一、函数内容处理方式的分析在整个中学阶段,函数的学习始于义务教育阶段,而系统的学习则集中在高中的起始年级。与以往相比,课程标准关于函数内容的要求发生了比较大的变化。 1. 强调函数背景及对其本质的理解无论是引入函数概念,还是学习三类函数模型,课程标准都要求充分展现函数的背景,从具体实例进入知识的学习。以往教材中,将函数作为一种特殊的映射,学生对于函数概念的理解建立在对映射概念理解的基础上。学生既要面对同时出现的几个抽象概念:对应、映射、函数,还要理清它们之间的关系。实践表明,在高中学生的认知发展水平上,理解这些抽象概念及其相互之间的关系存在很大困难。而从函数的现实背景实例出发,加强概念的概括过程,更有利于学生建立函数概念。一方面,丰富的实例既是概念的背景又是理解抽象概念的具体例证;另一方面,在实例营造的问题情境下,学生能充分经历抽象概括的过程,理解概念内涵。2.加强函数思想方法的应用函数是刻画现实世界变化规律的重要数学模型。因此,函数在现实世界中有着广泛的应用。加强函数的应用,既突出函数模型的思想,又提供了更多的应用载体,使抽象的函数概念有更多的具体内容支撑。比如,新增加的内容“不同函数模型的增长”和“二分法”,前者通过比较函数模型的增长差异,使学生能够更深刻地把握不同函数模型的特点,在面对简单实际问题时,能根据它们的特点选择或建立恰当的函数模型反映实际问题中变量间的依赖关系;后者充分体现了函数与方程之间的联系,它是运用函数观点解决方程近似解问题的方法之一,通过二分法的学习,能使学生加深对函数概念本质的理解,学会用函数的观点看待和解决问题,逐渐形成在不同知识间建立联系的意识。二、函数内容编写的基本想法函数的内容包括:函数概念及其性质,基本初等函数(Ⅰ),函数与方程,函数模型及其应用。以理解函数概念本质为线索,既可以将这些内容有机地组织为一个整体,又可以让学生以它们为载体,逐步深入地理解函数概念1.内容组织的线索:函数概念本质的理解函数概念并非直接给出,而是从背景实例出发采用归纳式的教材组织形式引入。由于函数概念的高度抽象性,学生真正理解函数概念需要一个漫长的过程,需要在不同层次上、从不同角度给学生提供理解和巩固函数概念的机会。首先,在分析典型实例的共同特征的基础上概括出函数定义后,通过讨论函数的表示、基本性质初步理解函数。它们分别是从函数的表现形式和变化规律两个方面丰富对函数概念的认识。然后,以三类基本初等函数为载体巩固函数概念,在学习了函数定义、基本性质之后,从一般概念的讨论进入到具体函数的学习。指数函数、对数函数和幂函数的概念及其性质都是一般函数概念及性质的具体化。以一类具体函数为载体,在一般函数概念的指导下对其性质进行研究,体现了“具体──抽象──具体”的过程,是函数概念理解的深化。最后,从应用的角度再一次巩固并提升对函数的理解。对一个概念真正理解的一个判断标准就是看看是否可以运用概念解决问题。教材最后安排函数的应用,包括二分法、不同函数模型的增长差异以及建立函数模型解决实际问题,就是期望学生能在“用”的过程中提高对函数概念的理解。2.突破难点的主要方法:显化过程,加强联系函数概念的理解贯穿了函数内容学习的始终,同时它也是教与学的一个难点,在教材编写中应采用什么方法突破这个难点,帮助学生更好地理解函数概念?对于形成函数这样抽象的概念,应该让学生充分经历概括的过程。概括就是把对象或关系的某些共同属性区分和固定下来。这就要求我们在编写教材时充分展示概括过程,并要充分调动学生的理性思维,引导他们积极主动地观察、分析和概括。教材选择了三个有一定代表性的实例,先运用集合与对应的语言详细地分析前两个实例中变量间的依赖关系,给学生以如何分析函数关系的示范,然后要求学生仿照着自己给出第三个实例的分析,最后通过“思考”提出问题,引导学生概括三个实例的共同属性,建立函数的概念。在这样一个从具体(背景实例)到抽象(函数定义)的过程中,学生通过自己的思考从分析单个实例上升到概括一类实例具有的共同特征,更能理解概念内涵。作为中学数学的核心概念,函数与中学数学的许多概念都有内在联系,这种联系性为理解函数概念提供了众多的角度和机会,因此加强函数与其他数学知识的联系是函数概念教学的内在要求。例如,函数有多种表示方法,加强不同表示法之间的联系和转换,使学生学会在面临一个具体问题时能根据问题的特点灵活选择表示的方法,就是促进理解的一个手段。教材通过例题给出高一某班三位同学在六次测试中的成绩及相应的班平均分的数据,要求分析三位同学的学习情况。解决这个问题的关键就是根据函数的表格表示法与图象表示法的特点,将表格表示转化为图象表示。又如,函数与现实生活有着密切的联系,所以在编写教材时注重加强函数与现实生活的联系,像由背景实例引入概念,在例题和习题中安排一定量的应用问题(碳14的衰减,地震震级,溶液的酸度等)都体现了函数与实际生活的外部联系。再如,从运用函数观点解决方程问题的角度介绍二分法,体现出函数与方程间的联系等等。三、函数内容编写中的几个关键问题1.实例如何选择无论是加强概念背景,还是突出知识的联系与应用,能达到很好效果的重要因素就是要选择合适的实例。那么,如何选择实例才能有助于学生的学习呢?对于起到不同作用的背景实例和应用实例,标准并不完全相同。但总的来说,一是实例的背景知识应该尽量简单,这样可以避免因背景的复杂性而影响对数学知识本身的理解;二是实例应丰富,这样有利于全面、准确地理解知识,不会产生偏差;三是实例应贴近学生生活、具有一定的时代性,这样才会引起学生的共鸣,激发学习的兴趣。比如,介绍函数概念时,教材选择了用解析式表示炮弹飞行的问题、用图象表示南极臭氧空洞的问题、用表格表示恩格尔系数的问题,第一个问题是学生在物理中就很熟悉的,后两个问题是日常生活中经常提及的,背景相对来说比较简单,学生就不会因为需要了解过多的背景知识而冲淡对函数概念的学习。而且重要的是,这样的三个问题包括了不同的函数表现形式,利用它们概括函数概念,就可以消除初中学习中可能存在的一些认识偏差,使学生认识到无论表示形式如何,只要对于每一个x,都有一个y与之对应,就是函数,而这正是函数的本质特征。再如,根据汽车票价制定规则写出票价和里程间的解析式,并利用解析式为售票员制作出我们在汽车上经常看到的“阶梯形票价表”这类问题,贴近学生生活并具有现实的应用价值,能引发学生的兴趣和学习的积极性。2.概念如何展开对于突破函数概念这个难点,可以在整段函数内容的学习中采用显化过程、加强联系的方法。那么具体地,在从三个方向巩固函数概念理解时,如何展开像函数的单调性、二分法这些概念,才能让学生掌握它们,从而达到巩固理解函数概念的目的呢?函数的性质就是研究函数的变化规律,这种规律最直观的获得来自于图象,图象的上升、下降就是单调性。问题在于如何帮助学生从几何直观上升到严格的数学定义。同样地,二分法也需要经历一个由直观认识到数学定义的过程。为此,就需要将直观到严格数学定义的过程划分成几个层次,为学生搭建认识的台阶,使他们逐步地获得概念。比如,介绍函数单调性时,首先给出一次函数和二次函数的图象,观察它们的图象特征,即上升或下降;然后用问题“如何描述函数图象的‘上升’‘下降’呢”引导学生用自然语言描述出图象特征;最后思考“如何利用解析式f(x)=x2描述‘随着x的增大,相应的f(x)随着减小’……”,将自然语言的描述转化成数学符号语言的描述,并一般化得到单调性的数学定义。通过这样的三步,利用数形结合的方法展开单调性的概念,既有助于学生通过自己的努力获得概念,而且也从数和形两个方面理解了概念。3.函数内容中使用信息技术的点及方式在数学课程中使用信息技术已经毋庸置疑,同样地,信息技术的使用也是教材编写中最为关注的问题之一。那么,在函数中有哪些适合使用信息技术的内容,如何使用,以及在教材中使用的方式是怎样的?信息技术具有强大的图象功能、数据处理功能和良好的交互环境,利用这些优势,在函数这部分内容中可以使用信息技术的点主要有:求函数值、做函数图象、研究函数性质、拟和函数等。运用常见的一些软件,如excel、几何画板等就可以轻松地作出函数图象,这在讨论不同函数模型增长差异时发挥很大作用,从几幅图就能直观发现增长的差异;运用计算器可以解决二分法中计算量大的问题,从而将更多精力关注到二分法的思想上,认识到函数和方程间的联系;而计算机的交互环境则为学生的自主探究提供了强有力的平台,丰富了学习方式,如讨论指数、对数函数性质时,可以充分演示出图象的动态变化过程,这样就能在变化中寻求“不变性”,发现函数具有的性质。教材编写时一方面在适合使用信息技术的地方给予提示,如“可以用计算机……”等;另一方面通过拓展栏目详细地介绍一些信息技术应用的专题,如“用计算机绘制函数图象”重点介绍使用常用软件做函数图象的方法,“借助信息技术探究指数函数的性质”给出探究的情境,要求学生亲自利用信息技术发现规律,“收集数据并建立函数模型”介绍了如何用信息技术拟合函数,等等。通过这些方式,可以为教师和学生提供使用信息技术的机会和空间。
函数是数学的重要的基础概念之一。进一步学习的,包括、微分学、积分学、乃至等高等学校开设的课程,无一不是以函数作为基本概念和研究对象的。其他学科如物理学等学科也是以函数的基础知识作为研究问题和解决问题的工具。函数的教学内容蕴涵着极其丰富的辩证思想,是对学生进行观点教育的好素材。函数的思想方法也广泛地诊透到中学数学的全过程和其他学科中。函数是中学数学的主体内容。它与中学数学很多内容都密切相关,初中代数中的“函数及其图象”就属于函数的内容,中的、、是函数内容的主体,通过这些函数的研究,能够认识函数的性质、图象及其初步的应用。后续内容的极限、初步知识等都是函数的内容。数列可以看作整标函数,等差数列的通项反映的点对(n,an)都分布在直线y=kx+b的图象上,等差数列的前n项和公式也可以看作关于的关系式,的内容也都属于类型的整标函数。中学的其他数学内容也都与函数内容有关。函数在中学教材中是分三个阶段安排的。第一阶段是在初中代数课本内初步讨论了函数的概念、函数的表示方法以及函数图象的绘制等,并具体地讨论、、、等最简单的函数,通过计算函数值、研究、、、的慨念和性质,理解函数的概念,并用描点法可以绘制相应函数图象。新课本函数一章以及本书的第四章的内容是中学函数教学的第二阶段,也就是函数概念的再认识阶段,即用集合、映射的思想理解函数的一般定义,加深对函数概念的理解,在此基础上研究了、、等的概念、图象和性质,从而使学生在第二阶段函数的学习中获得较为系统的函数知识,并初步培养了学生的函数的应用意识,为今后学习打下良好的基础。第二阶段的主要内容在本章教学中完成。第三阶段的函数教学是在高中三年级数学的限定选修课中安排的,理科限定选修内容有极限、导数、积分,文科和实科限定选修内容有极限与导数,这些内容是函数及其应用研究的深化和提高,也是进一步学习和参加工农业生产需要具备的基础知识。
2017大学数学论文范文
由于特殊函数是数学分析中的一种重要工具,因此特殊函数的学习及应用非常重要。但是特殊函数往往不是用一种方法就能解决的,它是多种方法的灵活运用,也是各种思想方法的集中体现,因此难度较大。下面是我整理的关于几类特殊函数的性质及应用的数学论文范文,欢迎大家阅读。
几类特殊函数的性质及应用
【摘要】本文将对数学分析中特殊函数,诸如伽玛函数、贝塔函数贝塞尔函数等超几何数列函数,具有特殊的性质和特点,在现实中得到大量的运用的函数。本文主要以简单介绍以上三种特殊函数性质,及其在其它领域的应用,诸如利用特殊函数求积分,利用特殊函数解相关物理学问题。本文首先以回顾学习几类常见特殊函数概念、性质,从而加深读者理解,然后以相关实例进行具体分析,从而达到灵活应用的目的。
【关键词】特殊函数;性质;应用;伽马函数;贝塔函数;贝塞尔函数;积分
1.引言
特殊函数是指一些具有特定性质的函数,一般有约定俗成的名称和记号,例如伽玛函数、贝塔函数、贝塞尔函数等。它们在数学分析、泛函分析、物理研究、工程应用中有着举足轻重的地位。许多特殊函数是微分方程的解或基本函数的积分,因此积分表中常常会出现特殊函数,特殊函数的定义中也经常会出现积分。传统上对特殊函数的分析主要基于对其的数值展开基础上。随着电子计算的发展,这个领域内开创了新的研究方法。
由于特殊函数是数学分析中的一种重要工具,因此特殊函数的学习及应用非常重要。本文归纳出特殊函数性质、利用特殊函数在求积分运算中的应用、特殊函数在物理学科方面的应用,利用Matlab软件画出一些特殊函数的图形,主要包含内容有:定义性质学习,作积分运算,物理知识中的应用,并结合具体例题进行了详细的探究和证明。
特殊函数定义及性质证明
特殊函数学习是数学分析的一大难点,又是一大重点,求特殊函数包含很多知识点,有很多技巧,教学中可引导学生以探究学习的方式进行归纳、总结;一方面可提高学生求函数极限的技能、技巧;另一方面也可培养学生的观察、分析、归类的能力,对学生的学习、思考习惯,很有益处。
特殊函数性质学习及其相关计算,由于题型多变,方法多样,技巧性强,加上无固定的规律可循,往往不是用一种方法就能解决的,它是多种方法的灵活运用,也是各种思想方法的集中体现,因此难度较大。解决这个问题的途径主要在于熟练掌握特殊函数的特性和一些基本方法。下面结合具体例题来探究特殊函数相关性质及应用。
2.伽马函数的性质及应用
伽马函数的定义:
伽马函数通常定义是:这个定义只适用于的区域,因为这是积分在t=0处收敛的条件。已知函数的定义域是区间,下面讨论Г函数的两个性质。
Г函数在区间连续。
事实上,已知假积分与无穷积分都收敛,则无穷积分在区间一致收敛。而被积函数在区间D连续。Г函数在区间连续。于是,Г函数在点z连续。因为z是区间任意一点,所以Г函数在区间连续。
,伽马函数的递推公式
此关系可由原定义式换部积分法证明如下:
这说明在z为正整数n时,就是阶乘。
由公式(4)看出是一半纯函数,在有限区域内的奇点都是一阶极点,极点为z=0,-1,-2,...,-n,....
