浙江省2023年及以前的中考命題存在地區(qū)差異,但2024年將統(tǒng)一命題,遵循新標準。此變化標志著浙江初中數(shù)學(xué)教學(xué)和評價體系的新階段。函數(shù)是初中數(shù)學(xué)的核心,特別是一次函數(shù)、反比例函數(shù)和二次函數(shù),對提升學(xué)生的數(shù)學(xué)能力和素養(yǎng)至關(guān)重要。因此,本文專題分析了2023年浙江省各地區(qū)中考數(shù)學(xué)試題,發(fā)現(xiàn)試題要求學(xué)生全面掌握函數(shù)知識,并能應(yīng)用其解決實際問題,全面檢驗了學(xué)生的知識儲備和思維能力。
一、2023年浙江省中考函數(shù)試題分析
(一)關(guān)注本質(zhì),指向核心知識
在探討函數(shù)相關(guān)問題時,教師應(yīng)著重引導(dǎo)學(xué)生深入理解函數(shù)的本質(zhì)——即函數(shù)的概念及其基本性質(zhì)。以二次函數(shù)為例,通過表達式分析,我們可以直接得出函數(shù)的開口方向、對稱軸和頂點位置等重要信息。這些信息對于繪制函數(shù)圖象、解決參數(shù)取值范圍等問題具有至關(guān)重要的作用。在解決函數(shù)問題時,學(xué)生應(yīng)能夠根據(jù)函數(shù)的表達式想象出對應(yīng)的圖象,或者從圖象中推斷出函數(shù)的性質(zhì)。
試題1:在二次函數(shù)y=x2-2tx+3(t>0)中,(1)若它的圖象過點(2,1),則t的值為多少?(2)當0≤x≤3時,y的最小值為-2,求出t的值;(3)如果A(m-2,a),B(4,b),C(m,a)都在這個二次函數(shù)的圖象上,且a<b<3,求m的取值范圍。
此題目的本質(zhì)在于讓學(xué)生理解二次函數(shù)的基本形式y(tǒng)=ax2+bx+c及其性質(zhì),如開口方向、對稱軸、頂點等。此題中,函數(shù)形式為y=x2-2tx+3,其中a=1(開口向上),b=-2t,c=3。對稱軸為x=t。圖象過點(2,1),將點(2,1)代入函數(shù)表達式,得到1=4-4t+3。解此方程可得t的值。這是利用函數(shù)圖象與坐標軸交點的性質(zhì)來求解參數(shù)t的基本方法。由于二次函數(shù)開口向上,其最小值出現(xiàn)在對稱軸上,即x=t處。將x=t代入函數(shù)表達式,并令其等于-2,得到t2-2t2+3=-2。解此方程可得t的值。這里需要注意的是,由于t>0,需要舍去不符合條件的解。由于點A和C的縱坐標相同,根據(jù)二次函數(shù)的對稱性,它們關(guān)于對稱軸對稱。即m-2和m的平均值等于t,從而得到t=■=m-1。點B(4,b)在函數(shù)圖象上,且b<3,說明當x=4時,y的值小于3。將x=4代入函數(shù)表達式,得到16-8t+3<3,解此不等式可得t的一個范圍。結(jié)合a<b<3的條件,以及點A、C的縱坐標相同且小于b,可以進一步確定m的取值范圍??梢哉f,此題通過不同的設(shè)問方式,全面考查了學(xué)生對二次函數(shù)性質(zhì)、圖象以及參數(shù)求解的掌握情況。在解題過程中,始終圍繞函數(shù)的本質(zhì)和核心知識展開,既考查了基礎(chǔ)知識的掌握情況,又考查了運用知識解決實際問題的能力。類似的問題在杭州卷第8題、麗水卷23題、寧波卷第9題和紹興卷23題中也有出現(xiàn)。
(二)立足方法,凸顯數(shù)形結(jié)合
函數(shù)作為數(shù)學(xué)中的核心概念,其表示方式多樣,包括解析法、圖象法和表格法等。但在深入研究各類函數(shù)時,我們更常依賴于解析法和圖象法的緊密結(jié)合。在浙江省2023年各地區(qū)的中考卷中,我們可以明顯看到這一趨勢的體現(xiàn)。大量題目要求考生結(jié)合方程、不等式和代數(shù)式來解決問題,這正是“數(shù)”的力量的體現(xiàn)。
