視頻標(biāo)簽:第十一屆全國高中
所屬欄目:高中數(shù)學(xué)優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題:第十一屆全國高中青年數(shù)學(xué)教師優(yōu)質(zhì)課課例展示5.1導(dǎo)數(shù)的概念及其意義-安徽
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第十一屆全國高中青年數(shù)學(xué)教師優(yōu)質(zhì)課課例展示5.1導(dǎo)數(shù)的概念及其意義-安徽
5.1導(dǎo)數(shù)的概念及其意義(4課時(shí),單元教學(xué)設(shè)計(jì))
一、單元內(nèi)容及其解析
1.內(nèi)容
變化率的典型實(shí)例,導(dǎo)數(shù)的概念,導(dǎo)數(shù)的幾何意義.
2.內(nèi)容解析
導(dǎo)數(shù)是微積分的核心內(nèi)容之一,是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的基本概念,導(dǎo)數(shù)定量地刻畫了函數(shù)的局部變化,是研究函數(shù)增減、變化快慢、最大(小)值等性質(zhì)的基本方法,也是解決增長率、膨脹率,效率、密度、速度、加速度等實(shí)際問題的基本工具.
在大多數(shù)大學(xué)數(shù)學(xué)教科書所呈現(xiàn)的微積分知識體系中,都是先介紹極限概念,再介紹導(dǎo)數(shù)樓念,但現(xiàn)在的高中數(shù)學(xué)教科書在給出導(dǎo)數(shù)概念之前并沒有介紹極限概念及其運(yùn)算,因此就不能用極限理論建立導(dǎo)數(shù)概念,導(dǎo)數(shù)的本質(zhì)是函數(shù)的瞬時(shí)變化率,即函數(shù)平均變化率的極限.教科書選取高臺跳水運(yùn)動(dòng)員的速度和拋物線的切線的斜率這兩個(gè)典型的變化率問題.通過這些特殊案例.使學(xué)生經(jīng)歷由平均速度過渡到瞬時(shí)速度、由割線斜率過渡到切線斜率的過程,以直觀的方式由平均變化率的極限引出瞬時(shí)變化率,進(jìn)而建立導(dǎo)數(shù)的概念.
極限是人們從微觀層面認(rèn)識世界變化規(guī)律的重要工具.由于導(dǎo)數(shù)是一種特殊的極限,其中自然蘊(yùn)含著極限思想,所以導(dǎo)數(shù)的學(xué)習(xí)對于發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)和正確的世界觀有著重要的作用.從瞬時(shí)速度、切線的斜率這些特殊的瞬時(shí)變化率出發(fā),再抽象出導(dǎo)數(shù)概念,蘊(yùn)含了數(shù)形結(jié)合、從特殊到一般的數(shù)學(xué)思想方法,導(dǎo)數(shù)的幾何意義表明,函數(shù)在某點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)是函數(shù)的圖象在相應(yīng)點(diǎn)處切線的斜率,這對于幫助學(xué)生理解導(dǎo)數(shù)的意義,提升學(xué)生的
數(shù)形結(jié)合能力,發(fā)展直觀想象素養(yǎng),有著重要的作用.
基于以上分析,確定本單元的教學(xué)重點(diǎn):導(dǎo)數(shù)的概念及其幾何意義、極限思想
本單元數(shù)學(xué)需4課時(shí),具體分配如下:第1課時(shí),高臺跳水運(yùn)動(dòng)員的速度;第2課時(shí),拋物線的切線的斜率;第3課時(shí),導(dǎo)數(shù)的概念;第4課時(shí),導(dǎo)數(shù)的幾何意義、導(dǎo)數(shù)的概念及其幾何意義的綜合應(yīng)用.
二、單元目標(biāo)及其解析
1.目標(biāo)
(1)通例,經(jīng)歷均變化率過渡到瞬時(shí)變化率的過程,理解導(dǎo)數(shù)的概念.
(2)通過數(shù)圖象直觀理解導(dǎo)數(shù)的幾何意義.
(3)通過經(jīng)歷導(dǎo)數(shù)概念的抽象概括過程,體會(huì)極限思想.
