江蘇江陰市璜塘中學(214407)陸琴花
基于數(shù)學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求,近年的中考數(shù)學出現(xiàn)了不少創(chuàng)新試題。筆者結合教學實踐,以具有較高研究價值的幾何圖形試題為載體,引導學生探索,從而使其發(fā)現(xiàn)題目的內(nèi)在聯(lián)系,掌握解題思路,提升解題能力。
如圖1 所示,在△ABC中,已知∠ABC=90°,且AB=6,BC=8,點M,N分別在邊AB,BC上,沿著直線MN把△ABC折疊,點B落在點P處,如果AP∥BC,且AP=4,那么BN= _________。
圖1
圖2
這道題對大多數(shù)學生來說有一定的難度,這種難度不敢說可以難倒一大片,但會讓相當一部分學生丟分。這道題旨在考查學生的邏輯思維能力和空間想象能力,且在解題過程中對數(shù)學思維有一定的要求。下面我們分析解題思路的形成過程。如果把△ABC沿直線MN折疊,點B落在點P處,那么很顯然MN垂直平分BP,欲在Rt△BHN中求BN的長,只需知道sin∠BNH即可。又因為∠BNH=∠ABP,所 以sin∠BNH=sin∠ABP,得BN=。當然也可以用△BNH∽△PBA對應邊成比例得到BN的長。
解法1:如圖3,由AP平行且等于,再利用三角形中位線的性質(zhì)及直角三角形斜邊中線的性質(zhì),延長CP,BA交于點K,連接BP交MN于H,易得CK=。又因為∠PBN=∠BCP,所以cos∠PBN=cos∠BCP,得BN=。
圖3
解法2:如圖4,把△ABC沿直線MN折疊,得出BN=PN和∠PBN=∠BPN,由AP∥BC得∠PBN=∠APB,所以∠BPN=∠APB,再利用角平分線性質(zhì)定理,過B點作BE⊥PN,垂足為E,易得EP=AP=4,BE=AB=6。根據(jù)勾股定理及方程思想設BN=x,就能列出方程62+(x-4)2=x2,解 得x=,即BN=。
圖4
解法3:如圖5,把△ABC沿直線MN折疊得出BN=PN,將求BN的長轉化為求PN的長,這樣就可以利用直角三角形的勾股定理求解。過N作NF⊥AP,垂足為F,易得AF=BN,NF=AB=6,設BN=x,則PN=x,PF=x-4,由此可列出方程62+(x-4)2=x2,解得x=,即BN=。
圖5
解法4:把△ABC沿直線MN折疊,得出∠MPN=∠B=90°,構造三角形,同解法3 添加輔助線,過點N作NF⊥AP,垂足為F,得出△MAP∽△PFN,于是=,易得PM=,NF=6,得BN=。
在圖形運動類問題中,圖形翻折及其性質(zhì)屬于高頻考點。從上述4 種解法可以看出,根據(jù)已知條件,通過聯(lián)想和類比能找到不同的解題思路。不管解題思路如何多元化,但是萬變不離其宗,都離不開圖形翻折的性質(zhì),即所得對應線段和對應角,其對應點連線被對稱軸平分。由此看來,這一類題的實質(zhì)是幾何計算中求線段長度問題。
以翻折為背景的中考題并不少見,“圖形變換置于三角形或四邊形”為常見命題形式,目的是考查翻折性質(zhì)、全等三角形性質(zhì)、勾股定理、相似三角形性質(zhì)等,主要考查學生的觀察能力和分析能力。教師在教學中應突出活動探究環(huán)節(jié),既要讓學生搞清楚圖形翻折的本質(zhì),又要讓學生理解數(shù)形之間的轉化,這才是增強學生解題能力的關鍵點。
圖形翻折的本質(zhì)有三點:①相互重合的點以折痕為對稱軸,連接兩重合點的線段被折痕垂直平分;②相互重合的線段是以折痕為對稱軸的對稱線段;③相互重合的部分是全等的,也是以折痕為對稱軸的。針對這三點,九年級數(shù)學復習可以進行有針對性的拓展訓練。
[例1]菱形ABCD的邊長是1,且∠B=45°,AE為BC邊上的高,現(xiàn)在把△ABE沿AE翻折,請根據(jù)以上所給條件畫圖。
這種逆向思維的出題方式,別具一格。這雖說是傳統(tǒng)意義上的一題多解,但它又不同于以往。教師應圍繞圖形翻折的本質(zhì)進行教學,以此為核心和目標,使學生充分體會數(shù)學解題萬變不離其宗。通過這種訓練,不僅能開闊學生的視野,提高學生的創(chuàng)新能力,還能激發(fā)學生的學習興趣,改變學生的學習方式。