試題2:在“探索一次函數(shù)y=kx+b的系數(shù)k,b與圖象的關(guān)系”的活動中,教師給出了直角坐標系中的三個點:A(0,2),B(2,3),C(3,1)。同學(xué)們畫出了經(jīng)過這三個點中每兩個點的一次函數(shù)圖象,并得到對應(yīng)的函數(shù)表達式y(tǒng)1=k1x+b,y2=k2x+b,y3=k3x+b,分別計算k1+b,k2+b,k3+b的值,其中最大的值等于_____。
試題3:一次函數(shù)y=ax+b的圖象與反比例函數(shù)y=■的圖象交于點A(2,3),(m,-2),則不等式ax+b>■的解是( )。
此題目通過對一次函數(shù)y=kx+b的系數(shù)k、b與圖象的關(guān)系的探索,加深了學(xué)生對數(shù)形結(jié)合的理解,不僅考查了學(xué)生的作圖、識圖能力,還要求學(xué)生能夠從圖象中直觀地找到答案,實現(xiàn)數(shù)與形的完美結(jié)合。試題3考查的是如何利用函數(shù)圖象來解決方程和不等式問題。題目中一次函數(shù)y=ax+b的圖象與反比例函數(shù)y=■的圖象的交點,直接對應(yīng)了方程的解;而不等式的解則可以通過觀察圖象中函數(shù)值的大小關(guān)系來得出。這種方法既直觀又高效,充分體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合在解題中的優(yōu)勢。
試題4:如圖1所示,點A,B分別在函數(shù)y=■(a>0)圖象的兩支上(A在第一象限),連接AB交x軸于點C。點D,點E在函數(shù)(b<0,x<0)的圖象上,AE∥x軸,BD∥y軸,連接DE,BE。若AC=2BC,△ABE的面積為9,四邊形ABDE的面積為14,則a-b的值為__________,a的值為__________。
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圖1
函數(shù)圖象與幾何綜合問題考查反比例函數(shù)k的幾何意義,解決此類問題要牢牢把握圖象與幾何圖形的交點坐標,通過坐標的概念實現(xiàn)坐標與線段之間的轉(zhuǎn)化,再結(jié)合所學(xué)幾何圖形的性質(zhì),通過勾股定理、相似三角形、點在函數(shù)圖象上等方式構(gòu)建方程求解,過程復(fù)雜,需要學(xué)生對函數(shù)、幾何知識系統(tǒng)理解、掌握。
(三)遷移素養(yǎng),彰顯育人價值
在2023年浙江省各地區(qū)的中考中,實際問題的類型非常豐富,包括方案選擇問題、行程問題、項目化問題等。學(xué)生需要從實際問題中摒棄其中的物理因素,抽象得到數(shù)學(xué)問題,通過作圖、活動經(jīng)驗、收集實驗數(shù)據(jù)建立數(shù)量關(guān)系以及量之間的變化規(guī)律,完成數(shù)學(xué)的再抽象,形成函數(shù)模型思想,增強學(xué)生的函數(shù)應(yīng)用意識以及學(xué)科核心素養(yǎng)。
試題5:“刻漏”是我國古代的一種利用水流計時的工具。綜合實踐小組準備用甲、乙兩個透明的、豎直放置的容器和一根帶節(jié)流閥(控制水的流速大小)的軟管制作簡易計時裝置。
【實驗操作】綜合實踐小組設(shè)計了如下實驗:先在甲容器里加滿水,此時水面高度為30 cm,開始放水后每隔10 min觀察一次甲容器中的水面高度,獲得的數(shù)據(jù)表(略)。
任務(wù)1:分別計算表中每隔10 min水面高度觀察值的變化量。
【建立模型】小組討論發(fā)現(xiàn)“t=0,h=30”是初始狀態(tài)下的準確數(shù)據(jù),水面高度值的變化不均勻,但可以用一次函數(shù)近似地刻畫水面高度h與流水時間t的關(guān)系。
任務(wù)2:利用t=0時,h=30;t=10時,h=29這兩組數(shù)據(jù)求水面高度h與流水時間t的函數(shù)解析式。
【反思優(yōu)化】經(jīng)檢驗,發(fā)現(xiàn)有兩組表中觀察值不滿足任務(wù)2中求出的函數(shù)解析式,存在偏差。小組決定優(yōu)化函數(shù)解析式,減少偏差。通過查閱資料后知道:t為表中數(shù)據(jù)時,根據(jù)解析式求出所對應(yīng)的函數(shù)值,計算這些函數(shù)值與對應(yīng)h的觀察值之差的平方和,記為w;w越小,偏差越小。
