幾何的感悟
發(fā)布時(shí)間:2017-02-15 來(lái)源: 人生感悟 點(diǎn)擊:
幾何的感悟篇一:圖形與幾何心得體會(huì)
面積的初步了解
物體的表面或封閉圖形的大小,叫做它們的面積。 “面積”這一知識(shí)屬于《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中空間與圖形領(lǐng)域的內(nèi)容。新課標(biāo)中強(qiáng)調(diào):在教學(xué)中,應(yīng)注重使學(xué)生通過(guò)觀察、操作、推理等手段,逐步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單幾何體和平面圖形的形狀、大小、位置關(guān)系及變換;應(yīng)注重通過(guò)觀察物體、認(rèn)識(shí)方向、制作模型、設(shè)計(jì)圖案等活動(dòng),發(fā)展學(xué)生的空間觀念。
“面積”的概念是學(xué)生學(xué)習(xí)幾何形體的基礎(chǔ),因此要讓學(xué)生在具體生動(dòng)的情境中感悟和理解這一概念學(xué)習(xí)的重要性和必要性。因做到以下幾點(diǎn):
一、數(shù)學(xué)課堂教學(xué)緊密聯(lián)系生活
《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是現(xiàn)實(shí)的,有意義的,富有挑戰(zhàn)性的,這些內(nèi)容有利于學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)、猜測(cè)、驗(yàn)證、推理與交流等數(shù)學(xué)活動(dòng)。”學(xué)習(xí)內(nèi)容來(lái)自學(xué)生生活實(shí)際,在學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí),可使學(xué)習(xí)更有效。因?yàn)椋瑢W(xué)習(xí)內(nèi)容貼近學(xué)生知識(shí)經(jīng)驗(yàn),符合學(xué)生心理特征,容易形成知識(shí)結(jié)構(gòu),同時(shí)也充分體現(xiàn)了學(xué)習(xí)生活化的理念。面積的概念具有較強(qiáng)的抽象性,學(xué)生理解起來(lái)會(huì)有一定的難度,為了使學(xué)生較好地理解和掌握“面積”這個(gè)比較抽象的概念,我從生活入手,讓學(xué)生找生活中物體的面,感知物體的面有大有小,進(jìn)行物體面的大小比較,通過(guò)物體面的大小比較揭示物體表面的面積。這樣層層深入,環(huán)環(huán)相扣,學(xué)生在不知不覺(jué)中理解了面積的含義,有種水到渠成的感覺(jué)。體現(xiàn)了現(xiàn)代教育思想
所倡導(dǎo)的“數(shù)學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)向?qū)W生提供與生活實(shí)際密切聯(lián)系的、有價(jià)值的、富有趣味的教學(xué)內(nèi)容”這一基本理念。
二、 關(guān)注估計(jì)不規(guī)則圖形的面積
教材中提供用方格紙估計(jì)不規(guī)則圖形的面積,這些方法容易被教師們忽視,恰恰是這些細(xì)節(jié)影響學(xué)生最深。因?yàn),現(xiàn)實(shí)生活中有很多物體并不像教材上那樣有規(guī)則。讓學(xué)生學(xué)會(huì)估計(jì)的方法更有價(jià)值,更能實(shí)現(xiàn)學(xué)以至用的目標(biāo),同時(shí)也是發(fā)展學(xué)生空間觀念的重要途徑之一。 從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生把生活中對(duì)圖形的感受與空間存在的幾何圖形建立聯(lián)系,讓學(xué)生充分感受到數(shù)學(xué)和生活的聯(lián)系,體會(huì)到數(shù)學(xué)確實(shí)就在我們的身邊,更有效地發(fā)展學(xué)生的空間觀念。從而形成應(yīng)用意識(shí)