用Г函数求积分
贝塔函数的性质及应用
贝塔函数的定义:
函数称为B函数(贝塔函数)。
已知的定义域是区域,下面讨论的三个性质:
贝塔函数的性质
对称性:=。事实上,设有
递推公式:,有事实上,由分部积分公式,,有
即
由对称性,
特别地,逐次应用递推公式,有
而,即
当时,有
此公式表明,尽管B函数与Г函数的定义在形式上没有关系,但它们之间却有着内在的联系。这个公式可推广为
由上式得以下几个简单公式:
用贝塔函数求积分
例
解:设有
(因是偶函数)
例贝塔函数在重积分中的应用
计算,其中是由及这三条直线所围成的闭区域,
解:作变换且这个变换将区域映照成正方形:。于是
通过在计算过程中使用函数,使得用一般方法求原函数较难的问题得以轻松解决。
贝塞尔函数的性质及应用
贝塞尔函数的定义
贝塞尔函数:二阶系数线性常微分方程称为λ阶的贝塞尔方程,其中y是x的未知函数,λ是任一实数。
贝塞尔函数的'递推公式
在式(5)、(6)中消去则得式3,消去则得式4
特别,当n为整数时,由式(3)和(4)得:
以此类推,可知当n为正整数时,可由和表示。
又因为
以此类推,可知也可用和表示。所以当n为整数时,和都可由和表示。
为半奇数贝塞尔函数是初等函数
证:由Г函数的性质知
由递推公式知
一般,有
其中表示n个算符的连续作用,例如
由以上关系可见,半奇数阶的贝塞尔函数(n为正整数)都是初等函数。
贝塞尔函数在物理学科的应用:
频谱有限函数新的快速收敛的取样定理,.根据具体问题,利用卷积的方法还可以调节收敛速度,达到预期效果,并且计算亦不太复杂。由一个函数的离散取样值重建该函数的取样定理是通信技术中必不可少的工具,令
称为的Fourier变换。它的逆变换是
若存在一个正数b,当是b频谱有限的。对于此类函数,只要取样间隔,则有离散取样值(这里z表示一切整数:0,)可以重建函数,
这就是Shannon取样定理。Shannon取样定理中的母函数是
由于Shannon取样定理收敛速度不够快,若当这时允许的最大取样间隔特征函数Fourier变换:
以下取样方法把贝塞尔函数引进取样定理,其特点是收敛速度快,且可根据实际问题调节收敛速度,这样就可以由不太多的取样值较为精确地确定函数。
首先建立取样定理
设:
其中是零阶贝塞尔函数。构造函数:
令
经计算:
利用分部积分法,并考虑到所以的Fourier变换。
通过函数卷积法,可加快收敛速度,使依据具体问题,适当选取N,以达到预期效果,此种可调节的取样定理,计算量没有增加很多。取:
类似地
经计算:
经计算得:
则有:设是的Fourier变换,
记则由离散取样值
因为,故该取样定理收敛速度加快是不言而喻的,通过比较得,计算量并没有加大,而且N可控制收敛速度。
例,利用
引理:当
当
因为不能用初等函数表示,所以在求定积分的值时,牛顿-莱布尼茨公式不能使用,故使用如下计算公式
首先证明函数满足狄利克雷充分条件,在区间上傅立叶级数展开式为:
(1)
其中
函数的幂级数展开式为:
则关于幂级数展开式为: (2)
由引理及(2)可得
(3)
由阶修正贝塞尔函数
其中函数,且当为正整数时,取,则(3)可化为
(4)
通过(1)(4)比较系数得
又由被积函数为偶函数,所以
公式得证。
3.结束语
本文是关于特殊函数性质学习及其相关计算的探讨,通过对特殊函数性质的学习及其相关计算的归纳可以更好的掌握特殊函数在日常学习中遇到相关交叉学科时应用,并且针对不同的实例能够应用不同的特殊函数相关性质进行证明、计算,从而更加简洁,更加合理的利用特殊函数求解相关问题。有些特殊函数的应用不是固定的,它可以通过不止一种方法来证明和计算,解题时应通过观察题目结构和类型,选用一种最简捷的方法来解题。
参考文献:
[1] 王竹溪.特殊函数概论[M].北京大学出版社,,90-91.
[2] 刘玉琏.数学分析讲义(下册)[M].高等教育出版社,2003,331.
[3] 刘玉琏.数学分析讲义(下册)[M].高等教育出版社,2003,331.
[4]王坤.贝塔函数在积分计算中的应用.[J]科技信息,2012(34)
[5] 王纪林.特殊函数与数学物理方程[M].上海交通大学出版社,2000,96-98.
[6] 陶天方.由特殊函数表达的快速取样定理 [J]. 上海大学学报(自然科学版),1997,8(4):368-371.
[7]饶从军,王成.让数学建模活动促进数学教学改革[J].中央民族大学学报(自然科学版),2004,2.
[8]赵宜宾.一类特殊函数定积分的求解[J].防灾技术高等专科学校学报,2010,1(3):38-39.
[9]董林.降次公式的探究—兼论一个猜想的证明[J].教学通报,.
[10] 李德新.利用对称原理计算定积分的三种方法[J].高等数学研究,2004,7(6):41—42.
[11]翟忠信,龚东山.高等数学的教与学[J].高等理科教育,2004(6):29—34.
[12]胡淑荣. 函数及应用[J]. 哈尔滨师范大学学报.2002,18(4):12~15.
一、函数的起源(产生) 十六、十七世纪,欧洲资本主义国家先后兴起,为了争夺霸权,迫切需要发展航海和军火工业。为了发展航海事业,就需要确定船只在大海中的位置,在地球上的经纬度;要打仗,也需知道如何使炮弹打的准确无误等问题, 这就促使了人们对各种“运动”的研究,对各种运动中的数量关系进行研究,这就为函数概念的产生提供了客观实际需要的基础。 十七世纪中叶,笛卡儿(Descartes)引入变数(变量)的概念,制定了解析几何学,从而打破了局限于方程的未知数的理解;后来,牛顿( Newton)、莱布尼兹(Leibniz)分别独立的建立了微分学说。这期间,随着数学内容的丰富,各种具体的函数已大量出现,但函数还未被给出一个一般的定义。牛顿于 1665年开始研究微积分之后,一直用“流量”( fluent)一词来表示变量间的关系。 1673年,莱布尼兹在一篇手稿里第一次用“函数”( fluent)这一名词,他用函数表示任何一个随着曲线上的点的变动而变动的量。(定义1)这可以说是函数的第一个“定义”。例如,切线,弦,法线等长度和横、纵坐标,后来,又用这个名词表示幂,即表示 x , x2, x3,…。显然,“函数”这个词最初的含义是非常的模糊和不准确的。 人们是不会满足于这样不准确的概念,数学家们纷纷对函数进行进一步讨论。 二、函数概念的发展与完善⒈以“变量”为基础的函数概念 在 1718年,瑞士科学家,莱布尼兹的学生约翰·贝奴里(Bernoulli,Johann)给出了函数的明确定义:变量的函数是由这些变量与常量所组成的一个解析表达式。(定义2)并在此给出了函数的记号φx。这一定义使得函数第一次有了解析意义。 十八世纪中叶,著名的数学家达朗贝尔 (D’Alembert)和欧拉( Euler)在研究弦振动时,感到有必要给出函数的一般定义。达朗贝尔认为函数是指任意的解析式,在 1748年欧拉的定义是:函数是随意画出的一条曲线。(定义 3)在此之前的 1734年,欧拉也给出了一种函数的符号f(x),这个符号我们一直沿用至今。 实际上,这两种定义(定义 1和定义 2)就是现在通用的函数的两种表示方法:解析法和图像法。后来,由于富里埃级数的出现,沟通了解析式与曲线间的联系,但是用解析式来定义函数,显然是片面的,因为有很多函数是没有解析式的,如狄利克雷函数。 1775年,欧拉在《微分学原理》一书的前言中给出了更广泛的定义:如果某些变量,以这样一种方式依赖与另一些变量,即当后面这些变量变化时,前面这些变量也随之而变化,则将前面的变量称为后面变量的函数。(定义 4)这个定义朴素地反映了函数中的辨证因素,体现了“自变”到“因变”的生动过程 ,但未提到两个变量之间的对应关系,因此它并未反映出真正意义上的科学函数概念的特征,只是科学的定义函数概念的“雏形”。 函数是从研究物体运动而引出的一个概念,因此前几种函数概念的定义只是认识到了变量“变化”的关系,如自由落体运动下降的路程,单摆运动的幅角等都可以是看成时间的函数。很明显,只从运动中变量“变化”观点来理解函数,对函数概念的了解就有一定的局限性。如对常值函数 ,不解释 十九世纪初,拉克若斯( Lacroix)正式提出只要有一个变量依赖另一个变量,前者就是后者的函数。 1834年 ,俄国数学家罗巴契夫斯基(Лобачевский)进一步提出函数的定义: x的函数是这样的一个数,它对于每一个 x都有确定的值,并且随着 x一起变化,函数值可以由解析式给出,这个条件提供了一种寻求全部对应值的方法,函数的这种依赖关系可以存在,但仍然是未知的。(定义 5)这实际是“列表定义”,好像有一个“表格”,其中一栏是 x值,另一栏是与它相对应的 y值。这个定义指出了对应关系(条件)的必要性,把函数的“对应”思想表现出来,而“对应”概念正是函数概念的本质与核心。 十九世纪法国数学家柯西( Cauchy)更明确的给出定义:有两个互相联系的变量,一个变量的数值可以在某一范围内任意变化,这样的变量叫做自变量,另一个变量的数值随着自变量的数值而变化,这个变量称为因变量,并且称因变量为自变量的函数。(定义 6) 1829年 ,狄利克雷( Dirichlet)给出了所谓狄利克雷函数: y=1 当 x为有理数时; y=0 当 x为无理数时。这个函数并不复杂,但不能用解析式来表示,这一思想的提出,正是数学由过去的研究“算”到以后研究“概念、性质、结构”的转变的开端。 1837年他对函数下的定义是:在某个变化过程中,有两个变量 x和 y。如果对于 x在某一范围内的每一个确定的值,按照某个对应关系, y都有唯一确定值和它对应,则 y称为 x的函数; x称为自变量。(定义 7)这个定义的优点是直截了当地强调与突出了“对应”关系,抓住了概念的本质属性,只须有一个法则存在,使得这个函数定义域中的每一个值有一个确定的 y值和它对应就行了,不管这个法则是公式或图像或表格或其他形式;其缺点是把生动的函数变化思想省略和简化掉了。 ⒉以“集合”为基础的函数概念 函数的概念是随着数学的发展而发展的。函数的定义在数学的发展过程中,不断的改进,不断的抽象,不断的完善。十九世纪七十年代,德国数学家康托( )提出了集合论。进入二十世纪后,伴随着集合论的发展,函数的概念也取得了新的进展,它终于摆脱了数域的束缚向更广阔的研究领域扩大,使概念获得了现代化。 二十世纪初美国数学家维布伦( Weblan)给出了函数的如下定义:若在变量 y的集合与另一变量 x的集合之间,有这样的关系成立,即对 x的每一个值,有完全确定的 y值与之对应,则称 y是变量 x的函数。(定义 8)从这个定义开始,函数概念已把基础建立在集合上面,而前七个定义则是把基础建立在变量(数)上的。 随着时间的推移,函数便被明确的定义为集合之间的对应关系,其定义是: A和 B是两个集合,如果按照某种对应关系,使 A的任何一个元素在 B中都有唯一的元素和它对应,这样的对应关系成为从集合 A到集合 B的函数。(定义 9)此定义根据映射的概念,用“映射”观点建立函数概念,其又可叙述为:从集合 A到集合 B的映射 f: A→ B称为集合 A到集合 B的函数,简称函数 f 。(定义 10)以上三个定义,已打破数域的束缚,将集合中的元素改为抽象的,可以是数,也可以不是数,而是其它一切有形或无形的东西,如 X是所有三角形的集合, Y是所有圆的集合,则 f 可以是把每一个三角形映射成它的外接圆的映射。 对新函数定义可以这样理解:函数是一个对应(规则),对于某一范围(集合)的元素,按照这个对应(规则)确定另一个元素。这样函数概念从狭义的“变化”观点转化到较广义的“对应”观点,函数即是一个对应(规则)。 对函数概念用“对应”(“规则”)来理解比起最初阶段虽然揭示出了函数概念的实质,但它还不符合我们最低限度地使用未被定义的术语的意图。因为什么叫“对应”和怎样理解“规则”还需要定义,例如规则不同,那么是否函数也不同呢?如f(x)=x与f(x)=(1+x)-1当然是不同的规则但却定义了同一函数。 为了解决这一矛盾,二十世纪初,特别是在六十年代以后,广泛采用只涉及“集合”这一概念的函数定义,而集合作为原始概念是不予定义的,这样的定义是:设 A、 B是任意两个集合, f是笛卡儿集 A× B的一个子集,满足:①对任意的 a ∈ A,存在一个 b∈B,使得 (a,b)∈ f,②若 (a,b)∈ f, (a,c)∈ f则 b=c。则称 f为 A到 B的一个函数。记作 f:A→B。(定义11)这个定义利用“关系”这个概念,便给出了只涉及原始概念“集合”的函数的一般定义,即不需要用到“对应”,又避免了对“规则”的解释,只要集合理论适用一切数学领域,这样给出的函数定义总是适用的。它可称的上是最现代的定义了。 到此,“函数”最完善的定义(定义 11)已给出,作为数学中最基本的概念之一,已把基础直接建立在集合上面,即把函数看作是从一个集合到另一个集合的对应,它和“映射”实际上是一回事。 三、新旧两种定义的比较 比较新定义(把以集合为基础的函数定义称为新的定义方式,而以变量(数)为基础的定义称为旧的定义方式。)和旧定义,它们之间有两个重要的区别: ⑴旧定义是建立在“变量”这个基本概念上的,而新定义则建立在“集合”这个基本概念上。什么是变量呢?通常把它理解为在选定一个单位以后,可加以度量的东西,如长度、质量、时间之类,这种理解一方面太疏于笼统,只能通过举例来说明,而难于加以精确化;另一方面,由于涉及大小关系,嫌过于狭窄,无法体现应用上的普遍性。其次,即使什么是“量”的问题不存在,作为变量,它须在某一范围取值(不一定是数值),这一定范围实际上就是事先得假定的一个集合 A(它构成函数的定义域),所谓“变量取值 a”,实质上就是“ a属于 A”的一种变相迂回的说法。可见,在变量的概念中已蕴含集合的思想。 ⑵旧定义中以“因变量”为函数,而新定义中则以“对应关系”为函数。函数概念的实质,主要的并不是因变量要随自便量“变”,而是两集合之间存在某种确定的对应关系。显然,新定义更能直接地揭示出函数的实质。
从小学、初中、高中到大学乃至工作,大家都尝试过写论文吧,论文是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。相信许多人会觉得论文很难写吧,下面是我为大家收集的浅谈幼儿园大班数学教学论文,仅供参考,希望能够帮助到大家。
随着幼教改革的不断深入,幼儿园教育模式在悄然发生变化,新的教育理念已逐步在幼儿教育课程中渗透。幼儿中大班的数学教学,作为教学的一个重点,有效的实施好策略,对学生进行有效的培养,是我们教师的首要任务。
数学是学前教育的重要组成部分,也是幼儿时期重要的学习内容。幼儿的思维是一个整体结构,在数学教育中,幼儿的数学发展只是表面现象,最主要的是通过学习能够促进幼儿思维结构的发展。数学知识是变化的,而数学思维是千变万化的。如果在幼儿时期培养幼儿的数学思维,对他们深入的数学学习有着很大的意义。数的组成是数概念教育内容中的一个重要组成部分,在大班开展10以内数的组成教育,引导幼儿探索、体验、感受其中所蕴含的一些简单的数量关系,如总数与部分数的包含关系、等量关系、互换关系、互补关系、分合的有序性,应该说是赋予幼儿一种获得新知识的智力上的潜在能力,帮助幼儿解决日常生活中的一些问题,对促进幼儿思维的发展具有重要的价值。
一、激发幼儿学习数学的兴趣,提高积极性
俗话说:“兴趣是最好的老师”,这句话在幼儿的身上体现的更为明显,特别是幼儿对于数学知识的学习。数学是一门具有抽象性和逻辑性的学科,如果简单地“复制”到幼儿的头脑中,那么,就会失去数学知识对幼儿大脑、思维等各方面的开发过程,不能使幼儿得到有效的培养。为此,在幼儿中大班的数学教学过程中,作为教师的我们,不能将计算作为数学教育的最终目标,而应将发展幼儿的思维和对数学的兴趣作为数学教育的目标,积极的通过各种幼儿感兴趣的教学模式引发孩子的好奇心,激发孩子的学习兴趣,调动其求知欲,使其积极、主动的参与到学习中来,让孩子在玩中学、学中玩,从而实现变“苦学”为“乐学”,变 “低效学习”为“高效吸收”。只有这样,通过激发孩子的学习兴趣去引导孩子积极学习,在使孩子学习好知识的同时,孩子的各方面能力也会得到有效的发展和提高。
二、数学学习应积极发挥趣味游戏的作用
数学知识普遍比较抽象,容易造成幼儿学习上的困难。如果教学方法不当,更会使幼儿对数学感到枯燥与乏味。喜欢游戏是孩子的天性,如果能把抽象的数学知识与生动活泼的游戏紧密结合起来,可以使幼儿自发地应用数学,获得有益的经验。例如,在教学中班数学——守恒教育的内容时,笔者用自制的扑克牌,通过玩“抽牌配对”或“抽牌比大小”的游戏帮助学生学习守恒的相关内容。对于水平较低的幼儿,提供给他们的是同一花色的扑克牌,形状和颜色相同,且排列的形式也比较规则和单一。让幼儿彼此抽出一张牌,比一比谁的牌大或谁的牌小,对于水平较高的幼儿,则使用不同花色的扑克牌。由于这些扑克牌中花色、形状、颜色及排列的形式都不同,他们就必须充分调动多种感官进行多向的思维,排除多种因素的干扰,去正确地分析、比较和判断牌中花色图案的数量,使每个幼儿在不同起点上都得到发展。再如,笔者设计游戏《铺路》的主要意图就在于,使幼儿在铺路的过程中,掌握图形之间的相互转换关系。在游戏《逛超市》中,幼儿通过认识超市物品——摆超市——购物的途径,轻松掌握了分类、对应、感知物体数量的数学知识。玩水、玩沙游戏是幼儿十分喜爱的游戏,教师可以让幼儿通过用各种形状的容器盛装沙和水来感知容量守恒。此外,沙子和水泥合成后还可垒成多种立体模型,使幼儿感受不同的.空间形式。抢椅子游戏,使幼儿比较10以内数的多少、大小,学习数的组成、加减和序数等知识。在游戏中,幼儿能伴随愉快的情绪体验,获得数、形的经验和知识,形成初步的数的概念。
三、联系生活,实践运用
著名心理学家皮亚杰说过:“活动是认识的基础,智慧从动作开始。”动手操作、亲自实践过程是知识学习的一种循序渐进的探究过程。幼儿年龄小,记忆力都不是很强,在数学的学习中,如果孩子只是单纯的学习而没有实践,孩子则不会记忆太久,会很快忘记。数学源于生活,也应用于生活,特别是简单的加减乘除更为明显。为此,在幼儿中大班的数学教学过程中,教师在激发学生学习兴趣,引导学生在玩中学的同时,教师还应极其的重视让学生的所学知识联系生活,引导孩子实践,巩固、强化所学习的知识,培养能力,让孩子明白学有学有所用。例如,在学习了一些简单的加减后,教师可模拟生活中的购物情境,给学生十块钱,让学生当顾客,教师当商家,出示一些布娃娃、玩具等之类的商品,标上价格,让学生用手中的钱来买东西,看看手中的钱能买到些什么,钱不够了该如何?超过了又该找回多少?等等。这样,通过创设生活情境,让孩子进行实践体验,在强化孩子学习成果的同时,也培养了孩子的实践能力。
当然在学习数的组成过程中,仅仅依靠正式的集体教学是远远不够的。在正式教学之前,可以利用废旧材料,设计制作简单、耐玩,又具有数组成功能的学具,放在幼儿容易取放的地方,便于幼儿选择、调换、整理、取放。让幼儿通过与材料的充分接触,积累相关的具体操作经验,使这些非正式活动的操作经验为幼儿正式学习组成奠定初步认知的基础。
在数学教学中为幼儿创造宽松的环境,提供丰富的材料,让幼儿自己动手操作去探索发现,并在轻松愉快的环境中去学数学、主动地去探索数学的知识,通过自己动手操作,来提高幼儿的思维发展,不仅扩大了知识面,而且提高了学习兴趣,并有一定的创新能力,乐意与同伴合作。因此,在教学中需要我们教师要不断总结经验教训,对自己的教学,幼儿的发展进行反思,不断取长补短,只有这样才会取得预期的成果,真正让幼儿在学中玩,玩中学的同时收获知识,让他们感受到数学的重要和有趣,不在感觉到数学是枯燥无味,怕学数学的心理,同时培养了幼儿对科学知识探索的兴趣,喜欢学科学。
在幼儿园 教育 中,数学教育工作一直是我国幼教界非常关注的方面。下面是我为大家整理的幼儿园数学活动论文,供大家参考。
摘 要:数学是研究现实世界中的空间形式和数量关系的一门科学。掌握一定的数学基础知识和基本技能,已成为每个人必须具备的 文化 素养之一。作为学校教育预备阶段的幼儿园,应注重数学教育的启蒙性和生活化,让孩子在生活和游戏中感受事物的数量关系,体验数学的重要和有趣,从而为孩子进入小学后学习数学奠定良好的基础。
关键词:幼儿园;数学教育;游戏
数学是学前教育的重要组成部分,也是幼儿期重要的学习内容。数学以其自身知识的逻辑性和抽象性的特点成为促进幼儿发展、尤其是 逻辑思维 发展的有效工具。那么,在幼儿园如何对幼儿进行数学教育呢?