任務(wù)3:計算任務(wù)2得到函數(shù)解析式的w值。
【設(shè)計刻度】得到優(yōu)化的函數(shù)解析式后,綜合實踐小組決定在甲容器外壁設(shè)計刻度,通過刻度直接讀取時間。
任務(wù)4:請你簡要寫出時間刻度的設(shè)計方案。
此試題以我國古代的“刻漏”為背景,采用項目化問題解決的形式進行設(shè)計。學(xué)生首先需要理解“刻漏”的計時原理,即水面高度和流水時間有關(guān)。這實際上是將實際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題的第一次抽象,然后,借助一次函數(shù)進行刻畫,考查學(xué)生的函數(shù)應(yīng)用意識。在數(shù)據(jù)的選擇上,學(xué)生需要進行分析和思考以及后續(xù)進行模型優(yōu)化。這體現(xiàn)了模型應(yīng)用的一般思路:建?!饽!獌?yōu)模。在后續(xù)的模型優(yōu)化中,學(xué)生需要科學(xué)、準確地使用實驗數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù),選取誤差較小的k進行模型優(yōu)化。
試題6:某校與部隊聯(lián)合開展紅色之旅研學(xué)活動,上午7:00,部隊官兵乘坐軍車從營地出發(fā),同時學(xué)校師生乘坐大巴從學(xué)校出發(fā),沿公路(如圖2)到愛國主義教育基地進行研學(xué),上午8:00,軍車在距離營地60 km的地方追上大巴并繼續(xù)前行,到達倉庫后,部隊官兵下車領(lǐng)取研學(xué)物資,然后乘坐軍車按原速度前行,最后和師生同時到達基地,軍車和大巴距離營地的路程s(km)與所用時間t(h)的函數(shù)關(guān)系如圖3所示。
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圖2 圖3
(1)求大巴距離營地的路程s與所用時間t的函數(shù)表達式及a的值。
(2)求部隊官兵在倉庫領(lǐng)取物資所用的時間。
此試題改編自書本例題,學(xué)生解決問題時需要先將實際問題抽象成數(shù)學(xué)問題,并結(jié)合圖3的函數(shù)圖象進行數(shù)學(xué)建模,依據(jù)函數(shù)圖象特征,用一次函數(shù)模型刻畫該行程問題,通過函數(shù)圖象中的特殊點進行分析并結(jié)合實際情境解決問題,考查學(xué)生的建模、用模能力。
二、初中數(shù)學(xué)教學(xué)策略、建議
(一)理解核心概念,夯實基礎(chǔ)
函數(shù)作為描述和研究運動變化的重要工具,其核心概念的理解對培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)能力和素養(yǎng)至關(guān)重要。初中階段涉及的三種主要函數(shù):一次函數(shù)、反比例函數(shù)和二次函數(shù),雖然形式上都是通過表達式來定義,但它們各自背后所蘊含的核心意義卻截然不同。
一次函數(shù)通過斜率截距形式y(tǒng)=kx+b,其斜率k直觀地描述了勻速變化的快慢,而截距b則給出了函數(shù)圖像與y軸的交點位置。在教學(xué)中,教師要讓學(xué)生明確理解一次函數(shù)與勻速變化之間的對應(yīng)關(guān)系,通過引入實際問題,讓學(xué)生體會一次函數(shù)模型在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。反比例函數(shù)則通過y=■的形式來表示,其中k為常數(shù),體現(xiàn)了變量間的定積關(guān)系。在教學(xué)過程中,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生理解反比例函數(shù)圖象的雙曲線特性,以及為何在某些實際問題中需要用反比例函數(shù)來描述變量間的關(guān)系。二次函數(shù)作為刻畫勻變速運動的工具,其形式為y=ax2+bx+c。通過二次函數(shù)的頂點、對稱軸等性質(zhì),學(xué)生可以深入理解勻變速運動的特點。在教學(xué)中,教師可以通過實驗數(shù)據(jù)、物理情境等,讓學(xué)生直觀感受二次函數(shù)與勻變速運動之間的聯(lián)系,進而加深對二次函數(shù)概念的理解。
