學習平面幾何要養(yǎng)成總結(jié)提煉基本圖形的意識,形成一些基本圖形“范式”,掌握基本圖形的研究方法,為復(fù)雜圖形的研究奠定扎實的基礎(chǔ)。注重對基本圖形進行提煉總結(jié)、概括積累,無論是對概念的深度理解,還是對提高問題解決能力,發(fā)展數(shù)學核心素養(yǎng)都具有積極的意義。
平面幾何基本圖形的歸納概括可以依據(jù)不同的內(nèi)容主題進行,也可以依據(jù)數(shù)學思想方法進行,基本圖形的歸納梳理可以分為以下幾個步驟:1.了解基本條件;2.理解基本原理;3.掌握基本結(jié)論;4.探索模型變化;5.運用模型解題。
一、關(guān)注趨勢,合理總結(jié)
圖形與幾何領(lǐng)域應(yīng)該總結(jié)哪些基本圖形?筆者認為應(yīng)依據(jù)兩個準則:一是初中階段甚至今后數(shù)學學習中出現(xiàn)頻次較多、應(yīng)用較為廣泛的基本圖形;二是基本圖形復(fù)雜程度適中,簡單的圖形無須再重復(fù)總結(jié),過于復(fù)雜的圖形識別較困難,也無須概括為基本圖形。教師和學生都可以根據(jù)自己的經(jīng)驗進行歸納總結(jié),完善自己的“圖庫”。概括和積累的過程應(yīng)該參考兩項重要的材料:教材及中考真題。筆者總結(jié)的基本圖形如下。
1.基本圖形一:角平分線+平行線→等腰三角形(如圖1)
模型變化:①角平分線+等腰三角形→平行線;②等腰三角形+平行線→角平分線。
2.基本圖形二:“鉛筆型”(如圖2)
模型變化:當P點位置發(fā)生變化時可變式為以下模型(如圖3、圖4)。
3.基本圖形三:兩直線平行,同位角的角平分線平行(如圖5)
模型變化:兩直線平行,內(nèi)錯角的角平分線平行(如圖6);兩直線平行,同旁內(nèi)角的角平分線互相垂直(如圖7)。
筆者以“平行+平分→等腰”這一基本圖形為例,對蘇科版七、八年級的教材做了簡單的梳理:
在近幾年的中考試卷中,具有開放性、探究性和創(chuàng)新性的平面幾何綜合性試題越來越多,其中的大部分試題都以教材中的一些基本圖形為載體,通過變式與拓展改編而來,而研讀教材有助于我們合理總結(jié)。
二、適度重復(fù),把握變式
建立基本圖形模型、積累多種基本圖形的過程不是一個單純記憶的過程,能夠自主完整地證明是理解的前提。在復(fù)雜的情境中識別出基本圖形是關(guān)鍵,能識別出適當變式后的基本圖形是重難點。根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線的規(guī)律,適當?shù)闹貜?fù)不僅有利于準確記憶,也有助于加深理解。因此,在教學過程中,教師不僅要花大量時間幫助學生概括和理解基本圖形,還應(yīng)讓學生經(jīng)歷由圖形條件到結(jié)論產(chǎn)生的過程,并在后續(xù)練習過程中適度重復(fù)和變式運用。
例如,在基本圖形一的教學過程中,當師生完成了“角平分線+平行線→等腰三角形”的證明后,教師可以提問:當我們調(diào)換了條件和結(jié)論的順序后,可以產(chǎn)生哪些命題呢?你猜測這些命題正確嗎?你可以嘗試說明原理嗎?在基本圖形二的教學過程中,學生完成第一個結(jié)論后,也可在教師的引導(dǎo)下自主完成點P在發(fā)生位置變化后的作圖、猜想、證明。
三、全面規(guī)劃,分點落實
《義務(wù)教育數(shù)學課程標準(2022年版)》指出,教學的目標設(shè)定要體現(xiàn)整體性和階段性。基本圖形的積累不是一蹴而就的,其認知歷程一般都是由片面到全面,由簡單到復(fù)雜,由靜態(tài)到動態(tài),由單一到組合的過程。教材中的基本圖形都是遵循“循序漸進,螺旋上升”的規(guī)則設(shè)計與呈現(xiàn)的。教師應(yīng)通讀學段教材,整體把握基本圖形教學,在初中三年的學習中分步實施,從不同的角度,突破不同的重點,拓展學生理解的深度和廣度。
例如,在七(下)“平面圖形認識(一)”中,側(cè)重利用基本圖形強化平行的判定及性質(zhì);在八(上)“軸對稱圖形”這一章節(jié)中,側(cè)重通過基本圖形證明角和邊的等量關(guān)系,從而判定等腰三角形,同時也加入線段及角的計算;在八(下)“中心對稱圖形”中,側(cè)重利用基本圖形找到線段平行或相等的關(guān)系,進而判定特殊的四邊形。同一種基本圖形在不同章節(jié)的考查重點不同。教師經(jīng)過上面梳理后,可以不斷進階認知,深化理解。
基本圖形是求解幾何問題的腳手架。而搭建哪些腳手架,怎樣搭建,在教學中,教師應(yīng)該有目的地根據(jù)實際情況確定教學目標,控制題目數(shù)量,精心設(shè)計例、習題。筆者認為,可以將中等難度但具有圖形關(guān)聯(lián)性的題目按照合理的順序整理成教學目標下的系列練習,這是一種較為高效的復(fù)習方法。將經(jīng)典習題進行融會貫通,幫助學生找到解決問題的方法,但同時要注意對數(shù)學思想方法的滲透,總結(jié)規(guī)律,形成模型。這樣可以使學生從題海中解脫出來,學得靈活,學得扎實,達到舉一反三、觸類旁通的效果,從而提升學生的學習能力,真正達到減負增效的教學目標。
(作者單位:江蘇省常州市北郊初級中學)