一、数学学习应有趣味性
数学对于孩子们来说比较抽象、孩子觉得学习数学很难。如果我们 教学 方法 不得当的话,会使孩子们对数学产生枯燥、乏味之情。喜欢游戏是孩子的天性,如果能把抽象的数学知识与生动活泼的游戏紧密结合起来,可以使幼儿自发地应用数学,获得有益的 经验 。例如:数学活动6的组成。以情境导入:秋天到了,果园里的苹果熟了,我们一起去摘苹果吧!这样很好地激发了幼儿学习的兴趣。来到果园,果园里的叔叔请我们帮助来分苹果,要求把6个苹果分成两份,一共有几种方法,边分边进行记录。孩子们在分的过程中学习了6的分成,同时学会了正确的记录方法。老师在 总结 的时候,让孩子们自己来探索怎样记录又准确又快。共同寻找有规律的记录方法。最后,大家开心地摘苹果。但有一个小小的要求,每个小朋友只能摘两个苹果,而且两个苹果上的数字相加是6。孩子们的兴趣非常地高,开开心心地摘着苹果,摘对的小朋友还可以把苹果带回家。整节课幼儿在轻松的气氛中学习6的组成,效果非常好。
二、幼儿数学教学在游戏中进行
对孩子来说,游戏是一种有趣的学习方式,锻炼他们学会考虑一些解决问题的可能性。幼儿数学教学游戏化能更好的促进幼儿对数学的学习与理解。
首先,根据不同的年龄编制数学游戏。编制数学教学游戏,必须根据幼儿教学教育的内容与要求,选择、设计符合幼儿年龄特点的游戏。随着幼儿年龄的增大,智力的发展,游戏化的程度宜逐渐减弱,游戏中宜减少游戏情景增加智力因素。小班的幼儿以有情景、有角色的娱乐性较强的游戏为主。中班幼儿由于自身的年龄特点,他们适宜开展各类游戏。
其次,设计教学活动时,可选择不同的游戏形式。如个别玩的游戏,结伴玩的游戏,小组玩的游戏以及集体进行的游戏等。这样既能提高单位时间幼儿学习的密度,又能适合不同发展水平幼儿的需要。如中班数学“学习5的序数”中,既有幼儿的单独操作游戏“给小动物回家”,又有集体参与的游戏“找朋友排队”,使每个幼儿都能积极、愉快地投入到学习活动中去。整个数学活动可以采用一个游戏主题贯穿始终,也可以各个环节运用不同形式的游戏。
第三,将数学活动与音乐、美术、体育等游戏性结合。让幼儿在各种活动中不知不觉地学习数学。如在学习“比较多少”时,我让幼儿玩“抢椅子”的音乐游戏。当音乐一停,会又一位幼儿没有抢到椅子,这时,我就引导幼儿用一一对应的方法来比较,幼儿能通过游戏实践获得“比较多少”的方法的数学知识。
三、尽可能选用操作和实践的学习方式
我们知道,幼儿的认识要经过从个别到一般、从具体到抽象、从感性到理性、从低级到高级的过程。这一过程是在幼儿自主的操作和实践中实现的。只有在操作中幼儿才会去探索,才能体验学习数学的乐趣,成为具有“创新意识和实践能力”的探索者和开拓者。也只有通过操作探索式的学习,孩子才能长出一双数学“慧眼”,在活动中发现问题,提出问题,并以自己独特视角和策略去解决问题。这样,数学才能走出神秘的象牙塔,成为孩子看得见、摸得着数学,成为孩子喜欢的数学!
在操作性的学习方式中,首先要创设丰富多彩的数学情景,激发幼儿的学习兴趣。例如:设计一个《超市》的活动,幼儿按照不同特性摆放商品(学习归类),摆放时要注意美观、方便拿取(学习排序),用多少钱来买什么东西(学习计算),卖出多少,收了多少钱(学习统计、对应)。其次,不直接提供方法或告知结论,留给孩子尝试、讨论、想象的时间和空间。例如:在学习“数的分合”中,我们不直接教孩子应怎样分,有多少分法,有什么规律……而是让孩子自己做实验:把吸管往杯中抛,看有多少根落在杯中,有多少落在杯外,(分)做好记录。然后把杯里杯外的合起来看是不是总数(合),重新再抛……这样幼儿通过操作、发现、总结、归纳出“数的分合”规律……在操作探索的学习方式中,幼儿学到的知识才是最牢固的、不容易遗忘的。正如一位 儿童 对皮亚杰所说的:“一旦你知道了,你就永远知道了,”(当皮亚杰问一位达到守恒认识的儿童“你是怎么知道的”时,儿童说出了上面的话,皮亚杰认为这是一个绝妙的回答。)
四、数学学习应扎根于儿童的生活经验
儿童对数量关系的认识,是以对具体事物的认识为基础的。所以我们要通过创设真实的问题情景,促使孩子们产生对数学的兴趣,从而能运用数学来解决问题。在我们的日常生活中,数学无处不在,我们要善于利用这些教育资源,引导幼儿了解数学与生活的关系,懂得数学在社会生活中的价值。例如:孩子们的抽屉上有自己的学号,这样幼儿不但能记住自己的学号,也能记住同伴的学号,孩子们看着抽屉上的数字还可以进行顺数、倒数的练习,同时进行了单双数的区分。
在我们的活动室里还有着各种学习数学的机会。如:椅子的面是什么形状的?桌子的面又是什么形状的?我们的活动室里有几张桌子,几把椅子?他们的大小一样吗?给幼儿点名的时候,我们又可以让幼儿说一说今天有几个小朋友没有来?我们班一共有几个小朋友?今天来了几个小朋友。教师还可以利用幼儿园周围的生活环境,有意识地引导幼儿随时注意观察事物的数量变化,帮助幼儿积累数学经验,运用已学到的数学知识解决日常生活中的简单问题,使之轻松、自然、愉快地获得数学知识和经验,增强他们学习数学的兴趣。
【摘要】数学是抽象性、逻辑性很强的一门学科,幼儿的思维正处于具体形象思维,而幼儿学习数学的热情和积极性,一定程度上取决与他们对素材的感受与兴趣。现实的、有趣的、具有挑战性的问题情境,容易激活幼儿已有的生活经验和数学知识,激发幼儿学习的愿望。多媒体以生动、新颖、富有童趣的画面,直观动态的演示,强有力的吸引着幼儿,为幼儿创造了一个活泼、生动的获取知识、信息的氛围。
【关键词】幼儿 多媒体 数学活动
幼儿时期,是每个人一生中最快乐的时光,她能给孩子留下无穷的乐趣和美好的回忆。在这期间孩子天生对色彩和声音极为敏感,集鲜艳色彩、夸张形象、动听音乐于一体的动画片,理所当然成了他们的最爱。看见宝宝睁大着眼睛,全神贯注盯着屏幕的样子,毋庸置疑,动画片会给宝宝带来巨大的欢乐,是孩子离不开的童年伴侣。
利用电脑辅助教学,能圆幼儿在课堂上看动画片的梦,也是当今幼儿教育的新课题。电教媒体集“声、色、画、乐”于一体,色彩丰富的画面,生动可感的声音有利于创设特定的意境,幼儿置身其中,其景、其物、其人仿佛触手可及,引发了幼儿极大的兴趣,使幼儿“爱学”、“乐学”,有效地提高学习效率。
把多媒体引入到教学中使我们园的教学水平有了显著提高,使我们老师的课在也不感到难上了,孩子们更喜欢这片有色彩的学习园地了。以下是我这几年在数学教学实践中运用多媒体辅助教学的一些尝试和思考:
1.多媒体是教师手里的魔法棒,能提高教学效果
在教学中,适时、适度、适量地运用多媒体进行辅助教学,有利于激发幼儿的学习兴趣,活跃课堂教学氛围。
激发兴趣,活跃气氛
“兴趣是最好的老师”,它能让较为枯燥、死板的数学教学变得和音乐、游戏一样的有趣,好玩,正是多媒体教育手段在数学教学活动中所体现的魅力。如我在讲解 小班“找规律排序”这一课时,我先引用了动画片里“喜羊羊”这一聪明、可爱形象,喜羊羊说:“小朋友,我有一个万能口袋,它能变出许许多多的东西。”老师就接着说:那么我们一起来看看今天它的万能口袋里装了什么?这时从喜羊羊的口袋里依次出现苹果、香蕉、苹果、香蕉、这时提问幼儿下一个会是什么?孩子会一起回答苹果,气氛非常活跃。接着“美羊羊”的出现,同样学习更为复杂的AAB和AABB形式的排序,这些引入激发了幼儿兴趣,学习效果非常明显。能通过多媒体技术现实情境游戏,避免了枯燥无味的直接进入的引入形式,大大激发了幼儿学习数学的兴趣。为以下的学习做好了铺垫。
借助图像,动态情境,加深幼儿对数概念的理解
传统数学教学中,往往通过一些贴绒教具或实物教具,让幼儿理解数概念及其表达的含义显得更抽象。而运用多媒体技术,在大屏幕上用清晰的图象,形象生动,动态情境,使幼儿在短时间内就能理解数的概念。如我在大班数学《学习4的减法》中,先在电脑大屏幕上出现:草地上有4只可爱的小白兔,其中跳走了两只,草地上还剩下几只?观看了动态情境后,幼儿很快就能列出算式,并掌握算式中各数字、符号的含义。又如我在大班数学《5的分解》"一课时,我先进行游戏让每位幼儿扮成小兔子到菜地里拔萝卜,并要求每位幼儿只能拨表示数字5的萝卜,之后让幼儿分别把萝卜放到两个筐里,列出对应的分解式。就这我准备了大量的萝卜图片,又费时又费事。在幼儿操作的过程中幼儿几乎乱做了一团。当我运用了课件效果就不一样了,我让幼儿一起随着电脑娃娃一起来操作,结果作到了事半功倍的效果。如按传统教学要准备大量的图形数卡和幼儿操作材料,而利用了电脑大屏幕后,我们只须准备一份教学课件就能将教学内容清晰地呈现在幼儿面前,可见多媒体技术的应用,加深了幼儿对数概念的理解,提高了教学效率。
2.多媒体能帮幼儿突破重点和难点
大家都知道一节好课就是要看教师怎样把重点突出和把难点攻破,多媒体进入课堂教学中,给教学带来了动态情境,以鲜明的色彩活动的画面,把活动全面展现出来,可突出重点,又可突破难点.插图借助多媒体,创设动态情境,化抽象为具体,又可促进思维导向由模糊变清晰。如,在大班教学“认识图形”时,我先向幼儿介绍,今天老师带了几位图形朋友,配合精彩的声音效果,长方形、正方形、圆形、三角形一个个都象真的飞到了我们面前似的,展示在了屏幕上来到幼儿面前,幼儿们兴奋不已地报着这些图形的名称。在认识长方形对边相等时,采用了相对两条线演示重叠使幼儿一眼就看明白长方形的对边是相等的,正方形也一样的方法。这就不需要我们去示范去量,也减少了误差,同时掌握了这节课的难点。又如,教学简单的加法时,首先展示了青蛙在草地和水里的情景图,之后岸上的青蛙下到水里,让幼儿清楚地看到是把两部分合并起来,这时在通过屏幕出现加法算式,并且每个加数都逐个由蓝色边成红色,同时还配有悦耳动听的声音,做到了数形结合,声情并茂掌握了本节课的重点。本来枯燥无味的课堂因多媒体的作用而使得本身抽象的知识变得生动活泼且易懂明了,幼儿学得非常轻松。
3.多媒体能帮幼儿形成自主探索
听一位老教师说过:“老师教,不如让孩子主动去学”。我感觉说的一点也不错。由于幼儿具体形象思维占主导,如果能启迪幼儿思维,促进幼儿自主探索,培养实践操作能力,那幼儿就会把新知识掌握的更扎实。运用信息技术,就可以解决由于不易观察或操作不够规范而给教学带来的弊端。例如,如:《认识时钟》一课,认识时钟对于幼儿来说是比较单调枯燥,难以掌握。于是我设计了生动有趣、蕴涵丰富、色彩明快的课件《有趣的钟》。首先我用了“时间象小马车”这一律动曲导入,之后向幼儿展现我收集的世界各国各种精美的时钟图片,还介绍了古代人们各种记时的方法及工具,再录制了本班孩子们不同时间的生活片段,制作了可转动并报时的时钟,设计了相关的连接“说一说”、“画一画”、“填一填”等游戏。拓展了幼儿的知识面,自然生成了幼儿的研究问题,为幼儿创造了自主学习和主动探究的空间,成功地将幼儿引向了对问题的探索,让幼儿成为知识的探究者和发现者。利用多媒体课件为幼儿提供丰富的感性材料,营造一个生动活泼的氛围,把学习的自主权真正交给幼儿,打破常规思维束缚,从不同角度去思考问题,主动探索创造性地解决问题,培养创新精神。
4.多媒体的运用,体现出幼儿思维过程
发展幼儿的思维能力是幼儿园教师教学的核心任务,也是对幼儿进行素质教育的重要任务。根据幼儿的思维特点,我们利用多媒体呈现生动形象的感性材料和语言描述去再现数学知识发生、发展过程,以实现课堂教学过程的整体优化为目的,最终着眼于发展幼儿的潜能,使幼儿对知识的学习变难为易,提身提升了幼儿的思维能力。如,在水波荡漾的湖面上,漫漫地游来了一只黄绒绒的活泼可爱的小鸭子,小朋友们一下来了劲,根据老师的提问,他们异口同声地回答说:湖面上游来了一只小鸭子,我问孩子一只鸭子用数字几来表示呀?孩子们说用数字1来表示。一会儿,又游来了一只小鸭子,这次没等老师提问,小朋友们已经说出了结果,在这样的基础上,很容易理解1+1=2的内涵。让幼儿在潜移默化中理解道理。借助多媒体辅助教学能将数学中抽象的东西,通过图象、动画等具体形象表现出来,使幼儿的学习由浅入深,从具体到抽象,从现象到本质,有利于幼儿深化认识,强化记忆,发展思维想象能力。
5.多媒体的出现,充分的体现了数学美
在大家的心目中,数学一直都是枯燥无味的单调学科,没有生机,没有情趣没有色彩,它怎么会体现美呢?当多媒体的引入后就不一样,多媒体手段直观新颖。利用多媒体技术,能营造温馨愉悦的课堂氛围,让课堂真正成为孩子放飞心灵的天空。当展现在孩子眼前的画面是:鸟语花香的春天,美丽的大自然,一群活泼可爱的孩子在快乐地做游戏、各类可爱的会动小动物……难道你能说不美吗?在课件中孩子即看到大自然的美,活灵活现的动物,又能感到数学学科也象音乐,语言,美术那样是一种美的教育.
