反映出来. 90 (四)
听课体会 只有运用灵活多变的教学方法,让学生在 “ 乐中学 ” 又在 “ 学中乐 ” ,才能达到教 与学有机结合的最高境界. 金老师在本节教学中就很好地运用了 “ 表 现 —— 成功 —— 快乐 ” 三步曲方法,对文 科生而言,尤其有效. 91 (四)
听课体会 著名教育家陶行知先生说: “ 教学艺术就在于 设法引起学生的兴味,有了兴味就肯用全副的 精力去做事体 ” .关于提高学生的学习兴趣, 我想,这节课借助教学形式的细微改变,已经 做到了. 我们在继承传统、优良的复习课模式的同时, 结合学生实际,尝试一些变革,让复习更有实 效和趣味,应该是努力与追求的目标. 92 (四)
请提宝贵意见! 黄炳锋 福建省福州第三中学