總之,要準(zhǔn)確理解教材的編排意圖,聯(lián)系學(xué)生的生活,按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,合理重構(gòu)教材,通過(guò)多種途徑培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念,形成應(yīng)用意識(shí),讓學(xué)生在廣闊的數(shù)學(xué)世界中遨游。
幾何的感悟篇二:初中數(shù)學(xué)幾何與圖形學(xué)習(xí)的心得體會(huì)
初中數(shù)學(xué)幾何與圖形學(xué)習(xí)的心得體會(huì)
通過(guò)學(xué)習(xí)了莊老師“圖形與幾何”的教學(xué)分析與案例評(píng)析專(zhuān)題講座后,我深有體會(huì),就以下幾個(gè)方面談?wù)劯邢耄?/p>
一、空間觀念的培養(yǎng)
作為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容之一 : 學(xué)生的空間觀念的培養(yǎng),成為新課程的一大特色,《新課程標(biāo)準(zhǔn)》把“空間觀念”作為義務(wù)階段培養(yǎng)學(xué)生初步的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的一個(gè)重要學(xué)習(xí)內(nèi)容。
傳統(tǒng)的幾何課程,內(nèi)容差不多都是和演繹證明,到了初中后,幾乎成了一門(mén)純粹的關(guān)于證明的學(xué)問(wèn)。表面上看是遵循了“數(shù)學(xué)是思維的體操”這一傳統(tǒng)要求,但實(shí)際上學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性在此過(guò)程中被無(wú)情地扼殺,數(shù)學(xué)應(yīng)有的人文功能、應(yīng)用功能得不到有效地發(fā)揮。尤其是錯(cuò)過(guò)了培養(yǎng)學(xué)生空間觀念的最佳時(shí)期。事實(shí)上,空間觀念是創(chuàng)新精神所必需的基本要素,沒(méi)有空間觀念幾乎談不上任何發(fā)明創(chuàng)造。因?yàn)樵S許多多的發(fā)明創(chuàng)造都是以實(shí)物的形態(tài)呈現(xiàn)的,作為設(shè)計(jì)者要先從自己的想象出發(fā)畫(huà)出設(shè)計(jì)圖,然后根據(jù)設(shè)計(jì)圖做出實(shí)物模型,再根據(jù)模型修改設(shè)計(jì),直至最終完善成型。這是一個(gè)充滿豐富想象力和創(chuàng)造性的探求過(guò)程,這個(gè)過(guò)程也是人的思維不斷在二維和三維空間之間轉(zhuǎn)換、利用直觀進(jìn)行思考的過(guò)程,空間觀念在這個(gè)過(guò)程中起著至關(guān)生要的作用。所以,明確空間觀念的意義、認(rèn)識(shí)空間觀念的特點(diǎn)、學(xué)生的空間觀念,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生初步的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力是十分重要的。這就是《標(biāo)準(zhǔn)》把“空間觀念”作為義務(wù)教育階段重要學(xué)習(xí)內(nèi)容的原因。
按照《標(biāo)準(zhǔn)》描述的空間觀念的主要表現(xiàn),其具體要求是:能由實(shí)物的形狀想象出幾何圖形,由幾何圖形想象出實(shí)物的形狀,進(jìn)行幾何體與其三視圖、展開(kāi)圖之間的轉(zhuǎn)化;能根據(jù)條件做出立體模型或畫(huà)出圖形;能從較復(fù)雜的圖形中分解出基本的圖形,并能其中的基本元素及其關(guān)系;能描述實(shí)物或幾何圖形的運(yùn)動(dòng)和變化;能采用適當(dāng)?shù)姆绞矫枋鑫矬w間的位置關(guān)系;能運(yùn)用圖形形象地描述,利用直觀來(lái)進(jìn)行思考.