在夯實函數(shù)核心概念的基礎(chǔ)上,教師還應(yīng)重視計算的教學(xué)。計算不僅是為了得出結(jié)果,更重要的是讓學(xué)生通過計算過程,理解函數(shù)表達式的運算邏輯和算理。為此,教師可以設(shè)置小型競賽、限時訓(xùn)練等教學(xué)活動,讓學(xué)生在競賽中提高計算速度和準確性,在限時訓(xùn)練中鍛煉思維的敏捷性和嚴密性。
(二)編織知識網(wǎng)絡(luò),完善體系
為幫助學(xué)生全面理解數(shù)學(xué)知識,教師應(yīng)構(gòu)建邏輯清晰的教學(xué)框架,將數(shù)學(xué)中的核心概念、原理和方法整體傳授給學(xué)生,使他們能夠?qū)⑦@些知識點有效地串聯(lián),進而形成系統(tǒng)、完整的知識體系。
首先,教師需要深入剖析每個數(shù)學(xué)核心概念,并利用知識框架圖,將相關(guān)知識點按其邏輯關(guān)系進行有序的排列和連接,幫助學(xué)生清晰地看到知識點之間的聯(lián)系和區(qū)別,從宏觀角度把握數(shù)學(xué)知識體系的結(jié)構(gòu)。
其次,教師可以通過創(chuàng)新的教學(xué)方法來鞏固和深化學(xué)生對知識的理解。例如,教師可以鼓勵學(xué)生制作數(shù)學(xué)小報,自主搜集、整理、總結(jié)與所學(xué)知識點相關(guān)的內(nèi)容。這一過程不僅能鍛煉學(xué)生的信息搜集和整理能力,還能讓他們在實踐中發(fā)現(xiàn)知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系,從而更深入地理解和掌握數(shù)學(xué)知識。
最后,為了提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力,教師需要注重跨學(xué)科知識的融合。例如,在函數(shù)的教學(xué)中可以引入物理學(xué)科中的速度和加速度等概念,通過建立速度與時間之間的函數(shù)關(guān)系,讓學(xué)生理解勻速、勻加速等運動狀態(tài)下的函數(shù)圖象和性質(zhì)。這樣,學(xué)生不僅能夠直觀地理解函數(shù)的概念,還能夠看到數(shù)學(xué)在解決實際問題中的應(yīng)用。
(三)滲透數(shù)學(xué)思想,提升能力
在函數(shù)模塊的學(xué)習(xí)中,數(shù)學(xué)思想的滲透對學(xué)生能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。其中,“數(shù)形結(jié)合”與“函數(shù)建模”是兩種核心的數(shù)學(xué)思想,它們對提升學(xué)生的數(shù)學(xué)能力和解決實際問題具有顯著意義?!皵?shù)形結(jié)合”思想的學(xué)習(xí)和應(yīng)用,在新課和復(fù)習(xí)課中都應(yīng)得到充分體現(xiàn)。例如,當學(xué)生學(xué)習(xí)含參二次函數(shù)時,教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生自己動手作圖,讓他們直觀地觀察到函數(shù)圖象的變化規(guī)律。學(xué)生在嘗試繪制含參二次函數(shù)圖象的過程中,不僅能夠加深對函數(shù)性質(zhì)的理解,還能在考試時靈活運用數(shù)形結(jié)合的方法解決問題。相較于單一的代數(shù)法,數(shù)形結(jié)合能更直觀地揭示問題的本質(zhì),從而提高解題效率。此外,學(xué)生在作圖過程中,不僅能培養(yǎng)動手能力,還能更深入地理解二次函數(shù)的性質(zhì)。在比較和探究的過程中,學(xué)生的推理能力以及數(shù)形結(jié)合思想都會得到顯著提升。