总之,多媒体辅助教学开发利用,使事物形、色、声直接作用于幼儿感觉器官,将教材内容化静为动,化难为易,变虚为实,变抽象为具体形象,重点突出,难点易破,从而大大激发了幼儿的学习兴趣,调动学习主动性、积极性也开拓了幼儿新的视野,让幼儿在一个情境生动的世界里学习。但是多媒体手段也不能完全取代传统的教学手段,而要与传统的手段有机结合。我们应该在充分考虑教学内容、精心设计教学过程的基础上选择最合适的教学媒体,从而优化了教学活动。
参考文献
[1] 新课程的教学设计思路与教学模式
[2] 多媒体教学的实践与思考
摘要:数学是门实践性很强的学科,因此要想学好数学,必须实践,而对于幼儿期,具体形象思维占优势,这就更决定了,幼儿园的数学活动必须有充足的操作材料, 让幼儿通过动手去摆弄、操作,充分发挥幼儿的能动性、积极性,在老师提供的适宜的数学环境中全身心地投入,去动手做、动脑想、探索、发现数学的奥妙。
关键词:数学;操作材料;探索发现
从事幼儿园教育已经十几年,对于幼儿园数学活动的开展,我着重从材料的准备和幼儿学数学的方法这两方面讲一讲自己的心得。
幼儿是如何学数学呢,不是看看、记住就算学了,也不是编成儿歌背两遍就是学了,而是由数学这门学科的特点所决定的,这是门实践性很强的学科,因此要想学数学,学好数学,必须实践,而对于幼儿期,具体形象思维占优势,这就更决定了幼儿园的数学活动必须有充足的操作材料。
一、材料的准备
1.家长和幼儿共同收集的数学材料。
家长和幼儿共同收集数学材料是幼儿园数学材料准备的很重要的途径之一。
首先,要向家长说明收集材料的意义所在,让孩子参与收集过程。
其次,收集的内容要贴近幼儿的生活经验:比如一些废弃的瓶子,可以用来区分大小、颜色,可以将瓶盖单独收集,可以按大小分,用来练习按大小排序,也可以按颜色分,练习按颜色排序。又如一些旧衣物,一些有图案的衣物,可以从中发现事物排列的规律。
另外,注重挖掘材料的潜在教育价值,拓宽收集材料的范畴,如废弃的扣子,可以点数,可以对应比较,又可以排序,说不定多次的探索后,它们还会有更多的教育价值呢。
2.教师制作的材料
数学有很多材料应该是很精确的,比如各种形状,数字,体现时间的钟表等,这些就需要教师精心的准备,以体现数学的准确性。教师制作,在选材上应注意这几点:
首先是材料的安全性,要无毒、无味,保证与幼儿的接触是安全的。
其次数学操作的材料应该是耐用的,幼儿会经常地探索、操作这些材料,所以再选材上要注意这一点。
另外就是材料的多样性,可以是纸制的、塑料的、布料的,以及一些木制的、竹制的等等。
3.幼儿制作,及师幼共同制作的数学材料
这也是幼儿园数学材料收集很重要的途径之一,幼儿制作材料更有利于幼儿学习数学,比如制作点卡,教师准备好规范的白纸卡片,引导幼儿依次在上面点上一个、两个、三个,及更多的圆点,在制作过程中幼儿巩固了点数的经验,而且幼儿亲手做的卡片,他们会有更多的兴趣支操作、探索的,两全其美,何乐而不为呢。
在中大班的数学教学中,这一点体现的更为突出,比如,制作图形卡片,数字卡片,自制的小钟表,认识钟表也许对幼儿来说并不难,但认识整点、半点却不是很容易就能掌握的,所以,让幼儿和老师或幼儿和家长一起制作一个简易的钟表,让幼儿参与其中,不仅培养了兴趣,更加深了印象,非常有助于幼儿认识整点和半点。
二、幼儿学习数学的方法
之前已经谈到,幼儿是在操作中学习数学的,所以这第一个方法就是操作法,其次就是探索发现法,这两种方法是构建幼儿数学知识结构最主要、最根本的方法。下面,我就着重论述一下这两种方法。
1.操作法――幼儿只有亲自动手,才能更好地学习数学
在幼儿学习数学的方法中,操作法是很重要的,操作法其实就是动手操作法,让幼儿亲自动手操作直观教具,在摆弄物体的过程中进行探索,从而获得数学经验、知识与技能的一种 学习方法 。
首先,操作法是老师在数学教育中引导幼儿主动学习的一种学习方法。幼儿作为学习的主体,应该主动地学习,而主动学习的途径之一就是动手操作:比如,幼儿学习数字“4”,如果老师对幼儿说这个数字是“4”,并出示4个实物,数给幼儿看,这样,幼儿就掌握了“4”的概念吗?答案是否定的,那么怎么样做,幼儿才能真正地掌握这个概念呢,方法就是让幼儿反复地对4个物体摆弄,反复地操作,才能把数字“4”与物体的形状、大小、颜色区分开来,理解“4”是所有4样物品的集合,从而真正理解数字4的真正含义。
其次,操作法是老师在数学教育中引导幼儿构建自身知识结构的重要手段,幼儿理解和掌握知识概念必须通过亲自的体验,即幼儿只有通过亲自动手操作才能把知识内化,为自身所吸收。
第三,教师引导幼儿发现知识、探索知识的重要手段之一就是操作法。幼儿处于直觉动作思维向具体形象思维的发展阶段,在很大程度上思维还不能摆脱动作的影响。动作的发展促进了思维的发展,相反,思维的发展也促进了动作的发展。
2.探索发现法――让幼儿主动地、积极地、创造性地学习数学
探索发现法强调幼儿学习的主动性、积极性和创造性,反对填鸭式的学习方法,也就是反对教师把知识灌输给幼儿。探索发现法与启发式教学有着相同之处,它们都强调根据幼儿身心特点来进行教育教学,引导幼儿主动、积极、自觉地掌握知识 ,但相比之下,探索发现法着重于幼儿主动的探索和积极的思维,给幼儿创造自己发现学习内容的机会。
比如教幼儿学习数的组成,在通过操作法帮幼儿理解并掌握了2和3的组成以后,就可以引导幼儿探索性地去学习4至10之间的数的组成了。给幼儿提供材料,让他们充分地进行分合操作,以2、3的组成为经验,让幼儿总结出4可为分成1和3、2和2、3和1,而1和3合起来、2和2合起来、3和1和起来是4。依次类推,让幼儿在积极的操作活动中去探索、发现数的组成,让幼儿多动手、多动脑、多思考,既掌握了知识,更培养了幼儿主动学习的能力。
除此之外,数的守恒、相邻数、单双数等等都可以用探索发现法来进行教学。
总之,幼儿学习数学,应该是以幼儿为主体,让幼儿通过动手去摆弄、操作,充分发挥幼儿的能动性、积极性,在老师提供的适宜的数学环境中全身心地投入,去动手做、动脑想、探索、发现数学的奥妙,当然不能缺乏大量适宜的操作材料,这些材料的准备和收集当然也是要更利于幼儿的学习,能调动幼儿的积极性永远都是我们所渴求的。
参考文献:
[1]《幼儿园教育指导纲要(试行)》,中华人民共和国教育部.
[2]《3-6岁儿童学习与发展指南》,中华人民共和国教育部.
[3]肖湘宁《幼儿数学活动教学法》,南京大学出版社出版.
[4]周希冰,《幼儿数学教育操作活动潜能》,教育导刊, 1999(5).
[5]吴雪英,周俞慈,《幼儿园数学区域活动的探索》,学前教育文荟,2000(5).
1. 幼儿园教育经验论文
2. 如何培养幼儿对数学学习的主动性
3. 幼儿园教育教学论文
4. 有关幼儿园教育论文
5. 大学数学教育论文范文
6. 数学教育论文题目大全
数学具有抽象性、逻辑性等特征,幼儿受到直观形象思维的限制,对数学知识的领悟和接受能力不强。文章从“兴趣教学”入手,就如何提高幼儿对数学的兴趣,提出自己的观点。
关键词 幼儿 数学 兴趣 游戏 氛围
数学是一种抽象的知识,具有抽象性、逻辑性等特征。由于幼儿年龄小,对数学知识的接受往往受直观形象思维的限制,再加上有些教师的教学手段陈旧,幼儿对数学的学习感到枯燥和乏味。鲁迅说过:“如果学习没有兴趣,就是一种负担,没有兴趣就没有智慧和灵感”“兴趣是最好的老师”。对于幼儿园的孩子们来说,天真好奇、求知欲强、注意力不集中、以具体形象思维为主是孩子们凸现出来的共同特点。所以教师首先应该明确:幼儿数学教学决不能单纯教知识,而必须想方设法让孩子们对数学产生浓厚的学习兴趣,只有当幼儿对某一学习产生了浓厚兴趣后,他们才会全神贯注地参加进去,并充分发挥自己的主观能动性,接受知识。那么,如何提高幼儿的兴趣,使其快乐学习、主动学习,从而取得较好的教学效果呢?
一、为孩子创造学习数学的快乐氛围
陈鹤琴先生认为“怎样的环境,就得到怎样的刺激”“教育上的环境,在教育过程中起着一定的作用”。愉快、自由、宽松的环境是幼儿进行数学活动的关键。教师要为孩子创造适合他们学习的氛围,老师除了为孩子创造物质的环境,最重要的是精神环境,所以教师要将自己高高在上的架势放下,活动中要充满激情地感染孩子,和他们打成一片,拉近和孩子之间的距离,把孩子的情绪充分调动起来,让他们产生学习的'欲望,对教师创设的活动蠢蠢欲试。如:教师的体态语言,精神面貌,动作的夸张等都能调动幼儿参与活动的兴趣。
二、导入别出心裁,引人入胜
俗话说:“良好的开端是成功的一半”,每节课的开头语我都会特别设计一下。结合孩子们的年龄特点,他们喜欢儿歌、故事、谜语等,因而在大班数学“5的加减”时,我用了《孙悟空海底探宝》的故事稍加情节改动来导入新课的: “在大海深处,有一座神奇的宝库,宝库里藏着一棵长满智慧果实的大树,亲爱的小朋友们,你们想获得智慧果实吗?”幼儿的求知欲一下子被激发出来了,孩子们在充满童趣的故事中开始学习数学知识,显得格外开心、格外专注。
三、用游戏的方法激发幼儿学习数学的兴趣
苏联著名教育家克鲁普斯卡娅说过:“游戏对于儿童是学习,是劳动,是重要的教育形式。”儿童的生活离不开游戏,游戏是儿童最喜爱的活动,是最适合儿童身心发展特点的活动之一,因而,它也是向儿童进行数学教育的有力手段和重要途径之一。数学教学中运用了多种游戏化的教学手段,它不仅促进了幼儿的主动学习,主动发展,而且还提高了幼儿学数学的兴趣和探究精神,结合游戏活动进行数学教育可使幼儿摆脱枯燥抽象的数量概念,让幼儿在欢愉、轻松的气氛中参与、体验、感受和学习初步的数学知识。因此, 在数学教学活动中恰当运用数学游戏,既能避免数学学习的单调与枯燥, 又能增强数学学习的愉悦性与趣味性。如:在小班的数学活动“认识1和许多”中,我设计了“小兔采蘑菇”的游戏,教师、幼儿分别扮演“1兔妈妈”和“许多小兔”。“兔妈妈”在游戏中要求“小兔”:“今天天气真好,妈妈带你们到草地上去采蘑菇,每只小兔采1个蘑菇,然后来交给妈妈。一个蘑菇一个蘑菇合起来就是‘许多’蘑菇。”在这一系列情节中渗透“1”和“许多”的数学概念。从游戏中让幼儿知道数字的概念,教师和孩子是共同的游戏者,孩子在游戏过程中自由自在,没有负担,幼儿情绪愉快,自然而然地喜欢上数学活动了。
四、运用多媒体教学,激发幼儿兴趣
在教学中,我常常会运用多媒体辅助教学,为幼儿提供形象逼真、色彩鲜明的画面,配以悠扬悦耳的音乐,充分刺激幼儿的多种感官,吸引幼儿积极主动地参与探究新知的活动中。如教学《圆的认识》时,运用多媒体演示,先让幼儿看到画面中自行车、三轮车、汽车的车轮都是圆的,接着将它们的轮子换成三角形或正方形等形状,幼儿观察后议论纷纷,个个笑得前俯后仰……同学们看完后都说:“这也不行,坐上去谁受得了?”此时,教师提出问题:“为什么圆形的轮子就行,其他形状的轮子都不行呢?”在教师的启发下,唤起了幼儿探究的愿望,诱发了幼儿参与学习的动机。这样,幼儿在积极的状态下,弄清了道理,深刻地认识了圆的特征。
五、在日常生活中进行随机教育,稳定幼儿的学习兴趣
幼儿园教育指导纲要对幼儿园的数学教育活动提出了新的规定和要求:“引导幼儿对周围环境中的数、量、形、时间和空间等现象产生兴趣,建构初步的数概念。”我们日常生活中充满了数、量、形知识的内容,我们要及时抓住不同时机对幼儿进行数学教育。能使幼儿在没有思想负担的情况下,自然、轻松、愉快地获得一些粗浅的数学知识,从而有利于激发幼儿学习数学的兴趣。如,上下楼梯时让幼儿一边走一边数数楼梯有几个台阶;整理玩具或积木时,请幼儿想想如何分类;玩沙玩水时,我们提供各种形状的杯子、碗等装沙和水。幼儿在反复翻倒过程中逐步感知量的笔尖和守恒。同样,在组织幼儿散步时,找找、看看花园里的树木,你可以问幼儿有几棵树,哪棵树高,哪颗树矮,哪颗树粗,哪颗树细,这会让幼儿觉得连小树都在和我们一起游戏,从而使幼儿的身心得到放松,而且能在看看、找找、数数、比比中愉快地学习数学。增进了对数量的了解,培养了幼儿对数学活动的兴趣。
六、提供丰富的材料,提高幼儿的学习兴趣
《纲要》中指出教师要积极创造条件,为幼儿提供多种操作材料,使幼儿主动操作,充分利用一切条件让幼儿动起来。要让幼儿真正理解数学,必须让他们与丰富多彩的材料互动。于是,凡是要教给幼儿数学知识,都应尽可能转化为可直接操作材料的活动。老师要为孩子提供丰富多彩的、生动有趣的操作学具,充分激发幼儿操作的愿望和参与活动的兴趣。如:小班孩子按颜色标记进行分类时,我不仅制作了各种颜色的形状卡片,各种颜色的水果卡片,还收集了各种颜色的豆豆、瓶盖等日常生活中常见的材料。孩子们将红豆豆、红瓶盖、红苹果、红色的圆纸片一一放入贴有红色标记的盒子里,他们反复摆弄、兴趣盎然,完全沉浸在玩乐的喜悦中。
七、运用恰当的鼓励手段,提高幼儿的学习兴趣
每个孩子都渴望得到成人的鼓励和赞扬,特别是老师的赞扬和鼓励。教师要抓住孩子的心理特点多鼓励幼儿,让幼儿对学习时刻充满信心。我常运用表扬、鼓励对幼儿的行为或言论肯定评价,它有着强化作用,能调动幼儿学习数学的主动性和积极性。因此,我们教师千万不要吝啬对孩子的夸奖,哪怕是一句赞扬的话语:“你真棒!”“你听的很认真!”……都会增强孩子学习的积极性。
当然鼓励的形式不仅仅局限于语言,也可以是肢体鼓励,如一个点头、一个微笑、一个竖起的大拇指、一个拥抱。还可以是物质上的,如一朵小红花、一个五角星、一面小红旗、一张小笑脸等。得到鼓励的孩子会收获成功的喜悦,从而加强了他们学习数学的兴趣。
总之,数学抽象而富有逻辑,他对学前阶段幼儿思维能力的发展具有重要的意义。要把孩子引入这神秘而又绚丽的世界,让他们在这个世界里畅游,我确信兴趣的培养是第一步。