在這一章的教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生動(dòng)手較多,親身體驗(yàn)較多,因此在充分挖掘圖形的現(xiàn)實(shí)模型,充分讓學(xué)生動(dòng)手操作,自主探索,合作交流,以積累有關(guān)圖形的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn),發(fā)展空間觀念之外,還應(yīng)讓學(xué)生有充分的思考和想象的空間。為此在學(xué)習(xí)之初,應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生先動(dòng)手,后思考;而以后,則應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生先想象,再動(dòng)手。例如,在開(kāi)展正方體表面展開(kāi)的教學(xué)時(shí),可以讓學(xué)生先觀察正方體,再想象它的展開(kāi)圖,并把腦子里所想的圖形畫(huà)出來(lái),然后再來(lái)進(jìn)行動(dòng)手操作,這樣能充分驗(yàn)證學(xué)生對(duì)圖形的空間想象力。
二、推理能力的培養(yǎng)
標(biāo)準(zhǔn)指出:學(xué)生通過(guò)義務(wù)教育階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),“經(jīng)歷觀察、實(shí)驗(yàn)、猜想、證明等數(shù)學(xué)活動(dòng),發(fā)展合情推理能力和初步的演繹推理能力”。演繹推理就是我們熟知的三段論,而合情推理則是指借助歸納、類(lèi)比、統(tǒng)計(jì)等手段得出結(jié)論。在初中階段它是我們問(wèn)題和解決問(wèn)題的重要手段。我們第二次教學(xué)幾何知識(shí)是在第四章“平面圖形及其位置關(guān)系”,這一章除了在探索圖形性質(zhì)、畫(huà)圖、拼擺圖形、
圖案設(shè)計(jì)的過(guò)程中,初步建立空間觀念,發(fā)展幾何直覺(jué)外,還要了解一些關(guān)于圖形的概念,如:直線、射線、線段、角、角度、周角、平角、鈍角、直角、銳角和相關(guān)的一些性質(zhì),進(jìn)行簡(jiǎn)單的換算以及兩條直線平行和垂直關(guān)系等等。其實(shí)這些內(nèi)容小學(xué)里就已經(jīng)學(xué)過(guò),這里只是要求學(xué)生在小學(xué)學(xué)過(guò)有關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上能進(jìn)一步系統(tǒng)地理解和掌握。
在第五章中,三角形是最簡(jiǎn)單、最基本的幾何圖形,在生活中隨處可見(jiàn),它不僅是其他圖形的基礎(chǔ),在解決實(shí)際中也有著廣泛的。因此探索和掌握它的基本性質(zhì)對(duì)學(xué)生以后更好地認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界,空間觀念和推理能力都是非常重要的。
本章中,課本為我們提供了很多現(xiàn)實(shí)的有趣的問(wèn)題情境,使學(xué)生經(jīng)歷從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出幾何模型和運(yùn)用所學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程,豐富的例子力求使學(xué)生能體會(huì)數(shù)學(xué)與生活的密切聯(lián)系。多種形式的活動(dòng)如測(cè)量、拼圖、折紙和設(shè)計(jì)圖案等,給了學(xué)生充分實(shí)踐和探索的空間。為學(xué)生空間觀念的發(fā)展,數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的積累,個(gè)性的發(fā)揮提供很好的機(jī)會(huì)。但我們?cè)趹?yīng)用課本情境時(shí),也要有一定的選擇和變動(dòng)。
