高中数学教师说课稿--函数的最大值与最小值(游建龙)


高中数学教师说课稿

第三届全国高中青年数学教师优秀课参赛教案

§3.8

函数的最大值和最小值(第 1 课时)
游建龙(344100)

江西省临川第一中学

二OO六年十月 E-mail:lcyz_yjl@163.com

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3.8
【教材分析】

函数的最大值和最小值(第 1 课时)
江西省临川第一中学 游建龙 人教版全日制普通高级中学教科书数学第三册(选修Ⅱ)

1.本节教材的地位与作用 本节主要研究闭区间上的连续函数最大值和最小值的求法和实际应用,分两课时,这里 是第一课时,它是在学生已经会求某些函数的最值,并且已经掌握了性质: “如果 f(x)是闭区 间[a,b]上的连续函数,那么 f(x)在闭区间[a,b]上有最大值和最小值” ,以及会求可导函数 的极值之后进行学习的,学好这一节,学生将会求更多的函数的最值,运用本节知识可以解 决科技、经济、社会中的一些如何使成本最低、产量最高、效益最大等实际问题.这节课集 中体现了数形结合、理论联系实际等重要的数学思想方法,学好本节,对于进一步完善学生 的知识结构,培养学生用数学的意识都具有极为重要的意义. 2.教学重点 会求闭区间上连续开区间上可导的函数的最值. 3.教学难点 高三年级学生虽然已经具有一定的知识基础,但由于对求函数极值还不熟练,特别是对优 化解题过程依据的理解会有较大的困难,所以这节课的难点是理解确定函数最值的方法. 4.教学关键 本节课突破难点的关键是: 理解方程 f′(x)=0 的解, 包含有指定区间内全部可能的极值点. 【教学目标】 根据本节教材在高中数学知识体系中的地位和作用,结合学生已有的认知水平,制定本 节如下的教学目标: 1.知识和技能目标 (1)理解函数的最值与极值的区别和联系. (2)进一步明确闭区间[a,b]上的连续函数 f(x),在[a,b]上必有最大、最小值. (3)掌握用导数法求上述函数的最大值与最小值的方法和步骤. 2.过程和方法目标 (1)了解开区间内的连续函数或闭区间上的不连续函数不一定有最大、最小值. (2)理解闭区间上的连续函数最值存在的可能位置:极值点处或区间端点处. (3)会求闭区间上连续,开区间内可导的函数的最大、最小值. 3.情感和价值目标 (1)认识事物之间的的区别和联系. (2)培养学生观察事物的能力,能够自己发现问题,分析问题并最终解决问题. (3)提高学生的数学能力,培养学生的创新精神、实践能力和理性精神. 【教法选择】 根据皮亚杰的建构主义认识论, 知识是个体在与环境相互作用的过程中逐渐建构的结果, 而认识则是起源于主客体之间的相互作用.
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本节课在帮助学生回顾肯定了闭区间上的连续函数一定存在最大值和最小值之后,引导 学生通过观察闭区间内的连续函数的几个图象,自己归纳、总结出函数最大值、最小值存在 的可能位置,进而探索出函数最大值、最小值求解的方法与步骤,并优化解题过程,让学生 主动地获得知识,老师只是进行适当的引导,而不进行全部的灌输.为突出重点,突破难点, 这节课主要选择以合作探究式教学法组织教学. 【学法指导】 对于求函数的最值,高三学生已经具备了良好的知识基础,剩下的问题就是有没有一种 更一般的方法,能运用于更多更复杂函数的求最值问题?教学设计中注意激发起学生强烈的 求知欲望,使得他们能积极主动地观察、分析、归纳,以形成认识,参与到课堂活动中,充 分发挥他们作为认知主体的作用. 【教学过程】 本节课的教学,大致按照“创设情境,铺垫导入——合作学习,探索新知——指导应用, 鼓励创新——归纳小结,反馈回授”四个环节进行组织. 教学 教 学 内 容 设 计 意 图 环节 以实例引发思考, 有利于学生感受到数学 来源于现实生活,培养 学生用数学的意识,同 时营造出宽松、和谐、 积极主动的课堂氛围, 在新旧知识的矛盾冲突 中,激发起学生的探究 热情. 实际问题中,函数 和自变量 x 范围的设置, 都紧扣本节课的核心: 确定闭区间上的连续函 数的最(大)值. 通过运用几何画板 演示 , 增强直观性 , 帮助 学生迅速准确地发现相 关的数量关系.提出问 题后 , 引导学生发现 , 求 V=(80-2x) (60-2x)x 所列函数的最大值是以 =4(40-x) (30-x)x. 前学习过的方法不能解 决的 , 由此引出新课 , 使 2.引出课题:分析函数关系可以看出,以前学过的方法 学生深感继续学习新知 在这个问题中较难凑效,这节课我们将学习一种很重要的 识的必要性,为进一步的 研究作好铺垫. 方法,来求某些函数的最值. 1.问题情境:在日常生活、生产和科研中,常常会遇到 求什么条件下可以使成本最低、产量最大、效益最高等问 题,这往往可以归结为求函数的最大值与最小值. 如图,有一长 80cm,宽 60cm 的矩形不锈钢薄板,用此薄板折 成一个长方体无盖容器,要分别 过矩形四个顶点处各挖去一个 全等的小正方形,按加工要求, 长方体的高不小于 10cm 且不大于 20cm.设长方体的高为 xcm,体积 为 Vcm3.问 x 为多大时,V 最大? 并求这个最大值. 解:由长方体的高为 xcm, 可知其底面两边长分别是 (80-2x)cm, (60-2x)cm,(10≤x≤20). 所以体积 V 与高 x 有以下函数关系