一、函数内容处理方式的分析在整个中学阶段,函数的学习始于义务教育阶段,而系统的学习则集中在高中的起始年级。与以往相比,课程标准关于函数内容的要求发生了比较大的变化。 1. 强调函数背景及对其本质的理解无论是引入函数概念,还是学习三类函数模型,课程标准都要求充分展现函数的背景,从具体实例进入知识的学习。以往教材中,将函数作为一种特殊的映射,学生对于函数概念的理解建立在对映射概念理解的基础上。学生既要面对同时出现的几个抽象概念:对应、映射、函数,还要理清它们之间的关系。实践表明,在高中学生的认知发展水平上,理解这些抽象概念及其相互之间的关系存在很大困难。而从函数的现实背景实例出发,加强概念的概括过程,更有利于学生建立函数概念。一方面,丰富的实例既是概念的背景又是理解抽象概念的具体例证;另一方面,在实例营造的问题情境下,学生能充分经历抽象概括的过程,理解概念内涵。2.加强函数思想方法的应用函数是刻画现实世界变化规律的重要数学模型。因此,函数在现实世界中有着广泛的应用。加强函数的应用,既突出函数模型的思想,又提供了更多的应用载体,使抽象的函数概念有更多的具体内容支撑。比如,新增加的内容“不同函数模型的增长”和“二分法”,前者通过比较函数模型的增长差异,使学生能够更深刻地把握不同函数模型的特点,在面对简单实际问题时,能根据它们的特点选择或建立恰当的函数模型反映实际问题中变量间的依赖关系;后者充分体现了函数与方程之间的联系,它是运用函数观点解决方程近似解问题的方法之一,通过二分法的学习,能使学生加深对函数概念本质的理解,学会用函数的观点看待和解决问题,逐渐形成在不同知识间建立联系的意识。二、函数内容编写的基本想法函数的内容包括:函数概念及其性质,基本初等函数(Ⅰ),函数与方程,函数模型及其应用。以理解函数概念本质为线索,既可以将这些内容有机地组织为一个整体,又可以让学生以它们为载体,逐步深入地理解函数概念1.内容组织的线索:函数概念本质的理解函数概念并非直接给出,而是从背景实例出发采用归纳式的教材组织形式引入。由于函数概念的高度抽象性,学生真正理解函数概念需要一个漫长的过程,需要在不同层次上、从不同角度给学生提供理解和巩固函数概念的机会。首先,在分析典型实例的共同特征的基础上概括出函数定义后,通过讨论函数的表示、基本性质初步理解函数。它们分别是从函数的表现形式和变化规律两个方面丰富对函数概念的认识。然后,以三类基本初等函数为载体巩固函数概念,在学习了函数定义、基本性质之后,从一般概念的讨论进入到具体函数的学习。指数函数、对数函数和幂函数的概念及其性质都是一般函数概念及性质的具体化。以一类具体函数为载体,在一般函数概念的指导下对其性质进行研究,体现了“具体──抽象──具体”的过程,是函数概念理解的深化。最后,从应用的角度再一次巩固并提升对函数的理解。对一个概念真正理解的一个判断标准就是看看是否可以运用概念解决问题。教材最后安排函数的应用,包括二分法、不同函数模型的增长差异以及建立函数模型解决实际问题,就是期望学生能在“用”的过程中提高对函数概念的理解。2.突破难点的主要方法:显化过程,加强联系函数概念的理解贯穿了函数内容学习的始终,同时它也是教与学的一个难点,在教材编写中应采用什么方法突破这个难点,帮助学生更好地理解函数概念?对于形成函数这样抽象的概念,应该让学生充分经历概括的过程。概括就是把对象或关系的某些共同属性区分和固定下来。这就要求我们在编写教材时充分展示概括过程,并要充分调动学生的理性思维,引导他们积极主动地观察、分析和概括。教材选择了三个有一定代表性的实例,先运用集合与对应的语言详细地分析前两个实例中变量间的依赖关系,给学生以如何分析函数关系的示范,然后要求学生仿照着自己给出第三个实例的分析,最后通过“思考”提出问题,引导学生概括三个实例的共同属性,建立函数的概念。在这样一个从具体(背景实例)到抽象(函数定义)的过程中,学生通过自己的思考从分析单个实例上升到概括一类实例具有的共同特征,更能理解概念内涵。作为中学数学的核心概念,函数与中学数学的许多概念都有内在联系,这种联系性为理解函数概念提供了众多的角度和机会,因此加强函数与其他数学知识的联系是函数概念教学的内在要求。例如,函数有多种表示方法,加强不同表示法之间的联系和转换,使学生学会在面临一个具体问题时能根据问题的特点灵活选择表示的方法,就是促进理解的一个手段。教材通过例题给出高一某班三位同学在六次测试中的成绩及相应的班平均分的数据,要求分析三位同学的学习情况。解决这个问题的关键就是根据函数的表格表示法与图象表示法的特点,将表格表示转化为图象表示。又如,函数与现实生活有着密切的联系,所以在编写教材时注重加强函数与现实生活的联系,像由背景实例引入概念,在例题和习题中安排一定量的应用问题(碳14的衰减,地震震级,溶液的酸度等)都体现了函数与实际生活的外部联系。再如,从运用函数观点解决方程问题的角度介绍二分法,体现出函数与方程间的联系等等。三、函数内容编写中的几个关键问题1.实例如何选择无论是加强概念背景,还是突出知识的联系与应用,能达到很好效果的重要因素就是要选择合适的实例。那么,如何选择实例才能有助于学生的学习呢?对于起到不同作用的背景实例和应用实例,标准并不完全相同。但总的来说,一是实例的背景知识应该尽量简单,这样可以避免因背景的复杂性而影响对数学知识本身的理解;二是实例应丰富,这样有利于全面、准确地理解知识,不会产生偏差;三是实例应贴近学生生活、具有一定的时代性,这样才会引起学生的共鸣,激发学习的兴趣。比如,介绍函数概念时,教材选择了用解析式表示炮弹飞行的问题、用图象表示南极臭氧空洞的问题、用表格表示恩格尔系数的问题,第一个问题是学生在物理中就很熟悉的,后两个问题是日常生活中经常提及的,背景相对来说比较简单,学生就不会因为需要了解过多的背景知识而冲淡对函数概念的学习。而且重要的是,这样的三个问题包括了不同的函数表现形式,利用它们概括函数概念,就可以消除初中学习中可能存在的一些认识偏差,使学生认识到无论表示形式如何,只要对于每一个x,都有一个y与之对应,就是函数,而这正是函数的本质特征。再如,根据汽车票价制定规则写出票价和里程间的解析式,并利用解析式为售票员制作出我们在汽车上经常看到的“阶梯形票价表”这类问题,贴近学生生活并具有现实的应用价值,能引发学生的兴趣和学习的积极性。2.概念如何展开对于突破函数概念这个难点,可以在整段函数内容的学习中采用显化过程、加强联系的方法。那么具体地,在从三个方向巩固函数概念理解时,如何展开像函数的单调性、二分法这些概念,才能让学生掌握它们,从而达到巩固理解函数概念的目的呢?函数的性质就是研究函数的变化规律,这种规律最直观的获得来自于图象,图象的上升、下降就是单调性。问题在于如何帮助学生从几何直观上升到严格的数学定义。同样地,二分法也需要经历一个由直观认识到数学定义的过程。为此,就需要将直观到严格数学定义的过程划分成几个层次,为学生搭建认识的台阶,使他们逐步地获得概念。比如,介绍函数单调性时,首先给出一次函数和二次函数的图象,观察它们的图象特征,即上升或下降;然后用问题“如何描述函数图象的‘上升’‘下降’呢”引导学生用自然语言描述出图象特征;最后思考“如何利用解析式f(x)=x2描述‘随着x的增大,相应的f(x)随着减小’……”,将自然语言的描述转化成数学符号语言的描述,并一般化得到单调性的数学定义。通过这样的三步,利用数形结合的方法展开单调性的概念,既有助于学生通过自己的努力获得概念,而且也从数和形两个方面理解了概念。3.函数内容中使用信息技术的点及方式在数学课程中使用信息技术已经毋庸置疑,同样地,信息技术的使用也是教材编写中最为关注的问题之一。那么,在函数中有哪些适合使用信息技术的内容,如何使用,以及在教材中使用的方式是怎样的?信息技术具有强大的图象功能、数据处理功能和良好的交互环境,利用这些优势,在函数这部分内容中可以使用信息技术的点主要有:求函数值、做函数图象、研究函数性质、拟和函数等。运用常见的一些软件,如excel、几何画板等就可以轻松地作出函数图象,这在讨论不同函数模型增长差异时发挥很大作用,从几幅图就能直观发现增长的差异;运用计算器可以解决二分法中计算量大的问题,从而将更多精力关注到二分法的思想上,认识到函数和方程间的联系;而计算机的交互环境则为学生的自主探究提供了强有力的平台,丰富了学习方式,如讨论指数、对数函数性质时,可以充分演示出图象的动态变化过程,这样就能在变化中寻求“不变性”,发现函数具有的性质。教材编写时一方面在适合使用信息技术的地方给予提示,如“可以用计算机……”等;另一方面通过拓展栏目详细地介绍一些信息技术应用的专题,如“用计算机绘制函数图象”重点介绍使用常用软件做函数图象的方法,“借助信息技术探究指数函数的性质”给出探究的情境,要求学生亲自利用信息技术发现规律,“收集数据并建立函数模型”介绍了如何用信息技术拟合函数,等等。通过这些方式,可以为教师和学生提供使用信息技术的机会和空间。
函数教学论文【1】
摘 要:初中数学中的函数知识非常重要,搞好这部分内容的教学,必须要理解基本概念,理清知识结构,树立“运动变化”的理念,渗透数形结合的思想。
关键词:初中数学 函数教学 数形结合
初中数学中变量与函数概念的引入,标志着数学由常量数学向变量数学的迈进。
尽管初中函数内容只是讲述了函数的一些最基本、最初步的知识,但是其中蕴含的数学思想和方法,对培养学生观察、研究、解决问题的能力是十分有益的。
不仅如此,函数概念还是高中代数的核心部分,学好初中函数的有关知识,可以为研究高中数学中的各种初等函数奠定一定的基础。
因而,初中函数概念的基础性作用是显而易见的。
在教学中应从四个方面引导学生正确理解函数的概念,进而掌握函数的特征和性质。
一、正确理解三组关系,系统把握函数概念
点的坐标的定义与点与坐标的一一对应关系;函数定义中某一变化过程和自变量与函数的对应关系;函数图象定义中的自变量值。
函数值→有序数对→点的坐标→点→图象,加强这三组关系的理解,有利于把函数的解析式、点的坐标和函数图象结合起来,建立起较完整的函数概念。
二、理清知识结构,构建知识体系
用这样一个知识结构图,可以把平面直角坐标系、点、图象和解析式有机地结合起来,并从中可以找到相互之间的联系和问题的转化方式。
三、树立运动变化的观点
函数概念的核心意义是反映在某一变化过程中两个变量之间的依赖关系,即一个量的变化随着另一个量的变化而变化。
这就使得原本静止的数的概念之间产生了一种动感的联系。
在教学过程中,应引导学生通过寻找、发现身边的事例来体会这种变量关系。
例如,生长期的身高随着年龄的变化而变化;一天中的气温随着时间的变化而变化;工厂的收入随着产量的增加而增加;二元一次方程的无数解,在方程3x-2y=1中,当x的取值发生变化时,y的值随着x的变化而变化……
在阐述这种运动关系的同时,还应该用式子、表格、图示的方法来举例描述,以加深学生对这种抽象的运动关系的直观认识,这样就可以逐步地帮助学生树立一种“运动变化”的观点。
四、培养数形结合的思想
数学教学过程应该体现明暗两条线:一条是明线,即数学知识内容的教学;另一条是暗线,即数学思想方法的形成。
由于数学思想方法既是数学的基础知识,又是将知识转化成能力的桥梁,用好了数学思想就是发展了数学能力。
因此,在教学中老师要注重培养学生对数学思想方法的渗透、概括和总结、应用能力的提升。
数形结合的思想方法是初中数学中一种重要的思想方法。
何为数形结合的思想方法?我们知道,数学是研究现实世界的数量关系和空间形式的科学,数和形是数学知识体系中两大基础概念,把刻画数量关系的数和具体直观的图形有机结合,将抽象思维和形象思维有机结合,根据研讨问题的需要,把数量关系的比较转化为图象性质或其位置关系的讨论,或把图形间的待定关系转化为相关因素的数量计算,即数与形的灵活转换、相互作用,进而探求问题的解答,就是数形结合的思想方法。
在函数这部分内容中,蕴含着丰富的数学思想,如坐标的思想、数形结合的思想等,其中最重要的是数形结合的思想。
那么在函数的教学过程中如何渗透与应用数形结合的思想方法,就显得尤为重要。
例如,一次函数就是一条直线,这条直线上的点的坐标无论怎样变化都满足解析式。
直线是由点组成的,点可以用数来描述。
反过来,直线就反映了数的变化特征。
一个函数可以用图形来表示,而借助这个图形又可以直观地分析出函数的一些性质和特点,这为数学的研究与应用提供了很大的帮助,教学时老师若注重了数形结合思想方法的渗透,将会收到事半功倍的效果。
在初中数学教学中常见的体例有:(1)数与数轴的点的对应关系;(2)函数与图象的对应关系;(3)曲线与方程的对应关系;(4)集合元素和几何条件为背景建立起来的概念;(5)所给的等式或代数式的结构有明显的几何意义。
当然,以上谈及的几点内容仅仅是本人在教学实践中的一点体会,事实上,初中函数部分的内容及要求是极其丰富的,培养学生的思维能力以及能够灵活地应用知识才是我们学习的最终目的,在讨论社会问题、经济问题、跨学科综合等问题时,越来越多的运用到了数学的思想、方法,其中函数的内容占有相当重要的地位。
因此,我们一定要在教与学的过程中认真钻研教材,深入挖掘教材中蕴含的思想、方法和观点,以达到提高学生的思维能力、应用能力和认知水平的目的。
初中函数教学【2】
【摘要】数学思想方法乃是数学规律与本质,学生掌握了数学思想方法,就能更快捷的获取知识,更透彻地理解知识。
初中函数教学应教给学生掌握学习函数的思想方法。
本文仅对初中函数教学作初步探索.
