从一块融化的冰淇淋讲数学导数基础

上周接刚上高二的外甥补完课出来,找了家奶茶店坐。他把皱巴巴的草稿纸摊在桌上,嘴噘得能挂油瓶。 说了句什么来着?哦对,“什么破数学导数,我背了一堆公式,就是不知道它到底要算啥。” 我把给他点的香草冰淇淋推过去,他胳膊一蹭,半化的冰淇淋歪倒,奶液顺着纸边晕开,在他的导数题上面拖出一条歪歪扭扭的曲线。 我指着那条线问他,你看这条冰淇淋融化流出来的线,开头流得快还是末尾流得快?他愣了两秒,突然“哦”了一声。

那天化在草稿纸上的冰淇淋

那天化在草稿纸上的冰淇淋
那天化在草稿纸上的冰淇淋
身边好多家长找我聊,说孩子高中学数学,卡死在导数这块。刷了一堆题,一到考试还是错,骂孩子不用心,孩子委屈自己也急。 说实话,真不是孩子的问题。 绝大多数孩子接触导数,上来就是“导数就是切线斜率”“背下来基本函数求导公式”,直接跳到抽象计算,根本没人告诉孩子,导数说穿了,就是讲“变化”的东西。 你连变化都没感知过,上来就背公式,可不就是越学越乱嘛。 很多人觉得“基础”就是背会公式记熟步骤,不对。数学导数基础,基础是让孩子懂导数到底在解决什么问题,不是背会十个求导公式。

导数基础哪是公式,是讲“变”的道理

维果茨基说的最近发展区,放在家里教孩子理解抽象概念太好用了。孩子本来就能感知生活里的各种变化,冰淇淋越化越小,奶茶越放越凉,爬山越走越高,这些都是孩子摸得到感受得到的东西,你把导数和这些感知连起来,孩子跳一跳就能够着,硬把抽象定义塞给孩子,那就是把简单的事儿搞复杂。 我给外甥举那个冰淇淋的例子:整个冰淇淋从硬邦邦变成一滩水,花了一个小时,总共化了100克,这叫平均变化。那你想知道“现在”这一刻,它化得有多快,这就是导数啊。 就这么一句话,他盯着桌上化了一半的冰淇淋看了五分钟,说“原来导数就是干这个的啊”。 导数基础的核心,就是帮孩子建立“变化率”的感知,再把感知对应到坐标系里的线,最后才轮得到背公式计算。顺序错了,基础肯定打不牢。
高中生数学导数基础入门手绘图
高中生数学导数基础入门手绘图
很多孩子能背出“导数是切线斜率”,但根本不知道斜率和变化快慢有什么关系。线越陡,变化越快,导数绝对值就越大,线平着走,变化是0,导数就是0,线往下走,变化是负的,导数就是负的,就这么简单的道理,多少孩子学了半年都没懂。

四个在家就能玩的导数基础小游戏

1. 化冰测速小游戏 适用年龄:12-15岁(初高中衔接提前启蒙) 准备物品:两块大小不同的冰块,厨房秤,手机秒表,白纸一张 步骤:把冰放在秤上,每五分钟记一次剩余重量,把点标在坐标系里连上线,问孩子两个问题:哪段时间冰化得最快?对应到线上,哪段最陡?再把时间间隔缩到一分钟,问孩子,如果缩到一秒,那一瞬间的化冰速度对应什么? 预期效果:孩子不用碰任何公式,就能把“变化快慢”“线的陡缓”“导数”三个东西对应起来,把核心逻辑刻在脑子里。 2. 奶茶降温观察 适用年龄:14-16岁(刚学导数的高中生) 准备物品:热奶茶一杯,食品温度计,手机秒表 步骤:每隔一分钟测一次奶茶温度,把温度变化画在坐标系上,问孩子,刚冲好的奶茶降温快还是放了二十分钟之后降温快?哪一个时间点降温速度最快?对应到图上,那个点的导数是正还是负?绝对值是大还是小? 预期效果:孩子一下子就能懂导数正负代表什么,导数大小到底是什么意思,不会再搞混增减区间和导数正负的关系。 3. 小区爬坡找导数 适用年龄:10岁以上都能玩 准备物品:装了海拔APP的手机,纸笔 步骤:出门遛弯的时候找三段路:陡坡,缓坡,平路,还有下坡。每走十步记一次海拔变化,算一下每一步平均升高多少,陡坡变化大对应导数大,缓坡变化小对应导数小,平路没变化导数就是0,下坡海拔降了,导数就是负的。让孩子走着走着就能念叨出来,“我现在走的这段路导数绝对值好大啊”。 预期效果:把抽象概念变成身体感受,忘都忘不了。 4. 错题先猜后算练习 适用年龄:15-17岁(已经学完导数开始刷题的孩子) 准备物品:孩子的错题本,半张A4纸 步骤:拿出孩子做错的导数题,先把公式和答案遮住,不让孩子急着算,先问三个问题:这道题求的是哪个点/哪个区间的变化?这个点的线是上升还是下降?导数应该是正还是负?猜完了再让孩子套公式计算,对答案的时候先看是不是逻辑错了,还是计算错了。 预期效果:改掉孩子上来就套公式的坏习惯,先想明白题目要干嘛再动手,基础题的正确率能涨一大截。
亲子客厅玩导数启蒙游戏场景图
亲子客厅玩导数启蒙游戏场景图
不过话说回来,现在学校赶进度,很多时候导数这块两周就讲完开始刷题,孩子根本没功夫慢慢建立感知,家长又急着送孩子去补习班,补习班也是上来就讲刷题技巧,跳过基础补技巧,刷到最后孩子还是不懂核心,换个题型就错。 很多家长迷信刷题就是打基础,其实不对,基础是认知,不是做题量。你感知对了,刷十道题比刷一百道有用,感知不对,刷一千道也是错了又错。 如果只能做一件事,我建议你周末抽十分钟,带孩子买杯冰饮,坐下来画一条融化曲线,比花几千块报补习班补基础有用多了。 你家孩子学导数的时候,有没有过什么让人哭笑不得的误会呀?

给孩子的1句话版:导数呀,就是帮你算清楚「这一刻事情变得到底有多快」的小工具~

作者|大讲堂

排版|大讲堂

审核|柚子

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