一 、 创 设 情 境 , 铺 垫 导 入

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教学 环节

















1.我们知道,在闭区间[a,b]上连续的函数 f(x)在[a, b]上必有最大值与最小值. 问题 1:如果是在开区间(a,b)上情况如何? 问题 2:如果[a,b]上不连续一定还成立吗? f ( x) ? x, x ? (1, 2). x (0 ≤x < 1), f ( x) = 0 ( x = 1). y

y

2 1

1

通过对已有相关知 识的回顾和深入分析, 自然地提出问题:闭区 间上的连续函数最大值 和最小值在何处取得? 如何能求得最大值和最 小值?以问题制造悬 念,引领着学生来到新 知识的生成场景中. 对取得最大值最小 值的两种可能位置的结 论,在高中阶段不作证 明,为使学生形成更深 刻的印象,更好地进行 发现,教学中通过改变 区间位置,引导学生观 察各种区间内图象上最 大值最小值取得的位 置,形成感性认识,进 而上升到理性的高度.

o
二 、 合 作 学 习 , 探 索 新 知

1

2

x

o

1

x

2.如图为连续函数 f(x)的图象:

为新知的发现奠定 基础后,提出教学目标, 让学生带着问题走进课 堂,既明确了学习目的, 在闭区间[a,b]上连续函数 f(x)的最大值、最小值分别 又激发起学生的求知热 是什么?分别在何处取得? 情.
y y

aOb

x

a

Ob

x

学生在合作交流的 探究氛围中思考、质疑、 倾听、表述,体验到成 功的喜悦,学会学习、 学会合作.

在整个新知形成过 程中,教师的身份始终 是启发者、鼓励者和指 导者,以提高学生抽象 a 概括、分析归纳及语言 a x O b O b x 表述等基本的数学思维 能力.深化对概念意义 3.以上分析,说明求函数 f(x)在闭区间[a,b]上最值的 的理解:极值反映函数 的一种局部性质,最值 关键是什么? 归纳: 设函数 f(x)在[a,b]上连续, 在(a,b)内可导, 求 f (x) 则反映函数的一种整体 性质. 在[a,b]上的最大值与最小值的步骤如下:
y y

(1)求 f (x)在(a,b)内的极值; (2)将 f (x)的各极值与 f (a)、f (b)比较,其中最大的一 个是最大值,最小的一个是最小值.
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教学 环节

















探索出最大值和最 小值存在的可能位置 后,求法边呼之欲出, 这时可以让学生给出求 解步骤,既锻炼了他们 的表达能力,更培养了 例 1 求函数 y= x4-2 x2+5 在区间[-2,2]上的最大 他们的数学思维能力. 值与最小值. 解: y′=4 x3-4x, 令 y′=0,有 4 x3-4x=0,解得: 解决例 1 的方法并 x=-1,0,1 不唯一,还可以通过换 元转化为学生熟知的二 当 x 变化时,y′,y 的变化情况如下表: 次函数问题;而这里利 用新学的导数法求解, x 0 (0,1) 1 (1,2) 2 -2 (-2,-1) -1 (-1,0) 这种方法更具一般性, 0 0 0 y′ — + - + 是本节课学习的重点. 求[a,b]上的连续函数 f(x)的最大值和最小值的步骤: (1)求函数 f(x)在开区间(a,b)内的极值; (2)将 f(x)的各极值与 f(a)、 f(b)比较,其中最大的一个 是最大值,最小的一个是最小值.
↘ ↗ 4 5 ↘ 4 ↗ 13