【关键词】函数教学
一、认识函数思想,引领教学方向
函数描述了自然界中量的依存关系,反映了一个事物随着另一个事物变化而变化的关系和规律,函数的思想方法就是提取问题的数学特征,用联系变化的观点提出数学对象,抽象其数学特征,建立函数关系,并利用函数的性质研究解决问题的一种数学思想方法。
尽管内容不多,但函数的思想已经有所体现,它仍占据着重要地位。
二、理清初中函数概念,系统掌握初等函数知识
1、理解概念的逻辑性。
数学概念可分为两个重要方面:一是概念的'质',也就是概念的内涵(概念的本质属性);二是概念的'量'也就是概念的外延(概念所有对象的和)概念的外延还有大小之分,外延大的概念叫做种概念,外延小的概念叫做属概念,一个属概念与其他属概念本质上的差别又称为属差,要想给某一个概念下定仪,首先应给学生指出被定义的概念最接近的概念是什么,再紧接着指出被定义概念的属差,既概念定义 = 种概念 + 属查。
2、明确概念的层次性。
一般的概念都是通过对实验现象或对某中具体事物分析经过抽象概括而导出的,他是一个形成过程,中学中的许多概念,是从几个原始概念和公理出发,通过一番的推理而扩展成为一系列的定义和公里,而每一个新出现的概念都依赖着旧的概念来表达,或是由旧概念推倒出来的。
3、掌握概念的抽象性。
初中学数学中的许多原始概念,都是对具体的数和形的感知而形成表象,再从表象经过抽象概括而形成的。
概念是人们对感性材料进行抽象的产物,感性认识是形成概念的基础。
如果学生没有感性认识或感性认识不怎么完备时,我们就应该借助与实物、模型、多媒体课件、或形象的语言进行较直观的教学,使学生从中获得感性认识。
三、绘制初等函数图象 ,理解初等函数性质
著名数学家华罗庚先生说:"数缺形时少直观,形缺数时难入微"。
因此要想绘制初等函数图象,理解其性质,首先要了解"数形结合"的思想。
数学中大量数的问题后面都隐含着形的信息,图形的特征上也体现着数的关系。
我们要抽象复杂的数量关系,通过形的形象、直观揭示出来,以达到形帮数的目的。
四、运用函数同其他学科和实际的联系,培养学生学习函数的兴趣
函数是这样定义的,"设在某变化过程中的两个变量x和y,若对于x在某一范围内的每一确定的值,y都有唯一确定的值与它对应,那么,就把y称为x的函数 ,x是自变量,y是因变量"。
如图1⑴中,在矩形ABCD中,AB=10cm,BC=8cm。
点P从点A出发,沿路线A→B→C→D运动,到点D停止;点Q从点D出发,沿D→C→B→A路线运动,到点A停止。
若P、Q两点同时出发,点P的速度为1厘米/秒,点Q的速度为2厘米/秒。
a秒时,P、Q两点同时改变速度,点P的.速度变为b厘米/秒,点Q的速度变为d厘米/秒。
图1第2个图是点P出发x秒后△APD的面积S1(平方厘米)与x(秒)的函数关系图象。
图1第3个图是点Q出发x秒后△AQD的面积S2(平方厘米)与x(秒)的函数关系图象。
2、函数与市场经济
例2、某化工材料销售公司购进了一种化工原料共7000千克,购进价格为每千克30元。
物价部门规定其销售单价不得高于每千克70元,也不得低于30元。
市场调查发现:单价定为70元时日均销售60千克;单价每低1元日均多售出2千克。
在销售过程中,每天还要支出其他费用500元(天数不足一天时,按整天计算)。
设销售单价为x元,日均获利y元。
顶点坐标为(65,1950)。
二次函数的草图(如图2)所示。
观察草图可知,当单价定为65元时,日均获利最多,是1950元。
⑶、当日均获利最多时,单价为65元,日均销售60+2×(70-65)=70千克,那么总获利为1950×(7000÷70)=195000元
当销售单价最高时,单价为70元日均销售60千克,将这种化工原料全部售完需700÷60≈117天。
那么总获利为(70-30)×7000-117×500=221500元
∵ 221500>195000,且221500 - 195000 = 26500
∴销售单价最高时获总利最多,且多获利26500。
可见,函数的应用非常广泛,它与其它学科有着密切的联系,是解决实际问题的重要工具,因此可以提高和培养学生学习初等函数的兴趣。
当今世界科技发展一日千里,科学知识急剧增加,学生在今后的工作生活和进一步学习中有许多需要认识、探讨、分析和解决的纷繁复杂的问题,我们要把函数的思想方法作为一把金光闪闪的钥匙来交给学生,让他们运用这把金钥匙来开启知识的宝库,迎接新生活的挑战!
中学函数教学【3】
【摘要】从数学自身的发展过程来看,变量与函数概念的引入,标志着数学由常量数学向变量数学的迈进,尽管初中函数内容只是讲述了函数的一些最基本、最初步的知识,但是其中蕴含的数学思想和方法,对培养学生观察问题、研究问题和解决问题的能力都是十分有益的。
【关键词】学习兴趣 情境教学
函数是初中数学里重要的数学知识,函数学习的好坏对于学生的继续学习影响深远,特别是现在新的课程标准提出研究性学习,更多地注重学生识图能力的培养,并尝试用数形结合思想和函数思想解决问题。
笔者结合多年的中学数学教学,就如何搞好中学函数教学,浅谈如下思考。
一、明确学习函数的重要性,培养学生学习函数的兴趣
函数概念在初中数学关于式、方程、不等式等主要内容中起到了横向联系和纽带作用,从本质上看:代数式可看作函数的解析式或值;两个代数式A与B恒等等价于函数y=A-B恒等于零;方程的根可看作函数图像与x轴的交点的横坐标;在不等式的证明中,函数的性质经常是有力的工具。
由于函数应用十分广泛,而函数的概念的形成和发展是中学数学中从常量到变量的一个认识上的飞跃,理解和掌握函数的思想方法无疑会有助于实现这一飞跃。
在初中阶段我们学习的函数是比较简单的,属于函数启蒙,但是它是高中数学乃至整个数学体系的主要内容,所以初中阶段是函数概念和函数思想形成的关键阶段,这一阶段教学的成败,直接关系到学生进入高中、大学的数学学习乃至一生的数学造诣。
让学生充分认识到函数的重要性,有利于提高他们学习函数的兴趣。
二、进行情境教学
教师可以把数学知识点以问题的形式提出,激发学生的学习欲望,在思考的过程中加深对知识点的思考,同时创设情境为其提供思考空间,使其思维从形象过渡到抽象,完成思维的转换.进行课堂教学, 很多问题都是要靠学生自己想象出来的, 但是如果每个问题都让学生去室外感受也是不可能的,这就需要我们很好地加强学生的抽象思维能力. 尤其是在学习函数的时候,就更需要学生一定的理解能力与思维水平。
学习函数知识的最终目的是要能够用于实际生活中. 因此教师在进行函数教学时,将具体情境中的材料作为启发学生的思考的材料,通过相互交流、合作学习、独立思考等形式来讲,加强学生对知识点的理解.
当学生在一个问题情境中,则更能够把握问题的理解,在问题情境中,教师要给予一定的指导和帮助. 教师遵守循序渐进、逐渐理解的方式,为学生创设问题情境,创设学习的机会. 在问题情境中邀游,学生能够沐浴在数学活动中. 问题情境是一种加强数学理解与问题解决的有效方式.
三、坚持相互联系、运动发展的观点进行教学
函数表现出两个变量之间的相互依存关系,一个变量会随着另一个变量的变化而发生变化,两者处于相互牵制、共同变化发展的秩序之中,看似静止的数的概念之间存在着运动的联系。
在初中函数教学中,教师应带领学生在学习函数基础知识以及解题过程中,培育学生们树立相互联系、运动发展的数学理念,在动态的思维模式中掌握函数知识的基本要领。
两个变量间的相互影响关系,对于刚刚接触函数知识的学生来说不太容易理解。
初中函数教师可以根据“一个量随另一个量的变化而变化”这一关系,让学生结合熟悉的数学知识以及日常生活实际来举例,比如“汽车的汽油消耗量随着行车路程的变化而变化”,或者“圆形的面积随着半径长的变化而变化”等等。
这样,便使学生更迅速地理解自变量与变量的定义,并能在活跃的思维环境中锻炼分析、解决问题的能力。
函数中的变量关系,与数学知识体系中的很多领域都存在着融会贯通的关系,比如求路程问题“距离=速度*时间”等,体现出函数的重要性。
学习函数知识,实际上也打开了更多数学领域的视角。
另外,函数同其他学科的联系也十分紧密,是解决实际问题的重要工具。
初中数学教师可以利用函数的广泛联系性,在广征博引中激发学生的学习热情,从而达到真正的教学实效。
四、讲解中注意类比法的运用
在讲解一次函数的图像时,我们一般由特例导出。
例如:在同一直角坐标系中画出下列函数的图像:(1)y=2x+3(2)y=2x+5 (3)y=2x-3;(4)y=-2x+3(5)y=-2x-3
然后由学生归纳出一次函数的图像是一条直线,并让学生由上述图像得出:当(1)k>0,b>0 ;
(2)k>0, b<0;(3)k<0, b>0;(4)k<0, b<0时函数图像所经过的象限及单调性,最后老师总结,学生理解记忆。
这套程序很一般化,学生也难以记忆。
不如先让学生回忆正比例函数(1)y=2x;(2)y=-2x的图像与性质,再画出以上函数图像,借助类比的方法得出一次函数的图像及性质。
向学生演示正比例函数图像的平移变化即得到一次函数图像,这样可以避免学生把二者割裂开,把握它们的共性,区分正比例函数的特殊性。
通过类比,培养学生知识迁移能力。
五、加强学科之间的相互沟通,增强学生运用数学的意识
当前教育改革的方向之一是加强各学科知识间的综合运用。
数学作为一门基础学科,不仅服务于其他学科,而且在研究数学的应用时,若能结合别的学科特点,运用别的学科知识解释其基本原理,无疑对数学应用的理解也有很大的帮助,进而对学生的综合能力的培养也将有极大的好处。
例3、一根弹簧原长15cm,已知在20公斤内弹簧的长度与所挂的质量成一次函数关系。
现测得当挂重4公斤时,弹簧的长度为17cm,问当弹簧的长度为22cm时,挂重多少公斤?
分析:由已知条件弹簧的长度与挂重成一次函数关系,则可用待定系数法求出函数关系。
再通过计算即能求得问题的解答。
解:设挂重x(kg)(0≤x≤20)时,弹簧长度为y(cm),依题意可设,y=kx+b (k≠0)由条件:x=0时,y=15 即b=15
当 x=4时,y=17 即4k+15=17 所以K=
故函数解析式为:y= x+15 (0≤x≤20)
所以当y=22时,由 x+15=22,得x=14
答:当弹簧长为22cm时,挂重14公斤。
对于物理问题,必须根据物理概念,物理知识列出函数关系式,把它转化为数学问题,再运用数学方法进行运算,其它学科也如此。
总之,中学函数学得如何,将直接影响到学生今后数学学习兴趣和成绩的好坏,因此广大中学数学老师肩负着关键的职责,一定要引起我们的高度重视。
以上几点是笔者的拙见,希望能给同行一点帮助,并敬请同行斧正。
【参考文献】
[1]张凤林.浅谈初中函数教学[J].学问, 2009(15).
[2]徐德本.初中函数教学要把握好“四个一”[J].中学数学教学参考.2008,(18).
[3]王学海;探究初中生学习函数困难及教学策略[J];成功(教育);2011年18期
一、函数的起源(产生) 十六、十七世纪,欧洲资本主义国家先后兴起,为了争夺霸权,迫切需要发展航海和军火工业。为了发展航海事业,就需要确定船只在大海中的位置,在地球上的经纬度;要打仗,也需知道如何使炮弹打的准确无误等问题, 这就促使了人们对各种“运动”的研究,对各种运动中的数量关系进行研究,这就为函数概念的产生提供了客观实际需要的基础。 十七世纪中叶,笛卡儿(Descartes)引入变数(变量)的概念,制定了解析几何学,从而打破了局限于方程的未知数的理解;后来,牛顿( Newton)、莱布尼兹(Leibniz)分别独立的建立了微分学说。这期间,随着数学内容的丰富,各种具体的函数已大量出现,但函数还未被给出一个一般的定义。牛顿于 1665年开始研究微积分之后,一直用“流量”( fluent)一词来表示变量间的关系。 1673年,莱布尼兹在一篇手稿里第一次用“函数”( fluent)这一名词,他用函数表示任何一个随着曲线上的点的变动而变动的量。(定义1)这可以说是函数的第一个“定义”。例如,切线,弦,法线等长度和横、纵坐标,后来,又用这个名词表示幂,即表示 x , x2, x3,…。显然,“函数”这个词最初的含义是非常的模糊和不准确的。 人们是不会满足于这样不准确的概念,数学家们纷纷对函数进行进一步讨论。 二、函数概念的发展与完善⒈以“变量”为基础的函数概念 在 1718年,瑞士科学家,莱布尼兹的学生约翰·贝奴里(Bernoulli,Johann)给出了函数的明确定义:变量的函数是由这些变量与常量所组成的一个解析表达式。(定义2)并在此给出了函数的记号φx。这一定义使得函数第一次有了解析意义。 十八世纪中叶,著名的数学家达朗贝尔 (D’Alembert)和欧拉( Euler)在研究弦振动时,感到有必要给出函数的一般定义。达朗贝尔认为函数是指任意的解析式,在 1748年欧拉的定义是:函数是随意画出的一条曲线。(定义 3)在此之前的 1734年,欧拉也给出了一种函数的符号f(x),这个符号我们一直沿用至今。 实际上,这两种定义(定义 1和定义 2)就是现在通用的函数的两种表示方法:解析法和图像法。后来,由于富里埃级数的出现,沟通了解析式与曲线间的联系,但是用解析式来定义函数,显然是片面的,因为有很多函数是没有解析式的,如狄利克雷函数。 1775年,欧拉在《微分学原理》一书的前言中给出了更广泛的定义:如果某些变量,以这样一种方式依赖与另一些变量,即当后面这些变量变化时,前面这些变量也随之而变化,则将前面的变量称为后面变量的函数。(定义 4)这个定义朴素地反映了函数中的辨证因素,体现了“自变”到“因变”的生动过程 ,但未提到两个变量之间的对应关系,因此它并未反映出真正意义上的科学函数概念的特征,只是科学的定义函数概念的“雏形”。 函数是从研究物体运动而引出的一个概念,因此前几种函数概念的定义只是认识到了变量“变化”的关系,如自由落体运动下降的路程,单摆运动的幅角等都可以是看成时间的函数。很明显,只从运动中变量“变化”观点来理解函数,对函数概念的了解就有一定的局限性。如对常值函数 ,不解释 十九世纪初,拉克若斯( Lacroix)正式提出只要有一个变量依赖另一个变量,前者就是后者的函数。 1834年 ,俄国数学家罗巴契夫斯基(Лобачевский)进一步提出函数的定义: x的函数是这样的一个数,它对于每一个 x都有确定的值,并且随着 x一起变化,函数值可以由解析式给出,这个条件提供了一种寻求全部对应值的方法,函数的这种依赖关系可以存在,但仍然是未知的。(定义 5)这实际是“列表定义”,好像有一个“表格”,其中一栏是 x值,另一栏是与它相对应的 y值。这个定义指出了对应关系(条件)的必要性,把函数的“对应”思想表现出来,而“对应”概念正是函数概念的本质与核心。 十九世纪法国数学家柯西( Cauchy)更明确的给出定义:有两个互相联系的变量,一个变量的数值可以在某一范围内任意变化,这样的变量叫做自变量,另一个变量的数值随着自变量的数值而变化,这个变量称为因变量,并且称因变量为自变量的函数。(定义 6) 1829年 ,狄利克雷( Dirichlet)给出了所谓狄利克雷函数: y=1 当 x为有理数时; y=0 当 x为无理数时。这个函数并不复杂,但不能用解析式来表示,这一思想的提出,正是数学由过去的研究“算”到以后研究“概念、性质、结构”的转变的开端。 1837年他对函数下的定义是:在某个变化过程中,有两个变量 x和 y。如果对于 x在某一范围内的每一个确定的值,按照某个对应关系, y都有唯一确定值和它对应,则 y称为 x的函数; x称为自变量。(定义 7)这个定义的优点是直截了当地强调与突出了“对应”关系,抓住了概念的本质属性,只须有一个法则存在,使得这个函数定义域中的每一个值有一个确定的 y值和它对应就行了,不管这个法则是公式或图像或表格或其他形式;其缺点是把生动的函数变化思想省略和简化掉了。 ⒉以“集合”为基础的函数概念 函数的概念是随着数学的发展而发展的。函数的定义在数学的发展过程中,不断的改进,不断的抽象,不断的完善。十九世纪七十年代,德国数学家康托( )提出了集合论。进入二十世纪后,伴随着集合论的发展,函数的概念也取得了新的进展,它终于摆脱了数域的束缚向更广阔的研究领域扩大,使概念获得了现代化。 二十世纪初美国数学家维布伦( Weblan)给出了函数的如下定义:若在变量 y的集合与另一变量 x的集合之间,有这样的关系成立,即对 x的每一个值,有完全确定的 y值与之对应,则称 y是变量 x的函数。(定义 8)从这个定义开始,函数概念已把基础建立在集合上面,而前七个定义则是把基础建立在变量(数)上的。 随着时间的推移,函数便被明确的定义为集合之间的对应关系,其定义是: A和 B是两个集合,如果按照某种对应关系,使 A的任何一个元素在 B中都有唯一的元素和它对应,这样的对应关系成为从集合 A到集合 B的函数。(定义 9)此定义根据映射的概念,用“映射”观点建立函数概念,其又可叙述为:从集合 A到集合 B的映射 f: A→ B称为集合 A到集合 B的函数,简称函数 f 。(定义 10)以上三个定义,已打破数域的束缚,将集合中的元素改为抽象的,可以是数,也可以不是数,而是其它一切有形或无形的东西,如 X是所有三角形的集合, Y是所有圆的集合,则 f 可以是把每一个三角形映射成它的外接圆的映射。 对新函数定义可以这样理解:函数是一个对应(规则),对于某一范围(集合)的元素,按照这个对应(规则)确定另一个元素。这样函数概念从狭义的“变化”观点转化到较广义的“对应”观点,函数即是一个对应(规则)。 对函数概念用“对应”(“规则”)来理解比起最初阶段虽然揭示出了函数概念的实质,但它还不符合我们最低限度地使用未被定义的术语的意图。因为什么叫“对应”和怎样理解“规则”还需要定义,例如规则不同,那么是否函数也不同呢?如f(x)=x与f(x)=(1+x)-1当然是不同的规则但却定义了同一函数。 为了解决这一矛盾,二十世纪初,特别是在六十年代以后,广泛采用只涉及“集合”这一概念的函数定义,而集合作为原始概念是不予定义的,这样的定义是:设 A、 B是任意两个集合, f是笛卡儿集 A× B的一个子集,满足:①对任意的 a ∈ A,存在一个 b∈B,使得 (a,b)∈ f,②若 (a,b)∈ f, (a,c)∈ f则 b=c。则称 f为 A到 B的一个函数。记作 f:A→B。(定义11)这个定义利用“关系”这个概念,便给出了只涉及原始概念“集合”的函数的一般定义,即不需要用到“对应”,又避免了对“规则”的解释,只要集合理论适用一切数学领域,这样给出的函数定义总是适用的。它可称的上是最现代的定义了。 到此,“函数”最完善的定义(定义 11)已给出,作为数学中最基本的概念之一,已把基础直接建立在集合上面,即把函数看作是从一个集合到另一个集合的对应,它和“映射”实际上是一回事。 三、新旧两种定义的比较 比较新定义(把以集合为基础的函数定义称为新的定义方式,而以变量(数)为基础的定义称为旧的定义方式。)和旧定义,它们之间有两个重要的区别: ⑴旧定义是建立在“变量”这个基本概念上的,而新定义则建立在“集合”这个基本概念上。什么是变量呢?通常把它理解为在选定一个单位以后,可加以度量的东西,如长度、质量、时间之类,这种理解一方面太疏于笼统,只能通过举例来说明,而难于加以精确化;另一方面,由于涉及大小关系,嫌过于狭窄,无法体现应用上的普遍性。其次,即使什么是“量”的问题不存在,作为变量,它须在某一范围取值(不一定是数值),这一定范围实际上就是事先得假定的一个集合 A(它构成函数的定义域),所谓“变量取值 a”,实质上就是“ a属于 A”的一种变相迂回的说法。可见,在变量的概念中已蕴含集合的思想。 ⑵旧定义中以“因变量”为函数,而新定义中则以“对应关系”为函数。函数概念的实质,主要的并不是因变量要随自便量“变”,而是两集合之间存在某种确定的对应关系。显然,新定义更能直接地揭示出函数的实质。