三、應(yīng)用意識(shí)的培養(yǎng)
義務(wù)階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),關(guān)于應(yīng)用意識(shí)的刻畫(huà),主要在以下三個(gè)方面。
1、認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)生活中蘊(yùn)涵著大量的數(shù)學(xué)信息,數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)世界中有著廣泛的應(yīng)用。
2、面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)能主動(dòng)嘗試著用數(shù)學(xué)的角度,運(yùn)用知識(shí)和尋求
解決問(wèn)題的策略。
3、面對(duì)新的數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí),能主動(dòng)尋找其實(shí)際背景,并探索其應(yīng)用價(jià)值。
第七章是“生活中的軸對(duì)稱(chēng)”。這一章的學(xué)習(xí)是為了讓學(xué)生欣賞體驗(yàn)軸對(duì)稱(chēng)在現(xiàn)實(shí)生活中的廣泛應(yīng)用和豐富的文化價(jià)值。在豐富的現(xiàn)實(shí)情境中,經(jīng)歷觀察、折疊、剪紙、圖形欣賞與設(shè)計(jì)等數(shù)學(xué)活動(dòng)過(guò)程,進(jìn)一步發(fā)展空間觀念。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中典型實(shí)例了解并欣賞物體的鏡面對(duì)稱(chēng),增進(jìn)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)興趣。
在本章的教學(xué)中,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)身邊有很多軸對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象,對(duì)此學(xué)生也有同感,他們不但能發(fā)現(xiàn),而且還能自己進(jìn)行設(shè)計(jì),許多學(xué)生設(shè)計(jì)出了各種各樣的美麗圖案,然而在這一章中有一個(gè)較為重要的知識(shí)點(diǎn):第三節(jié)“探索軸對(duì)稱(chēng)的性質(zhì)”。當(dāng)師生通過(guò)觀察并生活中的軸對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象,讓學(xué)生對(duì)軸對(duì)稱(chēng)的性質(zhì)進(jìn)行探索時(shí),學(xué)生空間觀念的培養(yǎng),推理能力的發(fā)展,對(duì)圖形美的感受等都在這些實(shí)踐活動(dòng)中得到了逐漸的發(fā)展。
幾何的感悟篇三:談?wù)勎覍W(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)幾何的體會(huì)
談?wù)勎覍W(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)幾何的體會(huì)
彭翕成
華中師范大學(xué) 國(guó)家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心 武漢 430079
這幾年,我發(fā)表了一些關(guān)于動(dòng)態(tài)幾何的文章,出版了相關(guān)著作,也在網(wǎng)絡(luò)上共享了不少資源。因此常被人問(wèn)起:如何學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)幾何。國(guó)內(nèi)有許多研究動(dòng)態(tài)幾何的高手,不論從技術(shù),還是教學(xué)實(shí)踐中的使用,勝于我者不在少數(shù)。但我還是想來(lái)談?wù)勥@個(gè)問(wèn)題,算是個(gè)人總結(jié)吧。