二 、 合 作 学 习 , 探 索 新 知

y

13

从上表可知,最大值是 13,最小值是 4. 思考:求函数 f(x)在[a,b]上最值过程中,判断极值往往 比较麻烦,我们有没有办法简化解题步骤? 设函数 f(x)在[a,b]上连续, 在(a,b)内可导, 求 f(x)在[a,b] 上的最大值与最小值的步骤可以改为: (1)求 f(x)在(a,b)内导函数为零的点,并计算出其函 数值; (2)将 f(x)的各导数值为零的点的函数值与 f(a)、f(b) 比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值. 解法 2: y′=4 x3-4x 令 y′=0,有 4x3-4x=0,解得: x=-1,0,1. x=-1 时,y=4, x=0 时,y=5, x=1 时,y=4. 又 x=-2 时,y=13, x=2 时,y=13. ∴所求最大值是 13,最小值是 4. 课堂练习: 求下列函数在所给区间上的最大值与最小值: (1)y=x-x3,x∈[0,2] (2)y=x3+x2-x,x∈[-2,1]

“问起于疑, 疑源于 思” ,数学最积极的成分 是问题,提出问题并解 决问题是数学教学的灵 魂.思考题的目的是优 化导数法求最大、最小 值的解题过程,使得问 题的解决更简单明快, 更易于操作.这一环节 旨在培养学生的探究意 识及创新精神,提高学 生分析和解决问题的能 力. 对例题 1 用简化后 的方法求解,便于学生 将它与第一种解法形成 对照,更容易被学生所 接受. 课堂练习的目的在 于及时巩固重点内容, 使学生在课堂上就能掌 握.同时强调规范的书 写和准确的运算,培养 学生严谨认真的数学学 习习惯.对学生完成联 系情况进行评价,使所 有学生都体验到成功或 得到鼓励,并据此调控 教学.

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教学 环节

















三 、 指 导 应 用 , 鼓 励 创 新

例 2 如图,有一长 80cm,宽 60cm 的矩形不锈钢薄板,用此薄板折 成一个长方体无盖容器,要分别 过矩形四个顶点处各挖去一个 全等的小正方形,按加工要求, 长方体的高不小于 10cm 不大于 20cm,设长方体的高为 xcm,体积 为 Vcm3.问 x 为多大时,V 最大? 并求这个最大值. 分析:建立 V 与 x 的函数的关系后,问题相当于求 x 为何值时,V 最小,可用本节课学习的导数法加以解决.

例题 2 的解决与本 课的引例前后呼应,继 续巩固用导数法求闭区 间上连续函数的最值, 同时也让学生体会到现 实生活中蕴含着大量的 数学信息,培养他们用 数学的意识和能力.

四 、 归 纳 小 结 , 反 馈 回 授

课堂小结: 通过课堂小结, 深化 1.在闭区间[a,b]上连续的函数 f(x)在 [a,b]上必有最大 对知识理解,完善认识 值与最小值; 结构,领悟思想方法, 强化情感体验,提高认 2.求闭区间上连续函数的最值的方法与步骤; 识能力.课外作业有利 3.利用导数求函数最值的关键是对可导函数使导数为 于教师发现教学中的不 零的点的判定. 足,及时反馈调节. 作业布置:P139 1、2、3

【教学设计说明】 本节课旨在加强学生运用导数的基本思想去分析和解决问题的意识和能力,即利用导数 知识求闭区间上可导的连续函数的最值,这是导数作为数学工具的一个具体体现,整堂课对 闭区间上的连续函数的最大值和最小值以“是否存在?存在于哪里?怎么求?”为线索展开. 1.由于学生对极限和导数的知识学习还谈不上深入熟练,因此教学中从直观性和新旧知 识的矛盾冲突中激发学生的探究热情,充分利用学生已有的知识体验和生活经验,遵循学生 认知的心理规律,努力实现课程改革中以“学生的发展为本”的基本理念. 2.关于教学过程,对于本节课的重点:求闭区间上连续,开区间上可导的函数的最值的 方法和一般步骤,必须让学生在课堂上就能掌握.对于难点:求最值问题的优化方法及相关 问题,层层递进逐步提出,让学生带着问题走进课堂,师生共同探究解决,知识的建构过程 充分调动学生的主观能力性. 3.在教学手段上,制作多媒体课件辅助教学,使得数学知识让学生更易于理解和接受; 课堂教学与现代教育技术的有机整合,大大提高了课堂教学效率. 4.关于教学法,为充分调动学生的学习积极性,让学生能够主动愉快地学习,本节课始 终贯彻“教师为主导、学生为主体、探究为主线、思维为核心”的数学教学思想,引导学生 主动参与到课堂教学全过程中.

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