2.目標(biāo)解析
達(dá)成上述目標(biāo)的標(biāo)志是:
(1)結(jié)合“高臺跳水運(yùn)動(dòng)員的速度”問題,學(xué)生能借助計(jì)算工具計(jì)算運(yùn)動(dòng)員的平均速度,并通過觀察平均速度在自變量問隔不斷變小的過程中的變化趨勢,得出瞬時(shí)速度;結(jié)合“拋物線的切線的斜率”問題,觀察從割線過渡到切線的過程中,割線斜率在兩交點(diǎn)的橫坐標(biāo)間隔不斷變小的過程中的變化趨勢,得出切線的斜半,從而了解導(dǎo)數(shù)概念的實(shí)際背景,知道導(dǎo)數(shù)是關(guān)于瞬時(shí)變化率的數(shù)學(xué)表達(dá),體會(huì)導(dǎo)數(shù)的內(nèi)涵與思想.
(2)通過研究從曲線的割線過渡到切線、從割線斜率過渡到切線斜率的過程,得到導(dǎo)數(shù)的兒何意義,能通過求函數(shù)在某點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)得出函數(shù)的圖象在對應(yīng)點(diǎn)處的切線斜率,進(jìn)而求出切線的方程.
(3)結(jié)合“高臺跳水運(yùn)動(dòng)員的速度”和“拋物線的切線的斜率”問題,能從平均速度的數(shù)值變化和圖象過某點(diǎn)處的割線斜率的變化趨勢直觀感知瞬時(shí)速度是平均速度的極限,切線斜率是割線斜率的極限,能結(jié)合導(dǎo)數(shù)的概念和幾何意義知道函數(shù)在某指定點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)是一個(gè)確定的數(shù),是一個(gè)特殊的極限,對于簡單的函數(shù),能通過計(jì)算平均變化率的極限得出導(dǎo)數(shù).
三、單元教學(xué)問題診斷分析
由于學(xué)生在學(xué)習(xí)導(dǎo)數(shù)之前沒有學(xué)習(xí)極限,所以學(xué)習(xí)導(dǎo)數(shù)的過程實(shí)際上是學(xué)生體會(huì)極限思想的過程,因此,如何用平均速度的極限理解瞬時(shí)速度,用割線斜率的極限理解切線的斜率,并由此體會(huì)極限思想,這是第一個(gè)教學(xué)難點(diǎn),要突破這個(gè)難點(diǎn),需要在“高臺跳水運(yùn)動(dòng)員的速度”和“拋物線的切線的斜率”這兩個(gè)案例中,讓學(xué)生充分經(jīng)歷由“平均變化率”過渡到“瞬時(shí)變化率”的過程,通過觀察平均速度的數(shù)值變化和圖象過某點(diǎn)處的割線的變化趨勢,正確理解平均速度的極限就是瞬時(shí)速度,以及割線的極限位置就是切線,割線斜率的極限就是切線斜率,在此過程中,幫助學(xué)生正確理解“極限”的含義是建立導(dǎo)數(shù)概念的關(guān)鍵.
學(xué)生到高中階段已經(jīng)有了一定的歸納能力,但在歸納的基礎(chǔ)上抽象出數(shù)學(xué)概念的能力仍有所欠缺,因此,如何從瞬時(shí)速度、切線的斜率這些具體案例中抽象出導(dǎo)數(shù)概念,是第二個(gè)教學(xué)難點(diǎn),要解決這個(gè)問題,需要先從學(xué)習(xí)過的具體案例中提煉出平均變化率的概念,并用符號形式化地表示出來,在此基礎(chǔ)上,觀察隨著自變量的改變量趨于 0,平均變化率的數(shù)值變化和形式化后的變化趨勢,建立導(dǎo)數(shù)的概念.
導(dǎo)數(shù)概念的建立過程涉及大量的概念與符號,如何正確理解這些概念與符號的意義,是第三個(gè)教學(xué)難點(diǎn),教學(xué)中要通過具體案例進(jìn)行剖析,不僅要使學(xué)生能正確理解這些概念與符號,還要能準(zhǔn)確運(yùn)用相關(guān)概念與符號.