函数是这些高等数学课程的一条主线,在数学系课程中,尤显突出,例如,数学分析、复变函数、实变函数、常微分方程、偏微分方程、泛函分析等等,这些课程都是把函数作为研究对象。
在数学的发展史中,重要数学概念的形成离不开数学的发展,这些概念的形成对数学的发展有推动作用.函数概念是数学概念中的一个非常典型的数学概念.函数概念的形成,从最初的萌芽阶段到最终形成历经了一千多年.纵观数学的发展史,函数概念的每一次升华都是数学发展到一定阶段的产物,并对后面数学的发展作出推动作用.研究函数概念的发展。
最早给出函数概念的明确定义的是,1667年,他的函数定义为:“它是从一些其它的量经过一系列代数运算而得到的,或者是经过任何其它可以想象的运算而得到的。”这最后一句话的意思,据他解释是“除了五种代数运算外,必须加上第六种运算即趋于极限的运算。”
莱布尼茨首次用“ function ” 一词表示幂,即 。1673年,他用 “ function ” 一词表示任何一个随曲线上的点的变动而变动的量。
记号 是欧拉1743年引进的。当时,欧拉认为函数是一条可以随意描绘出的曲线。1748年欧拉把函数定义为由一个变量与一些常量通过任何方式形成的解析表达式。
上述种种函数定义,用现在的观点看,无非是函数表示法中的解析表示法和图象表示法。
1775年欧拉又给出一个新的函数定义:
如果一个变量依赖于另一个变量,使当后一个变量变化时,前一个量也随着变化,那么称第一个量是第二个量的函数。
虽然18世纪对函数概念有多种不同的抽象和理解,但占统治地位的函数概念是:函数是由一个解析表达式给出的。
这些函数概念是人们对各种具体的函数关系的不断和反复认识,经过抽象得出的,但都反映了一个量对另一量的依赖关系,都是“变化”和“运动”的辩证唯物主义观点的抽象。
1837年高斯和雅可比(1804-1851)的学生,黎曼的指导老师狄利克雷(1805-1859)给出了一个函数定。他说:“如果对于某区间上的每一个确定的x值,按照某一法则y都有一个或多个确定的值,那么y叫做x函数。”
狄利克雷的定义一方面继承了欧拉等人关于函数概念的精神,又打破了把“函数”和“解析式子”等同起来的局限性,抓住了两个变量对应关系的确定存在这一要害,而不管它是否可用数学运算来表达。从而使函数概念能更准确地描述各种互相依赖的变量之间的关系。但是随着科学技术及数学学科本身的发展,这个以变量概念作为函数概念的定义逐渐暴露出不足之处。20世纪初,又给出了下面的函数定义:“设x和y是两个非空集合,如果对于每个X中的元素x,依照某一法则,总有确定的一个Y中的y和它对应,这个对应法则就叫做函数”。这就是说,函数是非空集合X到非空集合Y的一个映射。
这个定义使我们可以将函数概念推广到以任何对象为元素的两个集合之间,这就极大地扩展了函数概念建立的基础,适应了现代数学对函数概念的需要。
函数概念从提出到完成,用了二百多年的时间。从函数概念建立的过程我们可以看出,人们对函数概念的认识是随着科学和数学学科本身的不断发展、不断深入而不断深化、不断完善的。
这篇作文可以这样写,例如数学函数形成要与历史相结合因为函数概念是数学概念中最重要的概念之一,在数学发展300年来函数概念,无数的数学家从集合、代数、直至对应、集合的角度不断赋予函数概念以新的思想,从而推动了整个数学的发展。所以拟通过对函数概念的发展与比较的研究,对函数概念的教学进行一些探索。函数概念的纵向发展早期函数概念——几何观念下的函数十七世纪伽俐略(G.Galileo,意,1564-1642)在《两门新科学》一书中,几乎从头到尾包含着函数或称为变量的关系这一概念,用文字和比例的语言表达函数的关系。1673年前后笛卡尔(Descartes,法,1596-1650)在他的解析几何中,已经注意到了一个变量对于另一个变量的依赖关系,但由于当时尚未意识到需要提炼一般的函数概念,因此直到17世纪后期牛顿、莱布尼兹建立微积分的时候,数学家还没有明确函数的一般意义,绝大部分函数是被当作曲线来研究的。1十八世纪函数概念——代数观念下的函数1718年约翰·贝努利(BernoulliJohann,瑞,1667-1748)才在莱布尼兹函数概念的基础上,对函数概念进行了明确定义:由任一变量和常数的任一形式所构成的量,贝努利把变量x和常量按任何方式构成的量叫“x的函数”,表示为,其在函数概念中所说的任一形式,包括代数式子和超越式子。18世纪中叶欧拉(L.Euler,瑞,1707-1783)就给出了非常形象的,一直沿用至今的函数符号。欧拉给出的定义是: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。他把约翰·贝努利给出的函数定义称为解析函数,并进一步把它区分为代数函数(只有自变量间的代数运算)和超越函数(三角函数、对数函数以及变量的无理数幂所表示的函数),还考虑了“随意函数”(表示任意画出曲线的函数),不难看出,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。以上就是函数形成与发展史,也是函数形成的重要原因。
浅谈绿色化学摘 要 建立绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点出发,重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标转向治本。为此,工业、农业、日常生活等采用无毒、无害并可循环使用的物料,化学反应的绿色化,是从“本”治理环境污染的重要途径。当今,化学的发展非常迅速。在20世纪发现和人工合成的化合物的种类是2285万多种,是此之前发现的所有化合物总数的41倍强。但“化学家太谦虚”,20世纪化学取得的辉煌成就,并未获得社会应有的认可。关键词 绿色化学 环境保护 生物技术 前言 人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。 化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。1 采用无毒、无害并可循环使用的新物料 原料选择 工业化的发展为人类提供了许多新物料,它们在不断改善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。 以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上使用的塑料就超过亿kg(20世纪90年代数量进一步上升),打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。 我国也大量使用塑料包装,而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前国际上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目,已取得一些进展。 溶剂的选择 大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质,分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。 固相反应 固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。 以水为溶剂的反应 由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的,有时可提高反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中,开发利用以水作溶剂是大有可为的。 超临界流体作为有机溶剂 超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点(℃,7 )以上的CO2流体。它通常具有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度;在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。 催化剂的选择 许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是:对设备腐蚀严重,对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境,多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟,这种催化剂选择性高,乙苯收率超过,而且催化剂寿命长。 2 化学反应的绿色化 为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。 3 生物技术的应用 生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。 绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。 参考文献1. 朱清时. 绿色化学和新的产业革命[J]. 现代化工,1998(6)2. 闵思泽. 环境友好石油炼制技术的发展[J].化学进展,1998(1)3. 黄培强. 绿色合成:一个逐步形成的学科前沿[J]. 化学进展,1998(4)4. 高兆林, 谭丕亨. 绿色化学浅说[J]. 山东化工,1999(2)[5.王恩举.漫谈绿色化学.大学化学,2002,(4)6.. 徐光宪.今日化学何去何从?.大学化学,2003,(1)7. 董昌耀,杨世忠.中学绿色化学教育实施策略探讨,化学教育. 2002来
化学是基础教育的重要组成部分,在化学教学中培养学生的创新精神对深化基础教育改革,提高学生素质具有重要作用。下面是我为大家整理的关于化学论文,供大家参考。
在科技创新不断涌现的当代,人才培养显得尤为重要。随着社会的发展,我国的教育培养目标已经发生改变,从过去的培养“接班人”向培养“劳动者”转变,由“精英教育”向“大众化教育”转型。在培养目标上不仅要培养一批拨尖人才,更要体现培养大批高素质的普通公民。下面笔者就中学化学中进行低碳经济与绿色化学的教育谈一些认识。
一、低碳经济和绿色化学的概念与内涵
现代社会出现资源、环境问题的根源在于人类的生产、消费模式。以碳为主的能源物质在被人类利用之后,都变成了以CO2为主要物质的气体,造成了温室效应、蝴蝶效应。在多哈提出低碳经济理念之后,全国乃至全球都在倡导低碳模式经济。Lowcarbon是低碳的英文诠释,是指排放更少的以二氧化碳为主的温室气体。而低碳经济是一种高效的、环保的经济模式,其特点是耗能更低、污染更少、排放减少等,要求在利用能源时提高使用效率,且着重于清洁能源的开发与使用,其实质是提高能源利用效率和清洁能源结构问题。从碳到低碳是一个从化学到社会生活的过程,是一场涉及生产方式、生活方式和价值观念的全球性革命,它与我国的化学教育有着紧密的关联。绿色化学重视对环境的保护,通过清洁能源、原子经济等内容的学习,可实现绿色化学。绿色化学是对化学原理的转化,通过化学方法来减少有毒、有害物质的生产和应用,在研究过程中,弱化有害、有毒作用,强化其绿色作用,从技术和经济角度分析,绿色化学能够从源头、生产过程以及使用等各个环节减少并降低污染。因此,在平时的化学教学中,贯彻“低碳经济”的观念,培养学生“绿色化学”的可持续发展理念显得尤为重要。
二、在化学教育中重视低碳经济与绿色化学教育
我国的《九年义务教育化学课程标准(实验)》明确指出了化学课程的性质、目的以及方法。在义务教育阶段中的化学课程,教学目的是让学生了解化学为社会发展带来的影响,利用化学来认识科学技术和社会、生活中的相关问题。同时,学生能够从化学教育中了解化学物品给人们生活和健康带来的影响,且能够借助化学手段治理环境污染,开发并且利用化学资源。另外,化学教育中要强调学生对自然和社会的责任心,当学生在遇到与化学相关的问题时,能够利用化学知识科学地解决问题。由此可知,我国新课程对中学化学有了全新的诠释和要求,新课标更加注重培养学生的科学和人文素养,为新课程理念下的中学化学教学指明了方向。
三、对中学生进行低碳经济与绿色化学教育的基本策略
中学化学教学要选择真实的问题情境,突出科学观念、科学思维、科学方法、科学主题,重视学生创新意识和创新能力的培养,将科学教育与人性发展有机融合起来。在平时的化学教育中可以做到以下几个方面。
(一)贯彻绿色化学和低碳经济的观念
让学生接受绿色化学思想,把绿色化学内化为自己的自觉行为。初中和高中的化学课本直接或者间接地对绿色化学都有涉及,但仅是停留在书本的概念之上。在平时的教育中,教师应该引导学生通过实践来加深对绿色化学的理解。如利用周末时间带学生到化学工业园进行参观、实践,亲身接触化学物质的转变和生产过程,形象地说明绿色化学理念的重要性,低碳经济的影响力。介绍空气污染及防治,抓住时机向学生介绍绿色化学及其主要特点,在教学中尽可能渗透、强化绿色化学的思想理念。例如教授温室效应及其危害与防治,使用燃料对环境的影响,金属资源的利用与保护等。同时通过绿色化学的教育,让学生形成良好的生活习惯,真正实现节能减排,低碳经济。
(二)建立绿色化学和低碳经济的意识
人教版新课程下的化学教材,着重于从多个角度阐述了绿色化学和低碳经济的内涵、概念。例如从环境保护的角度讲述了酸雨、大气污染与温室效应的关联;介绍了循环操作、交换剂再生、催化剂中毒等概念;介绍了有毒物质的性质、使用、保存;介绍了与绿色化学相关的再生、使用替代产品、回收以及重复使用的工业化学内容。其中包含了许多低碳经济的理念,例如:以海水为原料提取镁、接触法制硫酸……这些绿色化学技术充分说明了低碳经济并不一定需要极高的成本,也不需要很高的技术,只要我们共同努力,做好自己,就能很好地应对全球变暖等环境问题,为地球尽一份力量。
(三)从实验中体验绿色化学和低碳经济
绿色化学实验具有基本的5R原则,即reduce(减量)、recycling(回收)、reuse(循环使用)、rejection(拒绝使用)、regeneration(再生)。从化学试剂的选择、化学反应条件的控制、化学反应结束后三废的处理等,充分体现了能源、化学试基础教育剂、化学反应、反应产物、剂量等的低碳化等特点。这些具体包含在以下三个方面。
1.将化学实验微型化,实现绿色化学。课堂演示实验以及学生自主实验,要避免出现有毒、有害物质的污染。实验应在小烧杯或小试管中进行,在点滴板上观察。由于实验药品剂量的普遍减少,既节约了药品资源,又减少了化学污染,同时还能够直观地观察实验结果,效果非常明显。
2.优化实验内容、装置和方法。化学实验离不开气体、液体和固体的产物,部分实验产物具备毒性或者对环境、人体有害的特点,因此,实验中既要保证实验的效果,还要对实验的内容和仪器、方法进行改善,尽可能在密闭条件下或在通风橱中进行,以减少实验产物对环境的污染。