很多軟件,譬如Word,功能很多,但只要知道了各個(gè)菜單的功能,使用起來(lái)就非常簡(jiǎn)單了;那些不常用的功能甚至不需要記,用的時(shí)候搜索幫助文件就可以了。動(dòng)態(tài)幾何軟件則不同,譬如幾何畫(huà)板,菜單不多,且每個(gè)下拉菜單的長(zhǎng)度很短,二級(jí)菜單更是寥寥無(wú)幾。但這并不意味著幾何畫(huà)板就容易掌握,因?yàn)槿舾善椒补δ艿膹?fù)合可能會(huì)變得不平凡。
我學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)幾何,分為幾何畫(huà)板和超級(jí)畫(huà)板兩個(gè)階段。
我從2003年開(kāi)始學(xué)習(xí)幾何畫(huà)板。自學(xué),沒(méi)有老師,沒(méi)有教材,只是在網(wǎng)上下載了軟件和幾個(gè)課件。我花了一個(gè)星期的時(shí)間熟悉軟件,知道了哪個(gè)菜單下有哪些工具,這些工具能夠完成哪些功能,而要使用這些工具,需要先作什么。譬如希望作一個(gè)點(diǎn)在多邊形周界上運(yùn)動(dòng),需要先選擇各頂點(diǎn),構(gòu)造出多邊形內(nèi)部,才能作出多邊形周界上的點(diǎn)。
初學(xué)者最容易上手,也最容易被震撼的要數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)量功能了。作一個(gè)幾何圖形,加上一些測(cè)量和計(jì)算,再拖動(dòng),就能從變化中發(fā)現(xiàn)不變的規(guī)律。我當(dāng)時(shí)已經(jīng)打算從事數(shù)學(xué)教育方面的工作了,覺(jué)得應(yīng)該好好學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)幾何,將之作為一技之長(zhǎng)。但那時(shí),自學(xué)能力較差,不知道如何去網(wǎng)上搜索資源,尋求幫助,于是之后的一年多時(shí)間都沒(méi)有什么大的進(jìn)步。
記得有一次,我想作一個(gè)橢圓,想了好幾天,沒(méi)作出來(lái),心里很是埋怨,難道幾何畫(huà)板只能作平面幾何圖形,不能運(yùn)用于解析幾何么?最后還是在網(wǎng)上找到了作法。
還有一次,我想作“過(guò)圓外一點(diǎn)P作圓的切線”,想了很久,被我想出來(lái)了,開(kāi)心不已。雖然說(shuō)穿了是如此簡(jiǎn)單:如圖1,連接OP,作中點(diǎn)M,以M為圓心,MO為半徑作圓交?O于N,則PN即為所求作的切線;不過(guò)就是用到“直徑所對(duì)的角是直角”這一簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn),但我后來(lái)的幾何畫(huà)板培訓(xùn)實(shí)踐表明,如果以前沒(méi)有這方面的學(xué)習(xí),能夠?qū)⑵綍r(shí)用來(lái)解題的知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用到作圖中來(lái)的人并不多。
圖1
2004年,我買(mǎi)了幾本幾何畫(huà)板的書(shū),在網(wǎng)上也下載了一些資料,特別是我加入了當(dāng)時(shí)積聚國(guó)內(nèi)眾多高手的幾何畫(huà)板論壇:求師德,通過(guò)學(xué)習(xí)高手的作品,我的水平有了較大的進(jìn)步,F(xiàn)在回想起來(lái),幾何畫(huà)板的學(xué)習(xí)竅門(mén)也就兩點(diǎn)而已:不斷追溯父子對(duì)象;創(chuàng)建新工具,查看腳本。