四、單元教學(xué)支持條件分析
學(xué)生之前沒有學(xué)過極限的概念,而導(dǎo)數(shù)的本質(zhì)便是極限,同時(shí)導(dǎo)數(shù)的表示要借助極限符號,這些都增加了學(xué)生抽象概括出導(dǎo)數(shù)概念的難度,因此,教學(xué)中要借助信息技術(shù)工具,使學(xué)生通過列表觀察平均變化率的變化趨勢,通過圖象直觀觀察割線變化到切線的過程,感受“逼近”過程,以此降低學(xué)生對導(dǎo)數(shù)就是極限的認(rèn)知難度
五、第4課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)
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課程基本信息 |
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| 學(xué)科 | 高中數(shù)學(xué) | 年級 | 高二 | 學(xué)期 | 春季 | ||||||||||||||
| 課題 | 5.1.2導(dǎo)數(shù)的概念及其幾何意義(第2課時(shí)) | ||||||||||||||||||
| 教科書 |
書 名:數(shù)學(xué)選擇性必修第二冊教材 出版社:人民教育出版社 出版日期:2019年7月 |
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| 內(nèi)容與內(nèi)容解析 | |||||||||||||||||||
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1. 課時(shí)內(nèi)容 導(dǎo)數(shù)的幾何意義、導(dǎo)數(shù)的概念及其幾何意義的綜合應(yīng)用. 2. 內(nèi)容解析 微積分學(xué)是人類思維的偉大成果之一,為研究變量和函數(shù)提供了重要的方法.導(dǎo)數(shù)是微積分的核心概念之一,有極其豐富的實(shí)際背景和廣泛的應(yīng)用.導(dǎo)數(shù)的幾何意義作為導(dǎo)數(shù)的概念的下位知識課,是學(xué)生掌握了上位知識——平均變化率、瞬時(shí)變化率以及導(dǎo)數(shù)的概念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步從“形”的角度理解導(dǎo)數(shù)的含義與價(jià)值,體會(huì)逼近、以直代曲和數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想方法.同時(shí),本節(jié)的學(xué)習(xí)也為下位知識——導(dǎo)數(shù)的計(jì)算以及導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ). 3.核心素養(yǎng):直觀想象、邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算. 基于以上分析,本課時(shí)的教學(xué)重點(diǎn):對導(dǎo)數(shù)的幾何意義的探究,及其在數(shù)學(xué)、實(shí)際問題中的應(yīng)用. |
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| 目標(biāo)與目標(biāo)解析 | |||||||||||||||||||
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1. 教學(xué)目標(biāo) (1)通過函數(shù)圖象直觀理解導(dǎo)數(shù)的幾何意義; (2)通過經(jīng)歷導(dǎo)數(shù)幾何意義的抽象概括過程,體會(huì)數(shù)形結(jié)合、以直代曲、極限思想; (3)會(huì)應(yīng)用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求曲線上某點(diǎn)處的切線方程. 2. 目標(biāo)解析 達(dá)成上述目標(biāo)的標(biāo)志: (1)通過研究從曲線的割線過渡到切線,從割線斜率過渡到切線斜率的過程,得到導(dǎo)數(shù)的幾何意義; (2)利用信息技術(shù)演示 (3)給定一個(gè)具體函數(shù)上某個(gè)已知點(diǎn)P( |
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| 教學(xué)問題診斷分析 | |||||||||||||||||||