3.妥善处理化学实验的废弃物。化学实验为了能够得到科学、真实的实验数据,往往要产生许多废弃物,而这些产物却没有较好地得到处理。在实验教学中,教师应该引导学生利用化学反应洗涤、吸收或转化,将有害产物回收利用。这样不但能够提升学生绿色环保和绿色化学的意识,而且还能给学生及早灌输低碳经济的观念,将普通的化学实验最终提升为绿色化学实验。
(四)实践低碳生活
学生学习知识的最终目的是使用,如何将书本上的化学知识内化为学生自己的知识,并使其更好地应用于生活、服务于社会,笔者认为让学生参与社会实践是一个行之有效的办法。如学习“自然界中的水”时,可让学生调查本地水资源的利用和河水污染情况,参观本市的自来水厂和污水处理厂,让学生对水的污染及净化有一个详实的了解,懂得保护水资源和节约用水的重要意义;又如学习“化石燃料的利用”时,可组织学生调查当地居民的燃料使用种类和大约日消耗量;走访加油站和煤炭加工厂,调查了解化石能源的消耗量和消耗途径,让学生充分认识到我国能源结构的严峻形势和由此引发的环境问题。在化学教育中,课外活动可以组织绿色化学、低碳化学的主题内容,为学生讲解绿色化学的历史、主要内容和方法以及目标等,而教师则将这些内容与教材结合,设置与环保、绿色化学以及低碳相关的课题,有意识地引导学生关注社会、关注环境的绿色化学意识,通过组织学生深入社会生活实践去获得第一手的信息,积极主动地发现问题,写出调查报告,向相关部门提出解决问题的合理化的建议。通过绿色化学教育,增强同学的社会责任感,增加动手能力,增强同学学习化学的兴趣,更重要的是意识到绿色化学教育的重要性,使同学对绿色化学的认知由感性认识上升到理性认识,使自己更好地履行在低碳经济时代下的社会责任。
1化学工程与工艺专业的煤化工特色专业建设原则
以市场为导向
随着能源需求量不断增大,我国对开发能源的技术人才也有了更高的要求。我国教育部在1996年将“煤化工”等专业列为化学工程与工艺专业,促进我国煤化这一特色专业发展。加强煤化工特色建设,可以扩大煤化工产业,推广清洁能源,这也是市场经济的必然需求。煤化工特色建设,要以市场为导向,将学生的就业与市场相结合,从而保证学生在面对社会选择的时候,有足够的自信,具备扎实的专业基础和技术水平,提高就业机会。
发扬创新精神
只有发扬创新精神,才能够彰显特色。特色专业是经过改革后被确定的内容,它本身就具有探索和创新,但煤化工专业发展中,以往的教学经验仍然会对创新有所阻碍,因此在建设有特色的煤化工专业时,要用发展的眼光看问题,创新教育观念和人才培养机制,促进煤化工特色建设。
稳定发展原则
化学工程与工艺专业的煤化工特色建设,始终坚持煤化工人才培养方向,也有着自身的特色,毕业后学生主要面对钢铁冶金系统,能源方向,因此在建设特色专业是,也要立足根本,找准发现,坚持稳定发展的原则。煤化工建设要以市场为导向,在发展中会面临内部和外部的变化,因此稳定发展,才能适应不确定的变化,适应社会和市场的要求。
2建设煤化工特色的对策
创新教育观念
专业建设是高校办学理念的表现形式,其特色建设的发展方向、过程等都离不开一定的理念指导[1]。煤化工特色专业的发展与市场分不开,煤化工专业与能源安全与供应、钢铁冶金行业发展与节能减排实现有着很大的关系。随着能源问题出现,可持续发展的理念不断摄入,煤化工专业发展也要将观念进行创新,以便适应社会的要求。可以通过实现教育活动,将教育观点和教学理念进行谈论和创新,在实际工作中,如果出现了教学理念偏差,要及时用正确的思想观念给予指导。创新教育观念是培养煤化工人才的必然要求,通过定期考核,加强教育工作者的思想意识,将这种观念融入教育,这也是促进我国煤化工产业的重要措施。
创新课程体系
煤化工特色专业要突出特色,因此要有明确的教学目标,以便在基础教学中突出特色,从而培养有特色的专业性人才。化学工程与工艺专业的课程体系要突出煤化工特色,根据高校制定人才培养目标,科学设定课程体系,使本专业的教学能够有序进行。课程体系是特色专业实施的基础和关键,因此要保证其合理性、科学性和可持续发展。煤化工专业是一门传统的学科,但特色建设赋予了它新的生命力,因此这门学科的课程体系要与国内外最新的教育理念相吻合,从而能够在以往的经验中,发挥教学成果的理念,整合课程资源,促进特色专业发展。煤化工特色建设课程体系要反应时代的特征,但也要与学校的特色向结合,建设出使用社会发展的化学工程与工艺专业的课程体系。煤化工课程体系要突出特色,例如开展“焦化特色课程”、“清洁能源课程”等,充分发挥本专业的特色。将基础必修课和辅修课程想结合,促进煤化工特色专业发展。
理论与实践相结合
化学工程与艺术是实践性较强的专业,在建设特色煤化工专业时,要将理论与实践向结合,培养学生的综合能力[2]。教师在教学时,可以结合计算机开展辅助教学,将最前沿的煤化工专业知识传授给学生,让学生形成较强的专业意识。高校还应加强与企业的合作,为学生提供更多的实践机会,让学生参与到企业生产实践中,培养学生的动手能力,在实践中,学生能够更好地解决问题。将理论与实践向结合,才能够促进煤化工特色专业建设,学生在实践中,专业能力得到锻炼,整体的素质也会不断提高。
建立健全质量保障体系
完善的质量体系建设是有特色的化学工程与工艺专业的保障,在科学的监督机制中,促进煤化工专业发展。高校要保证特色专业有效进行,就要对其投入更多的科研、资金及教学条件,这些物质保障是实施特色专业的前提。化学工程与工艺专业的煤化工特色建设中,会面临很多问题,如课程实施不佳,教师专业能力不强等,这些因素都会阻碍课程目标的实现。做好特色专业,离不开完善的质量保障体系。为了保证教学质量,因此要制定质量责任制,包括学生评价、教学反馈、教务系统质量检测等,确保教学目标的实现。
3结语
绿色催化剂的应用及进展摘要]对新型绿色催化剂杂多化合物的研究进展进行了综述,主要介绍了杂多化合物在催化氧化、烷基化、异构化等石油化工领域的研究现状,并对其应用和发展前景做了总结和评述。[关键词]杂多化合物;绿色化工催化剂;展望随着人们对环保的日益重视以及环氧化产品应用的不断增加,寻找符合时代要求的工艺简单、污染少、绿色环保的环氧化合成新工艺显得更为迫切。20世纪90年代后期绿色化学[1,2]的兴起,为人类解决化学工业对环境污染,实现可持续发展提供了有效的手段。因此,新型催化剂与催化过程的研究与开发是实现传统化学工艺无害化的主要途径。杂多化合物催化剂泛指杂多酸及其盐类,是一类由中心原子(如P、Si、Fe、B等杂原子及其相应的无机矿物酸或氢氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多原子)按一定的结构通过氧原子桥联方式进行组合的多氧簇金属配合物,用HPA表示[3-6]。HPA的阴离子结构有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、Standberg和Lindgvist 7种结构。由于杂多酸直接作为固体酸比表面积较小(<10 m2/g),需要对其固载化。固载化后的杂多酸具有“准液相行为”和酸碱性、氧化还原性的同时还具有高活性,用量少,不腐蚀设备,催化剂易回收,反应快,反应条件温和等优点而逐渐取代H2SO4、HF、H3PO4应用于催化氧化、烷基化、异构化等石油化工研究领域的各类催化反应。1杂多酸在石油化工领域的研究进展随着我国石油化工工业的快速发展,以液态烃为原料制取乙烯的生产能力在不断增长,而产生的副产物中有大量的C3~C9烃类,其化工综合利用率却仍然较低,随着环保法规对汽油标准中烯烃含量的严格限制,如何在不降低汽油辛烷值的情况下,生产出高标号的环境友好汽油已是我国炼油业面临的又一个技术难题。目前,催化裂化副产物C3~C9烃类的催化氧化、烷基化、芳构化以及C3~C9烃类的回炼技术已成为研究的热点。因此,催化裂化C3~C9烃类的开发与应用将有着强大的生产需求和广阔的市场前景。催化氧化反应杂多酸(盐)作为一类氧化性相当强的多电子氧化催化剂,其阴离子在获得6个或更多个电子后结构依然保持稳定。通过适当的方法易氧化各种底物,并使自身呈还原态,这种还原态是可逆的,通过与各种氧化剂如O2、H2O2、过氧化尿素等相互作用,可使自身氧化为初始状态,如此循环使反应得以继续。用杂多酸作催化剂使有机化合物催化氧化作用有两种路线是可行的[7]:①分子氧的氧化:即氧原子转移到底物中;②脱氢反应的氧化。将直链烷烃进行环氧化是生产高辛烷值汽油的重要途径之一。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O两相中,在作为具有催化活性的过氧化多酸化合物的前体的杂多负离子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多负离子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+;X=P5+,Si4+或B3+)的存在下,用过氧化氢进行1-辛烯的环氧化反应时,负离子[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的,并且许多光谱分析法表明它们的结构在反应过程中没有发生变化。[PMo12O40]3-表现出很低的活性,而[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表现出高活性。反应中Keggin型杂多负离子[PW12O40]3-被过量的过氧化氢分解而形成过氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和[W2O3(O2)4(H2O)2]2-,而这两种活性物种在环氧化反应中起到了重要的作用。烷基化反应石油炼制工业上,烷烃烷基化、烯烃烷基化及芳烃烷基化反应是生产高辛烷值清洁汽油组分的环境友好工艺。但以浓硫酸和氢氟酸作为催化剂的传统烷基化工艺因氢氟酸的毒性和浓硫酸的严重腐蚀性受到了很大的限制。C4抽余液是蒸气裂解装置产生的C4馏份经抽提分离丁二烯后的C4剩余部分,其中富含大量的1-丁烯和异丁烯。如何利用C4抽余液中的异丁烯和1-丁烯是C4抽余液化工利用的关键。异丁烯是一种重要的基本有机化工原料,主要用于制备丁基橡胶和聚异丁烯,也用来合成甲基丙烯酸酯、异戊二烯、叔丁酚、叔丁胺等多种有机化工原料和精细化工产品。1-丁烯是一种化学性质比较活泼的a-烯烃,其主要用途是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体,也用于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直链或支链烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药、农药等。特别是自20世纪70年代LLDPE工业化技术开发成功以来,随着LLDPE工业生产的蓬勃发展,国内外对1-丁烯的需求与日俱增,已成为发展最快的化工产品之一。刘志刚[9]等用浸渍法制备了Cs+、K+、NH4+的SiPW12杂多酸盐类和SiO2负载的SiPW12杂多酸,在超临界条件下评价了它们对异丁烷和丁烯烷基化的催化作用。结果表明,它们的活性和选择性大小顺序是当阳离子数相同时,Cs+盐>K+盐>NH4+盐。(NH4)尽管催化活性不高,但对C8产物的选择性达到%;具有很高的催化活性,但其对C8产物的选择性却只有。异构化反应汽油的抗爆性用异辛烷值表示,直链烃异构化是生产高辛烷值汽油的重要手段。C5~C6烷烃骨架异构化旨在提高汽油总组成的辛烷值,反应受平衡限制,低温有利于支链异构化热动力学平衡。为达到最大的异构化油产率,C5~C6烷烃异构化应在尽可能低的温度和高效催化剂存在下进行。烷烃骨架异构化是典型的酸催化反应,最近发现有较多的固体酸材料(其酸强度高于H-丝光沸石)可用于轻质烷烃骨架异构化,其中,最有效的有基于杂多酸(HPA)的催化材料和硫酸化氧化锆、钨酸化氧化锆(WOx-ZrO2)。2绿色催化剂绿色化学对催化剂也提出了相应的要求[1,2]:(1)在无毒无害及温和的条件下进行;(2)反应应具有高的选择性,人们将符合这两点的催化剂称之为绿色催化剂。由于一些杂多酸化合物表现出准液相行为,极性分子容易通过取代杂多酸中的水分子或扩大聚合阴离子之间的距离而进入其体相中,在某种意义上吸收大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液,其状态介于固体和液体之间,使得某些反应可以在这样的体相内进行。作为酸催化剂,其活性中心既存在于“表相”,也存在于“体相”,体相内所有质子均可参与反应,而且体相内的杂多阴离子可与类似正碳离子的活性中间体形成配合物使之稳定。杂多酸有类似于浓液的“拟液相”,这种特性使其具有很高的催化活性,既可以表面发生催化反应,也可以在液相中发生催化反应。准液相形成的倾向取决于杂多酸化合物和吸收分子的种类以及反应条件。正是这种类似于“假液体”的性质致使杂多酸即可作均相及非均相反应,也可作相转移催化剂。陈诵英[10]等用二元杂多酸为催化剂,双氧水为氧化剂,醋酸为溶剂,催化氧化三甲基苯酚(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ),这与传统方法先用发烟硫酸磺化TMP,然后在酸性条件下用固体氧化剂氧化得到TMBQ相比,能减少排放大量废水以及10 t以上的固体废物,且其摩尔收率可达86%,大大提高了原子利用率。刘亚杰[11]等采用一种性能优良的环境友好的负载型杂多酸催化剂(HRP-24)合成二十四烷基苯。HR-24属于一种大孔、细颗粒、强酸性的固体酸催化剂,大孔和细颗粒有利于大分子烯烃的扩散,且不容易被长链烯烃聚合形成的胶质堵塞孔道,而强酸性可使催化剂在较低温度下就具有较高的催化活性。实验表明,在反应温度和压力较低的情况下(120℃和~ MPa),烯烃的转化率和二十四烷基苯的选择性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40催化乙烯在氧气和水存在下氧化一步合成了乙酸乙酯,简化合成工艺,与绿色化学相适应。刘秉智[13]以活性炭负载磷钼钨杂多酸为催化剂,用30%双氧水催化氧化苯甲醇合成苯甲醛,苯甲醛收率可达。与国内同类产品的生产工艺相比,其具有催化活性好,反应条件温和,生产成本低廉,催化剂可重复使用,对设备无腐蚀性,不污染环境,是一种优良的新型合成工艺路线,具有一定的工业开发前景。3展望虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善,但大多数催化剂仍停留在实验阶段,催化剂性能不稳定,制备过程复杂,性价比低是制约其工业化应用的主要原因,但从长远角度考虑,采用绿色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势。环境友好的负载型杂多酸催化剂既能保持低温高活性、高选择性的优点,又克服了酸催化反应的腐蚀和污染问题,而且能重复使用,体现了环保时代的催化剂发展方向。今后的研究重点应是进一步探明负载型杂多酸的负载机制和催化活性的关系,进一步解决活性成分的溶脱问题,并进行相关的催化机理和动力学研究,为工业化技术提供数据模型,使负载型杂多酸早日实现工业化生产,为石油化工和精细化工等行业创造更大的经济、社会效益。[参考文献][1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13]王恩波,胡长文,许林.多酸化学导论[M].北京:化学工业出版社,1997,170-195.夏恩冬,王鉴,李爽.杂多酸氧化-还原催化应用及研究进展[J].天津化工,2007,21(3): C,Chottard G,Bregeault J,et epoxidation using tungsten-based precursors andhydrogen peroxide in a biphase medium[J].Inorg Chem.,1991,30(23):4 409-4 415.刘志刚,刘植昌,刘耀芳.SiW12杂多酸盐在C4烷基化反应中应用的研究[J].天然气与石油,2005,23(1):17-19.陈诵英,陈蓓,王琴,等.环境友好氧化催化剂杂多酸的应用[J].宁夏大学学报,2001,(2):98-99.刘亚杰,温朗友,吴巍,等.负载型杂多酸催化剂合成二十四烷基苯[J].石油炼制与化工,2002,33(12): M,Kung H Catalysis A:General[J],2000,201:9-11.刘秉智.固载杂多酸催化氧化合成苯甲醛绿色新工艺[J].应用化工,2005,(9): Chemistry TheoryandPractice[M].Oxford:Oxford University Press, atom economy:a search for synthetic effi 2ciency[J].Science,1991,254(5037):1 471-1 M,Okuhara [J],1993,23(11): Rev-Sei Eng.[J],1995,37(2):311-352.温朗友,闵恩泽.固体杂多酸催化剂研究新进展[J].石油化工,2000,(1):49-55.