在求師德論壇的日子是令人難忘的,這不僅僅是我個(gè)人的感受,也是許多動(dòng)態(tài)幾何愛(ài)好者的心聲。求師德的網(wǎng)友,不論是對(duì)新手的教導(dǎo),還是同水平的人切磋,都是坦誠(chéng)相見(jiàn),毫不保留,所以大家的水平上升得都很快。國(guó)內(nèi)一些中學(xué)數(shù)學(xué)網(wǎng)站,討論也頗為熱烈,但一遇到關(guān)鍵問(wèn)題,高手們大都打住不講了,因?yàn)樗麄冃枰源税l(fā)表文章。求師德的網(wǎng)友鉆研技術(shù)的很多,熱衷于寫(xiě)文章的好像很少。我曾經(jīng)建議求師德的高手們寫(xiě)點(diǎn)文章,因?yàn)殡s志上相當(dāng)多的動(dòng)態(tài)幾何文章所作研究并不深入,甚至可能會(huì)誤導(dǎo)人?上业慕ㄗh并不被多少網(wǎng)友接
受。求師德論壇后來(lái)關(guān)閉了,具體原因我不太清楚,這是讓很多動(dòng)態(tài)幾何愛(ài)好者感到惋惜的。
2006年起,我開(kāi)始轉(zhuǎn)向超級(jí)畫(huà)板的研究。超級(jí)畫(huà)板由于吸收了幾何畫(huà)板一些優(yōu)點(diǎn),增加了很多功能,使得入門(mén)時(shí)間大大縮短,使用起來(lái)也更加方便。
不可避免地,我會(huì)對(duì)這兩個(gè)軟件進(jìn)行比較。幾何畫(huà)板確實(shí)是一款非常優(yōu)秀的數(shù)學(xué)軟件,但很多的設(shè)計(jì)還是可以改進(jìn)的。就拿前面所說(shuō)的作圓的切線來(lái)說(shuō),原始的尺規(guī)作圖方式有其存在的意義,但作為一個(gè)現(xiàn)代化的工具來(lái)說(shuō),其作法能否更加直接,效率進(jìn)一步地提高呢?超級(jí)畫(huà)板的智能畫(huà)筆就做到了這一點(diǎn)。在保證動(dòng)態(tài)幾何性質(zhì)的前提下,充分考慮中學(xué)老師的使用習(xí)慣,順手一畫(huà)即可完成任務(wù)。而且超級(jí)畫(huà)板并不否定尺規(guī)作圖法,用戶可以選擇原始方法來(lái)鍛煉基本功,也可以采用先進(jìn)方法迅速作出基本圖形,進(jìn)一步探究以求獲得新的知識(shí)。
又如作多邊形上的點(diǎn),從數(shù)學(xué)上來(lái)說(shuō),選擇多邊形各個(gè)頂點(diǎn)就應(yīng)該能夠作出了,何必一定要先構(gòu)造多邊形內(nèi)部呢?在這一問(wèn)題上,超級(jí)畫(huà)板比幾何畫(huà)板更符合數(shù)學(xué)本質(zhì)。
至于原來(lái)讓我頭痛的幾何畫(huà)板探究圓錐曲線,在使用超級(jí)畫(huà)板之后也變得輕松了,因?yàn)槌?jí)畫(huà)板在解析幾何方面提供了相當(dāng)強(qiáng)大的功能。近幾年,隨著動(dòng)態(tài)幾何研究隊(duì)伍的擴(kuò)大,網(wǎng)上這方面的資料越來(lái)越多了,隨便一搜,光是橢圓的作法,至少能搜出二十幾種。這些作法,了解一下是很有好處的,它與“茴字的四種寫(xiě)法”有著本質(zhì)的不同。每一種作法都反映了圓錐曲線的某些性質(zhì)。掌握這些作法,對(duì)研究解析幾何大有裨益。但也必須注意到,由于幾何畫(huà)板缺少最根本的解析幾何作圖功能:輸入二次曲線方程作圖,這讓相當(dāng)多的用戶苦惱。
高手們總是會(huì)想出各種方法來(lái)補(bǔ)救現(xiàn)有軟件的不足,他們的研究熱情,
所付出的努力,是一般人難以想象的。譬如幾何畫(huà)板4.0不能構(gòu)造函數(shù)與直線的交點(diǎn),很多畫(huà)板愛(ài)好者花費(fèi)大量時(shí)間,想出各種近似作法,但這些作法也僅在高手中流傳,因?yàn)橐话闳穗y以掌握這些技巧。但幾何畫(huà)板5.0的推出,交點(diǎn)功能的改善使得這一問(wèn)題變得簡(jiǎn)單。這說(shuō)明,軟件開(kāi)發(fā)者多為用戶著想,多做一些工作,就能使得數(shù)以萬(wàn)計(jì)的用戶節(jié)省時(shí)間,提高效率。學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)幾何并不需要你有多高的計(jì)算機(jī)水平。培訓(xùn)實(shí)踐表明,在最開(kāi)始的入門(mén)階段,計(jì)算機(jī)老師比數(shù)學(xué)老師要快,而一旦過(guò)了這一階段,數(shù)學(xué)老師就遠(yuǎn)遠(yuǎn)地把計(jì)算機(jī)老師甩在后面。原因也很簡(jiǎn)單,雖然軟件的操作是基礎(chǔ),不掌握基本操作,很多想法都無(wú)法實(shí)現(xiàn),但最終決定動(dòng)態(tài)幾何水平高低的,還是看誰(shuí)有扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底,特別是平面幾何作圖方面。
