一致连续性概念的教学探讨与反思

工作报告 |

时间:

2021-07-08 10:04:06

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总结出其本质——不要求存在公共的δ,使得函数在每一点连续、区间上各点之间的连续性不需要进行比较,这是“自扫门前雪”,也正是逐点连续,还是函数在区间上局部性质的本义。那么,我们要研究区间上函数的整体性质需要什么样的连续性呢?

基于几何直观的教学,有助于学生对抽象概念本质的理解,“看图识字”可以使学生记得牢,学得活。

第二环节:引出定义。

定义:设函数y=f(x)为定义在区间上的函数。若对任意ε>0,存在δ=δ(ε)>0,使得对任何x■,x■∈I,只要x■-x■<δ,就有f(x■)-f(x■)<ε.

PPT演示(几何直观)“不一定连续”:

如果函数剧烈震荡,非常“陡”,或者函数曲线几乎垂直于x轴时,将导致δ=■{δ(ε,x)}=0,此时函数不一致连续。

定义:(不一致连续)设函数y=f(x)为定义在区间上的函数,若存在ε■>0,对任意δ>0,存在x■,x■∈I,虽然x■-x■<δ,但f(x■)-f(x■)≥ε■.

第三环节:定义运用。

例1.证明函数y=■在[0,+∞)上是一致连续的。

本例借助几何直观,寻求■{δ(ε,x)},有助于学生掌握公共的δ的取法。

例2.证明函数y=■在(0,1)上不一致连续(尽管其在(0,1)上逐点连续)。

第四环节:课堂小结。

教师总结:本节课学习了一致连续的概念,通过与逐点连续的类比,我们得到:(1)一致连续必连续,反之不成立(见例2);(2)一致连续是函数在区间上的整体性质,而逐点连续是局部性质。

在今后的学习中我们将看到一致连续所发挥的重要作用,如在函数的可积理论、积分(弧长公式)、函数序列以及含参变量积分等一系列问题的证明过程中,一致连续都起到了重要作用,没有这个概念,这些结论都无法得到。

三、教学反思

荷兰数学教育家弗赖登塔尔认为学习数学的目的不是一成不变的,在不同的社会背景下,所需达到的目的也不同,他总结了五点:①掌握数学的整个体系;②学会数学的实际应用;③数学作为思维的训练;④数学作为筛选的工具;⑤培养解决问题的能力。由于授课对象为师范生,我们将课程定位在思维训练与培养解决问题的能力上,因此,在进行教学设计时,我们更注重思维发生的过程,重视一致连续性概念的形成过程,结合几何直观,激发学生的学习兴趣,使得抽象问题形象化,让学生充分体现数学的应用价值与思维价值。

(一)教学方法反思

本次课主要采用问题驱动结合讲授法进行教学,以恰当的问题为纽带,结合几何直观,给学生创设自主探究、合作交流的空间,指导学生类比探究形成一致连续性概念,引导学生经历数学知识再发现的过程,让学生在参与中获取知识,发展思维。

从课堂反馈来看,学生在问题链的引导下,能够主动思考并回答问题,一致连续的概念在解决问题的过程中被发现、被吸收、被应用。此外,师生、生生共同解决问题的过程也是师生情感交流、融洽课堂气氛的过程。不过,更为理想的状态是能让学生自己发现并提出问题,而不是由教师“包办”其思维与推理,使得学生囿于设定好的问题与情境之中。另一方面,要引导学生提出触及概念本质的问题,避免天马行空不着边际的发散思维,从而降低课堂的有效性,这是采用问题驱动教学法尤其需要引起注意的地方,也促使我在今后的教学中不断反思与改进。

(二)教学过程反思

整个教学过程体现了教为主导,学为主体。课堂围绕教学重点展开,教学目标得到了实现,难点得到了化解。另一方面,通过学生的学习活动与教师的教学活动,总结了今后值得注意与改进的地方,具体分析如下。

1.教学目标。本课的教学目标是使学生理解一致连续与逐点连续的区别与联系;掌握利用定义验证函数的一致连续性;提高类比归纳、抽象概括、联系与转化的思维能力。从课堂实施情况看,借助几何直观,提出问题之后,学生能通过与逐点连续定义的类比归纳出一致连续性的本质,进而抽象出其ε-δ定义,并运用定义证明函数的一致连续性。总之,本课的教学目标得到了实现。

2.教学重难点。本课的重点是一致连续性概念,难点是一致连续与逐点连续的区别与联系。利用定义验证函数在区间上的一致连续性,从课堂实施情况看,教学过程紧紧围绕教学重点展开,从问题提出→引出定义→定义应用→课堂小结,环环相扣,凸显重点,化解难点,学生对一致连续这一抽象概念有了较好的理解。数学分析中几个“一致性”概念都是比较抽象的、不易理解的,“一致连续”是学生遇到的第一个“一致性”概念,因此在本次课中,学生顺利跨越了这“第一道坎”,这为后续课程的学习打下了良好的基础。

3.学生的学习活动。思维活跃,积极思考教师提出的问题,充分调动自己的原有知识解决问题,主动参与讨论、交流。不过,在运用定义证明函数的一致连续性时,部分学生对δ的选取无从下手,尽管知道利用反推的方法进行δ的选取,但在不等式放缩时遇到了问题,无法顺利使用一些常用的技巧,这与学生原有的基础有关,也与课后练习不够有关。

4.教师的教学活动。精心设计问题,引导学生思考、讨论,对学生的回答给予了肯定与鼓励,注重保护学生的积极性。教学基本是在教师的问题引导下,以学生的主动探究为主,一步一步接近概念,教师对课堂的调控有自己的考虑,做到了有计划、有目的的进行教学。但整个教学过程中,学生循着教师的思路考虑问题,没有自己提出问题,课堂活动止于教师问、学生答,在今后的教学中应当注意培养学生发现问题的能力,给学生创造提出问题的机会和时间,培养其创新能力。

日本著名数学教育家米山国藏指出:“作为知识的数学出校门不到两年可能就忘了,唯有深深铭记在头脑中的是数学的精神、数学的思想、研究的方法和着眼点等,这些随时随地发生作用,使他们终身受益。”这与Freudenthal的教育理念相契合,是我们进行教学设计与实施教学的基本理念,希望学生能从课堂中切身感受到“冰冷的”定义定理之下藏着的“火热的”思考,将数学作为思维的训练工具,培养其发现问题、分析问题、解决问题的能力。另一方面,由于授课对象为师范方向的学生,他们当中的大部分日后将会走上讲台,传道、授业、解惑,因此掌握数学知识的本质与背景、深刻理解其思想与方法就显得更为重要了。

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