“函數(shù)建?!眲t是連接數(shù)學(xué)知識與現(xiàn)實生活的橋梁。在現(xiàn)實生活中,許多問題都可以通過函數(shù)建模來解決。因此,教師在復(fù)習(xí)時應(yīng)著重總結(jié)函數(shù)建模的一般方法。例如,教師可以引導(dǎo)學(xué)生將實際問題中的關(guān)鍵信息提取出來,識別出適用的數(shù)學(xué)模型,如線性模型、二次模型等。然后,學(xué)生根據(jù)這些模型建立數(shù)學(xué)方程,進而解決問題。在此過程中,學(xué)生不僅能掌握函數(shù)建模的方法,還能培養(yǎng)問題解決能力。為了進一步優(yōu)化模型,教師還可以引導(dǎo)學(xué)生對建立的模型進行驗證和調(diào)整,使其更符合實際問題的需求。通過這樣的學(xué)習(xí)過程,學(xué)生不僅能深刻理解函數(shù)建模的思想,還能在實際應(yīng)用中提升自己的問題解決能力。
(四)反思解題過程,遷移素養(yǎng)
解決問題是學(xué)生綜合能力的全面體現(xiàn),它不僅涉及知識和技能的掌握,還體現(xiàn)了學(xué)生的數(shù)學(xué)能力和學(xué)科核心素養(yǎng)。為了進一步提升學(xué)生的理解和應(yīng)用能力,教師需要引導(dǎo)學(xué)生進行深入的解題反思,并通過題型轉(zhuǎn)換和變式訓(xùn)練加強學(xué)生對解題過程的總結(jié)。在二次函數(shù)的教學(xué)中,反思解題過程尤為重要。教師可以通過設(shè)計選擇題和填空題,幫助學(xué)生鞏固二次函數(shù)的基礎(chǔ)知識。例如,給出具有不同系數(shù)的二次函數(shù)表達式,讓學(xué)生求解函數(shù)的頂點、函數(shù)與坐標軸的交點等問題。這樣的訓(xùn)練旨在使學(xué)生熟練掌握二次函數(shù)的基本性質(zhì)和解題方法。隨著學(xué)生對基礎(chǔ)知識的逐漸掌握,教師可以適當增加題目的難度,如給出部分系數(shù)未知的二次函數(shù)表達式,引導(dǎo)學(xué)生進行求解。在此過程中,學(xué)生不僅需要靈活運用所學(xué)的知識和技能,還需要深入反思和總結(jié)解題的方法和思路。
解題反思的過程不僅有助于提升學(xué)生的數(shù)學(xué)知識和技能,還能培養(yǎng)其邏輯思維和分析問題的能力。通過不斷的反思和總結(jié),學(xué)生能夠逐漸形成遷移核心素養(yǎng)的能力,即在面對新的問題和挑戰(zhàn)時能夠靈活運用所學(xué)的知識和方法,迅速找到解決問題的有效途徑。最終,這種深入的解題反思和總結(jié)將顯著提升學(xué)生的元認知能力。學(xué)生將能夠更加清晰地認識到自己的解題過程和思路,從而更好地監(jiān)控和調(diào)節(jié)自己的學(xué)習(xí)過程,實現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。同時,這種遷移核心素養(yǎng)的能力也將為學(xué)生的未來學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ),使其成為具備終身學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神的優(yōu)秀人才。
綜上所述,隨著浙江省中考命題方式的轉(zhuǎn)變,全省統(tǒng)一命題的到來為初中數(shù)學(xué)教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。通過對2023年中考中有關(guān)函數(shù)試題的深入分析,不難發(fā)現(xiàn),函數(shù)內(nèi)容在中考中占據(jù)重要地位,其考查方式充分體現(xiàn)了對學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的全面要求。因此,在未來的教學(xué)中,教師應(yīng)更加注重對核心概念的理解、數(shù)學(xué)思想的滲透以及解題過程的反思,以幫助學(xué)生構(gòu)建完整的數(shù)學(xué)知識體系,提升數(shù)學(xué)能力和問題解決能力。
(作者單位:浙江杭州市余杭區(qū)太炎中學(xué))
編輯:趙文靜