在傳統(tǒng)幾何學(xué)習(xí)中,作圖與計(jì)算、證明三者的地位是并列的,而近些年,中學(xué)已經(jīng)大大刪減如何作圖了。為了學(xué)好動(dòng)態(tài)幾何,我曾經(jīng)下功夫研究過(guò)一些作圖。譬如已知三角形兩邊和第三邊的角平分線長(zhǎng)作三角形。我最早的作法是:如圖2,以C為圓心,分別以b、lc、a為半徑作圓;在半徑為b、a的圓上任取A、B兩點(diǎn),在AB線段上作比例點(diǎn)D,使得DACA?;然后拖動(dòng)B,使得D剛好落在半徑為lc的圓上。這樣作圖,顯然不符合動(dòng)態(tài)幾DBCB
何作圖要求,因?yàn)橐煌蟿?dòng)就會(huì)散架,不能保持幾何性質(zhì)。但我覺(jué)得動(dòng)態(tài)幾何的這種近似作圖也有其存在的意義,直到現(xiàn)在,面對(duì)這種幾何約束作圖,不少雜志社、出版社束手無(wú)策,隨手所作圖形差錯(cuò)十分明顯。他們確實(shí)有學(xué)一下動(dòng)態(tài)幾何的必要了。
我后來(lái)想出了此題的尺規(guī)作法,但在此處,我卻想著重介紹另外一題:在△ABC的BC邊上,作點(diǎn)M使得△ABM和△ACM的內(nèi)切圓半徑相等。我最初也是采用近似作法。為了得到準(zhǔn)確作法,我問(wèn)了不少人,沒(méi)人會(huì)做。查了很多資料,最后在一本40年代的幾何書(shū)上找到了作法(后來(lái)發(fā)現(xiàn)梁紹鴻的《初等數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)及研究(平面幾何)》也有),才作出圖來(lái)。
圖2 圖3
作法:如圖3,
(1)BC的中垂線DE交△ABC的外接圓于E;
(2)作△ABC的內(nèi)心F;以E為圓心,EB為半徑作圓;FE交圓E于G;
(3)過(guò)A作GB的平行線交BF于H;過(guò)A作GC的平行線交CF于I;
(4)作AB關(guān)于AH的對(duì)稱(chēng)直線交BC于M;
其中M即為題目所求。H、I分別為△ABM和△ACM的內(nèi)切圓圓心。
圖3作法巧妙,是很難想到的。也許有人會(huì)問(wèn):這個(gè)問(wèn)題和動(dòng)態(tài)幾何有什么關(guān)系呢?根本就是個(gè)數(shù)學(xué)題嘛!的確如此。因?yàn)槲覀冄芯縿?dòng)態(tài)幾何的根本目的就在于研究數(shù)學(xué),而不是研究軟件本身。隨著軟件的發(fā)展,這種幾何約束作圖也會(huì)變得容易,譬如Geometry Expressions就在這方面已經(jīng)作出了相當(dāng)不錯(cuò)的嘗試。
接下來(lái),我想嘗試回答一個(gè)問(wèn)題。
一直以來(lái),有人對(duì)動(dòng)態(tài)幾何的作用提出質(zhì)疑,其典型觀點(diǎn)是:利用動(dòng)態(tài)幾何軟件,不管是超級(jí)畫(huà)板還是幾何畫(huà)板,很多題目確實(shí)一作圖、一測(cè)量就出來(lái)結(jié)果了。但學(xué)生考試的時(shí)候,是不能使用計(jì)算機(jī)的,而且通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)量發(fā)現(xiàn)的也只是結(jié)果,沒(méi)有解題過(guò)程。
眾所周知,但凡能夠讓人產(chǎn)生依賴(lài)的東西必然有其獨(dú)特之處,譬如一本好的復(fù)習(xí)資料,一個(gè)好的家教,雖然有學(xué)生過(guò)分依賴(lài)好的復(fù)習(xí)資料和好的家教,上課聽(tīng)課不認(rèn)真了,但并不能因此就否定復(fù)習(xí)資料和家教的作用。