在復習教學中,要抓住翻折題型的數(shù)形轉化,并且要指導學生以此為學習突破口,這其中的重點在于“數(shù)”和“形”。比如說軸對稱、全等、相似形等都是“翻折”中“形”的變化;而線段之間、角與角之間的數(shù)量關系則是“翻折”中“數(shù)”的變化,這其中的種種聯(lián)系,就是“翻折”中的“數(shù)形轉化”。針對這一點,筆者結合班情、學情設計例題。
[例2]矩形ABCD的邊AB=1,AD=2,把矩形ABCD折疊,讓折痕過點B,且與邊AD交于點M,點A翻折到點E,直線ME與邊BC交于點P。(1)當點M和點D重合,請求出PC的長;(2)在求PC長度時,發(fā)現(xiàn)MP=BP,隨著折痕移動,這兩線段之間的關系有什么變化?(3)假設AM=x,PC=y,請寫出x與y的函數(shù)關系式,并給出定義域。
數(shù)形轉化是翻折題型的“不變核心”,通過前面例子的一題多解,我們不難找到“數(shù)”與“形”之間的變化和聯(lián)系。值得注意的是,探索一題多解是一個具有趣味性的過程,教法不應死板,教師應該結合基本學情而設定,要以“趣”為引,“激情”導入,使學生在愉快的氛圍中養(yǎng)成“勤思考,多動腦”和“勤鍛煉,多動手”的良好學習習慣。
學生通過翻折題型的歸納總結,進一步了解了折痕對稱軸,明確了線段相等重合,知道了什么是角相等重合、什么是三角形全等重合。通過線段的數(shù)量關系,利用勾股定理和銳角三角形比例方程及相似比等,完成數(shù)形轉化,進行問題求解。
不可否認,“一題多解”是數(shù)學學科的奇妙所在,尤其體現(xiàn)在幾何教學的過程當中。在一般情況下,通過一題多解,學生獲得的不僅僅是“多元化”數(shù)學思維,更多的是學習興趣及個人“滿足感”的獲得。從現(xiàn)實角度來看,當“知識”和“興趣”只能選擇某一方時,我們以情感需求為出發(fā)點,通常會不自覺地傾向于“興趣”。由此得出教學反思:相較于知識與能力的獲得,學生更傾向于情感態(tài)度與價值觀的獲取。
[例3]把A4 紙張ABCD,按照圖6 所示,依照順序折疊,使點A、點C恰好落在對角線BD上,得到菱形BEDF,若BC=6,那么AB的長是多少?
圖6
在此例教學中,教師若想嘗試用“一題多解”的教法,就得多層面、多角度、多維度地提出設想。但是,“一題多解”應建立在“因材施教”的基礎之上,這是要符合學生的基本學情的。一題多解的方法雖好,但并不代表一道題必須變著花樣地給出多種解答方法才算好。如果片面地追求“唯多是好”,則很容易弄巧成拙,違背教學規(guī)律和基本學情,使學生喪失學習的興趣。
解題時,可設DC=x,通過題意得知BD=2DC=2x,在直角三角形BDC中,(2x)2-x2=62,解得x=
由此得出結論,“一題多解”的核心不應該脫離本質(zhì),就像例3,不能脫離“圖形的折疊及性質(zhì)”這個本質(zhì),教師必須讓學生知道它的考點在哪里、難點在哪里,然后根據(jù)考點和難點,系統(tǒng)復習勾股定理和二次根式的化簡等知識,繼而把代數(shù)與幾何融合學精學透。若有條件,且基本學情允許,教師可以引導學生嘗試一題多解。
總之,要使學生通過“多解”的過程,獲得思維創(chuàng)造上的快樂、個人滿足感以及強烈的數(shù)學自信心,以此調(diào)動學生學習數(shù)學的積極性,使學生在愉悅的學習環(huán)境中有效學習。
把一道題研究“精”、研究“透”,這可不是一件容易的事,而教學生把一道題研究“精”、研究“透”,更不是一件容易的事。教師在教學中應注重“授人以漁”而不是只在表面下功夫,對于一個數(shù)學問題,要教會學生根據(jù)“已知條件”不斷“探索研究未知”,即通過發(fā)散思維善于聯(lián)系、善于多角度地深入思考,以此獲得多種不同的解決途徑,同時也要提倡自主學習,要讓學生進行“我的發(fā)言”。要在喚醒學生學習興趣的同時,有效揭示知識“遷移”和“產(chǎn)生”的過程,繼而引人入勝,使學生大膽嘗試,這樣才能使學生暴露自己的思維過程,讓教師明白學生的見解,進而使教師更加了解學情,進一步給出具有針對性、有效性的建議和指導。