學(xué)習(xí)平面幾何要養(yǎng)成總結(jié)提煉基本圖形的意識(shí),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(shí)的基礎(chǔ)。注重對(duì)基本圖形進(jìn)行提煉總結(jié)、概括積累,無論是對(duì)概念的深度理解,還是對(duì)提高問題解決能力,發(fā)展數(shù)學(xué)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(jìn)行,也可以依據(jù)數(shù)學(xué)思想方法進(jìn)行,基本圖形的歸納梳理可以分為以下幾個(gè)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(yùn)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(rèn)為應(yīng)依據(jù)兩個(gè)準(zhǔn)則:一是初中階段甚至今后數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)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(shí)別較困難,也無須概括為基本圖形。教師和學(xué)生都可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(xiàng)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(dāng)P點(diǎn)位置發(fā)生變化時(shí)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(cuò)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(duì)蘇科版七、八年級(jí)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(gè)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(shí)別出基本圖形是關(guān)鍵,能識(shí)別出適當(dāng)變式后的基本圖形是重難點(diǎn)。根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線的規(guī)律,適當(dāng)?shù)闹貜?fù)不僅有利于準(zhǔn)確記憶,也有助于加深理解。因此,在教學(xué)過程中,教師不僅要花大量時(shí)間幫助學(xué)生概括和理解基本圖形,還應(yīng)讓學(xué)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(xí)過程中適度重復(fù)和變式運(yùn)用。
例如,在基本圖形一的教學(xué)過程中,當(dāng)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(dāng)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(xué)過程中,學(xué)生完成第一個(gè)結(jié)論后,也可在教師的引導(dǎo)下自主完成點(diǎn)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(diǎn)落實(shí)
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》指出,教學(xué)的目標(biāo)設(shè)定要體現(xiàn)整體性和階段性?;緢D形的積累不是一蹴而就的,其認(rèn)知?dú)v程一般都是由片面到全面,由簡單到復(fù)雜,由靜態(tài)到動(dòng)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(jìn),螺旋上升”的規(guī)則設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)的。教師應(yīng)通讀學(xué)段教材,整體把握基本圖形教學(xué),在初中三年的學(xué)習(xí)中分步實(shí)施,從不同的角度,突破不同的重點(diǎn),拓展學(xué)生理解的深度和廣度。
例如,在七(下)“平面圖形認(rèn)識(shí)(一)”中,側(cè)重利用基本圖形強(qiáng)化平行的判定及性質(zhì);在八(上)“軸對(duì)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(shí)也加入線段及角的計(jì)算;在八(下)“中心對(duì)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(jìn)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(diǎn)不同。教師經(jīng)過上面梳理后,可以不斷進(jìn)階認(rèn)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(xué)中,教師應(yīng)該有目的地根據(jù)實(shí)際情況確定教學(xué)目標(biāo),控制題目數(shù)量,精心設(shè)計(jì)例、習(xí)題。筆者認(rèn)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(xué)目標(biāo)下的系列練習(xí),這是一種較為高效的復(fù)習(xí)方法。將經(jīng)典習(xí)題進(jìn)行融會(huì)貫通,幫助學(xué)生找到解決問題的方法,但同時(shí)要注意對(duì)數(shù)學(xué)思想方法的滲透,總結(jié)規(guī)律,形成模型。這樣可以使學(xué)生從題海中解脫出來,學(xué)得靈活,學(xué)得扎實(shí),達(dá)到舉一反三、觸類旁通的效果,從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,真正達(dá)到減負(fù)增效的教學(xué)目標(biāo)。
(作者單位:江蘇省常州市北郊初級(jí)中學(xué))