一件事物在一定條件下能夠發(fā)揮作用幫助到你,就說(shuō)明它是有用的,這就夠了,我們不能求全責(zé)備,一定要它包打天下才行。就好比有人反對(duì)負(fù)數(shù),理由是:你見(jiàn)過(guò)-1個(gè)人么?確實(shí),我們沒(méi)有見(jiàn)過(guò)-1個(gè)人,但卻存在-1℃。這就說(shuō)明負(fù)數(shù)有存在的意義。
下面這個(gè)案例應(yīng)該能夠在一定程度上說(shuō)明問(wèn)題。
有學(xué)生問(wèn)我這樣一個(gè)題目:如圖4,在正方形ABCD中,過(guò)點(diǎn)D作對(duì)角線AC的平行線,在平行線上作點(diǎn)E,使得CA?CE,CE交AD于F,求證:AE?AF。
圖4圖5
我給出的證明:如圖5,作EI?AC,設(shè)BD交AC于O,顯然四邊形EDOI是矩形,CE?CA?BD?2OD?2IE,所以?ACE?30?,易得?AEF??AEF?75?,所以AE?AF。
但此題并沒(méi)有到此結(jié)束,還可以探究。細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)圖5中作的垂足標(biāo)簽為I,按常理,緊接下來(lái)的標(biāo)簽應(yīng)該是G!這是因?yàn)槲铱吹筋}目時(shí),就感覺(jué)圖4只是題目敘述的可能情況之一。一般的解題者對(duì)題目給出的圖形比較依賴(lài);而長(zhǎng)期使用動(dòng)態(tài)幾何的人解題時(shí),則會(huì)不自覺(jué)地去嘗試重新作圖,即使不動(dòng)手,也會(huì)在心里面把作圖步驟走一遍。
對(duì)于此題,在作好正方形ABCD后,尋找滿足條件的E時(shí),通常是以C為圓心,CA為半徑作圓,很明顯圓與平行線的交點(diǎn)不止一點(diǎn)E,還有一點(diǎn)G,也滿足CA?CG。在前面證明的基礎(chǔ)上,我們?nèi)菀鬃C明AG?AH。如圖6,作GJ?AC,顯然CG?C?AB2?DO2?D2?I,所以EJG?30?,易得?CGA??CHA?15?,?GCJ
所以AG?AH。
我把進(jìn)一步的探究和學(xué)生講了之后,學(xué)生很佩服。因?yàn)樵谒磥?lái),老師會(huì)解題,這是老師應(yīng)該會(huì)的,不算什么;但老師能夠拿到題還能有新發(fā)現(xiàn),說(shuō)明老師很有水平。
圖6
一個(gè)人在長(zhǎng)期使用動(dòng)態(tài)幾何軟件之后,是否能擺脫軟件,達(dá)到手上無(wú)畫(huà)板,心中有畫(huà)板的境界呢?理智告訴我,這幾乎不可能,至少我個(gè)人是做不到這一點(diǎn)。但我堅(jiān)信,長(zhǎng)期使用動(dòng)態(tài)幾何會(huì)使人加深對(duì)數(shù)學(xué)的理解;而使用Flash或PPT,則很難幫助你提高數(shù)學(xué)水平。我堅(jiān)信,所以我堅(jiān)持。
補(bǔ)充:已知三角形兩邊和第三邊的角平分線長(zhǎng)作三角形。
尺規(guī)作法分析:如圖,假設(shè)△ABC為所求作,設(shè)CD是它的角平分線。引邊BC的平行線MD(點(diǎn)M在邊AC上)。因?yàn)?MCD??MCD??MDC,△CMD是等腰三角形。因?yàn)镸CDBCBaab?,b所以MC????,且AM?MC。根據(jù)CD?cl和腰AMACACba?b
abMD?MC?作出等腰△CMD。然后在射線CM上截取線段CA?b。又在射線CM關(guān)于a?b
直線CD對(duì)稱(chēng)的射線上截取線段CB?a。
如果感覺(jué)解答此問(wèn)題有困難,可先解決“已知三角形兩邊和第三邊的中線長(zhǎng)作三角形” 問(wèn)題。而要以a,b,mc作三角形,可先以
點(diǎn)的性質(zhì)就很簡(jiǎn)單了。 ab,,mc作三角形。接下來(lái)的作圖根據(jù)中22
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