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(一)已經(jīng)具備的基礎(chǔ) 從知識儲備上看,學(xué)生通過了對實(shí)例的分析,經(jīng)歷了由平均變化率過渡到瞬時(shí)變化率的過程,了解了導(dǎo)數(shù)概念的實(shí)際背景,知道瞬時(shí)變化率就是導(dǎo)數(shù),從數(shù)上體會(huì)了“逼近”的思想;同時(shí),學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了直線的斜率與直線方程的相關(guān)知識. 從學(xué)習(xí)能力上看,教學(xué)對象是高二理科班的學(xué)生,思維活躍,具有一定的想象能力和研究問題的能力.經(jīng)過高中近兩年的訓(xùn)練,學(xué)生逐步形成小組合作探究,代表上臺解釋概括總結(jié)的學(xué)習(xí)模式. (二)可能存在的困難 首先學(xué)生對切線認(rèn)識存在一定的思維定勢——“與曲線僅有一個(gè)公共點(diǎn)的直線是曲線的切線”,其次學(xué)生對導(dǎo)數(shù)幾何意義的認(rèn)知即找到數(shù)與形之間的聯(lián)系存在一定的困難. 基于以上分析,確定本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn):用運(yùn)動(dòng)變化、極限的觀點(diǎn)理解導(dǎo)數(shù)的幾何意義.在教學(xué)中借助信息技術(shù)工具,組織、引導(dǎo)學(xué)生通過圖象直觀觀察割線變化到切線的過程,感受“逼近”過程,以此降低學(xué)生對導(dǎo)數(shù)幾何意義的認(rèn)知難度,從而突破本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn). |
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| 教學(xué)支持條件分析 | |||||||||||||||||||
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為突破本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn),在教學(xué)中借助信息技術(shù)工具,使學(xué)生通過圖象直觀觀察割線變化到切線的過程,感受“逼近”過程,以此降低學(xué)生對導(dǎo)數(shù)幾何意義的認(rèn)知難度. 1、教法分析:“啟發(fā)探究式”教學(xué)法,教學(xué)中遵循教師主導(dǎo)、學(xué)生主體、探究主線,教師更多的是啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的思維. 2、學(xué)法指導(dǎo):(1)自主學(xué)習(xí) (2)合作學(xué)習(xí) (3)探究學(xué)習(xí) 3.教學(xué)媒體:PPT,GeoGebra |
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| 教學(xué)過程設(shè)計(jì) | |||||||||||||||||||
教學(xué)流程圖 (環(huán)節(jié)一)情境引入 問題1:求函數(shù) 第一步:求增量 第二步:求平均變化率 第三步:求瞬時(shí)變化率 前面我們以物理為背景,從“數(shù)”的角度研究了導(dǎo)數(shù),現(xiàn)在我們想從“形”的角度來解讀導(dǎo)數(shù),即導(dǎo)數(shù)的幾何意義. 【設(shè)計(jì)意圖】:由舊知引出問題,既復(fù)習(xí)了舊知,又啟發(fā)學(xué)生思考,引出本節(jié)課課題. (環(huán)節(jié)二)探索建構(gòu) 1.切線的定義 問題2:平均變化率 【學(xué)情預(yù)設(shè)】:平均變化率表示的是割線 師:這就是平均變化率( ![]() 【設(shè)計(jì)意圖】:以求導(dǎo)數(shù)的兩個(gè)步驟為依據(jù),從平均變化率的幾何意義入手,探索導(dǎo)數(shù)的幾何意義,抓住 ◆多媒體演示【動(dòng)畫1】: ![]() 學(xué)生自己拖動(dòng)點(diǎn) 【學(xué)情預(yù)設(shè)】:學(xué)生觀察【動(dòng)畫1】,類比得出一般曲線的切線 切線定義:在曲線y=f(x)上任取一點(diǎn)P(x,f(x)),如果當(dāng)P(x,f(x))沿著曲線y=f(x)無限趨近于點(diǎn) 【設(shè)計(jì)意圖】:讓學(xué)生在獲得直觀感知的基礎(chǔ)上,通過合作探索,親身經(jīng)歷一般曲線切線的發(fā)生、發(fā)展過程,上升理性思維,形成切線定義,體會(huì)“逼近”思想. 問題3:初中時(shí),我們怎樣定義圓的切線? 追問1:圓的切線定義適合于任意曲線嗎? 活動(dòng)1:小組合作列舉必修一中基本初等函數(shù)的圖象,探究圓的切線定義是否適合以上函數(shù)? 追問2:今天對切線的定義符合初中圓的切線定義嗎? 多媒體演示【動(dòng)畫2】:圓上點(diǎn) 演示點(diǎn)P從右邊沿著圓逼近點(diǎn) 【學(xué)情預(yù)設(shè)】:先感知后發(fā)現(xiàn),當(dāng) 【設(shè)計(jì)意圖】:帶著問題觀察動(dòng)畫,借助熟悉的圓中的某點(diǎn)處的割線和切線,學(xué)生更易感知當(dāng) 2.導(dǎo)數(shù)的幾何意義 問題:4:曲線上兩點(diǎn) 【學(xué)情預(yù)設(shè)】: 生:
![]() 問題5:你能發(fā)現(xiàn)導(dǎo)數(shù)的幾何意義嗎? 【學(xué)情預(yù)設(shè)】:生:函數(shù) 導(dǎo)數(shù)的幾何意義: 活動(dòng)2:小組討論利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義能幫助我們解決哪些函數(shù)問題?以f(x)= 【學(xué)情預(yù)設(shè)】:(1)求瞬時(shí)變化率.(2)求曲線上某點(diǎn)處的切線方程. 【設(shè)計(jì)意圖】:體會(huì)導(dǎo)數(shù)的幾何意義,抓住求導(dǎo)數(shù)的點(diǎn)與切點(diǎn)的聯(lián)系. (環(huán)節(jié)三)應(yīng)用拓展 3. 了解以直代曲思想 例1(課本例5):圖5.1-7表示人體血管中的藥物濃度解:血管中某一時(shí)刻藥物濃度的瞬時(shí)變化率,就是藥物濃度 如圖5.1-7,畫出曲線上某點(diǎn)處的切線,利用網(wǎng)格估計(jì)這條切線的斜率,可以得到此時(shí)刻藥物濃度瞬時(shí)變化率的近似值.作 活動(dòng)3:小組合作利用網(wǎng)格估t=0.2,0.4,0.6min時(shí),血管中藥物濃度的瞬時(shí)變化率 下表給出了藥物濃度瞬時(shí)變化率的估計(jì)值:
問題6:圖中哪條直線最貼近點(diǎn) ![]() ![]() 師:帶領(lǐng)學(xué)生利用信息技術(shù)工具將 以直代曲:在點(diǎn) 【設(shè)計(jì)意圖】:通過將曲線一點(diǎn)處的局部“放大、放大、再放大”的直觀方法,形象而逼真地再現(xiàn)“以直代曲”思想. 例2(課本例4):圖5.1-6是高臺跳水運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)員的重心相對于水面的高度隨時(shí)間變化的函數(shù) ![]() 活動(dòng)4:小組合作根據(jù)圖像,請描述、比較曲線 解:我們用曲線 (1)當(dāng) (2)當(dāng) (3)當(dāng) 從圖3.1-3可以看出,直線 問題7: 比較曲線 【設(shè)計(jì)意圖】:要求學(xué)生動(dòng)腦(審題)、動(dòng)手(畫切線)、動(dòng)口(討論),體會(huì)利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義及運(yùn)用導(dǎo)數(shù)來研究函數(shù)在某點(diǎn)附近的單調(diào)性,滲透“數(shù)形結(jié)合”的思想方法,運(yùn)用“以直代曲”的思想方法. 導(dǎo)函數(shù):y=f(x)的導(dǎo)函數(shù)f'(x)=y'= (環(huán)節(jié)四) 歸納總結(jié) 【設(shè)計(jì)意圖】:引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)知識并從中體會(huì)數(shù)學(xué)思想與方法,幫助學(xué)生建構(gòu)知識體系。 (環(huán)節(jié)五)目標(biāo)檢測 1.已知函數(shù) ![]() (第1題) (第2題) A. C. 2.如圖,函數(shù) 3.下面對函數(shù) A. B. C. D. 【設(shè)計(jì)意圖】:檢測本課時(shí)目標(biāo)的達(dá)成情況 (環(huán)節(jié)六)分層作業(yè) A組 感受 理解 1.(1)求曲線 (2)求曲線 點(diǎn)((3)課本71頁第10題. B組 思考 運(yùn)用 2.(1)課本71頁第11,12題 (2)閱讀•理解:收集有關(guān)微積分創(chuàng)立的時(shí)代背景和牛頓、萊布尼茲的資料. 【設(shè)計(jì)意圖】:尊重個(gè)體差異并努力減輕他們學(xué)習(xí)上的壓力,讓學(xué)困生“吃得了”、中等生“吃得好”、優(yōu)等生“吃得飽”.給他們嘗試成功的機(jī)會(huì),讓他們樹立自信心. 六.教學(xué)板書設(shè)計(jì)
課后反思:
3. 例題及其活動(dòng)目的是使學(xué)生體會(huì)“以直代曲”的方法在解決問題中的作用,加深學(xué)生對導(dǎo)數(shù)幾何意義的理解、掌握和應(yīng)用,同時(shí)注意將導(dǎo)數(shù)多方面的意義聯(lián)系起來,有效突破難點(diǎn).課堂中學(xué)生數(shù)學(xué)符號的表達(dá)及數(shù)形結(jié)合的水平、讀圖的水平還需提高,希望在以后的教學(xué)中不斷提高自己的教學(xué)理念,讓學(xué)生有效的“動(dòng)”起來. |
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