如果你也是數(shù)學(xué)老師,不知道你會(huì)不會(huì)跟我有同樣的感覺:一到幾何的章節(jié),學(xué)生就學(xué)得頭痛,老師教得也頭痛。
講知識(shí)點(diǎn)時(shí),似乎每個(gè)學(xué)生都說自己懂;可是做起練習(xí)來,兩極分化就特別嚴(yán)重,會(huì)的學(xué)生三兩下搞定,不會(huì)的學(xué)生對(duì)著題目直發(fā)懵。
關(guān)于初中幾何,我寫過兩篇文章:
一篇是《初中幾何解答題學(xué)生會(huì)做不會(huì)寫過程,數(shù)學(xué)老師可以怎么教?》,解決的是如何引導(dǎo)學(xué)生輸出的問題;
另一篇是《初中數(shù)學(xué)幾何題總是找不到思路,數(shù)學(xué)老師不妨交給學(xué)生四個(gè)錦囊》,解決的是如何引導(dǎo)學(xué)生處理的問題。
輸出的前提是處理,那處理的前提是什么?是輸入。
剛好今年教九年級(jí),我們就用第一章《特殊的平行四邊形》中的“菱形”為例,一起聊聊在初中幾何的教學(xué)中,如何有效地引導(dǎo)學(xué)生輸入。
1.獲取概念:菱形是怎么來的?
先來看一個(gè)普通的四邊形:
它有四條邊,把它們分成兩組,上下相對(duì)的兩邊為一組,左右相對(duì)的兩邊為一組,每一組的兩條邊都互為對(duì)邊。
下面,我們從對(duì)邊的角度,讓普通的四邊形做一次進(jìn)化。
對(duì)邊有什么進(jìn)化的方向呢?
從位置關(guān)系看,它們可以平行;
從數(shù)量關(guān)系看,它們可以相等。
一個(gè)四邊形有兩組對(duì)邊,如果只讓其中一組對(duì)邊平行,它會(huì)進(jìn)化成什么?梯形。
如果讓兩組對(duì)邊分別平行,它又會(huì)進(jìn)化成什么?平行四邊形。
另外,當(dāng)兩組對(duì)邊分別平行的時(shí)候,它們同時(shí)還分別相等,也就是說,此時(shí)四邊形在對(duì)邊的數(shù)量關(guān)系上,也做了一次進(jìn)化。
與普通的四邊形相比,梯形和平行四邊形具有更多的性質(zhì),所以要高級(jí)一些。那么,還有更高級(jí)的四邊形嗎?有,我們讓平行四邊形再做一次進(jìn)化。
剛才的進(jìn)化是從對(duì)邊的角度,現(xiàn)在換一個(gè),改為從鄰邊的角度,比如AB和BC、CD和AD等,每一組鄰邊都有一個(gè)交點(diǎn)。
鄰邊有什么進(jìn)化的方向呢?
從數(shù)量關(guān)系看,它們可以相等;
從位置關(guān)系看,它們可以垂直。
一個(gè)平行四邊形有四組鄰邊,如果讓其中一組相等,它就會(huì)進(jìn)化什么?
咋一看,似乎和平行四邊形沒什么兩樣,對(duì)不對(duì)?其實(shí)它比平行四邊形要更高級(jí),我們習(xí)慣稱它為菱形。
所以,一句話總結(jié),一組鄰邊相等的平行四邊形叫菱形。
這也是課本給出的定義。
2.梳理性質(zhì):給你一個(gè)菱形,你能用它推出什么結(jié)論?
有沒有發(fā)現(xiàn),解初中階段的幾何題,很多時(shí)候都是在做一件事:找條件,推結(jié)論。
如果題目告訴你有一個(gè)菱形,那你能用這個(gè)菱形推出哪些結(jié)論呢?
結(jié)論有不少,我們可以從線、角、整體和計(jì)算四個(gè)方面來梳理:
(1)線
常見的線有邊和對(duì)角線兩種。
邊分為對(duì)邊和鄰邊。其中,對(duì)邊平行且相等,這是繼承了平行四邊形的“基因”;鄰邊相等,再結(jié)合對(duì)邊相等,就是四邊相等。
對(duì)角線互相平分,這也是對(duì)平行四邊形性質(zhì)的繼承。除此之外,對(duì)角線還互相垂直,且平分一組對(duì)角,這一點(diǎn)可以通過折疊一個(gè)菱形紙片觀察出來,也可以通過全等三角形證明得到。
(2)角
角分為對(duì)角和鄰角。其中,對(duì)角分別相等;鄰角互補(bǔ),也就是相加和為180°。這兩點(diǎn)都是對(duì)平行四邊形性質(zhì)的繼承。
(3)整體
從整體上看,菱形既是中心對(duì)稱圖形,也是軸對(duì)稱圖形。其中,對(duì)角線的交點(diǎn)是它的對(duì)稱中心,對(duì)角線所在的直線是它的對(duì)稱軸。
另外,因?yàn)榱庑问撬倪呅?,所以它還具有不穩(wěn)定性。
(4)計(jì)算
常用的圖形計(jì)算有周長和面積。
菱形的周長等于四邊之和,又因?yàn)樗倪呄嗟龋粤庑蔚闹荛L等于邊長乘以4。
是不是感覺和某個(gè)圖形的周長公式很像?對(duì),我們小學(xué)學(xué)過的正方形,周長也是邊長乘以4。
菱形的面積等于底乘以高,這是繼承了平行四邊形的面積公式。除此之外,菱形還有一條同樣常用的面積公式,就是對(duì)角線乘積的一半,這可以通過全等三角形和三角形面積公式證明得到。
在對(duì)性質(zhì)的梳理中,我們通常會(huì)特別關(guān)注線和角兩個(gè)方面。為什么?因?yàn)槌踔须A段大多數(shù)的幾何題,本質(zhì)上都是線或角的關(guān)系問題,要么是數(shù)量關(guān)系,要么是位置關(guān)系。
3.學(xué)會(huì)判定:給你一個(gè)四邊形,怎樣證明它是菱形?
一提到判定,很多同學(xué)就感覺找不到方向。其實(shí)判定和看病有點(diǎn)類似,都是看癥狀來下診斷。比如有人如果咳嗽流涕、鼻塞噴嚏,我們就會(huì)說他得了感冒,給他吃感冒藥;同樣,如果一個(gè)三角形出現(xiàn)“一角為90°”,我們就會(huì)說它是直角三角形。
當(dāng)問到菱形的判定,其實(shí)我們想問的是,一個(gè)四邊形如果有什么樣的“癥狀”,就可以說它是菱形?
先拿定義下手:“一組鄰邊相等的平行四邊形叫菱形”。定義告訴我們,如果一個(gè)四邊形出現(xiàn)兩個(gè)“癥狀”,就能斷定它就是菱形:第一,它是平行四邊形;第二,它有一組鄰邊相等。
有沒有別的“癥狀”,能幫助我們下同樣的結(jié)論呢?有,對(duì)角線互相垂直的平行四邊形是菱形。這個(gè)方法告訴我們,如果一個(gè)四邊形具有“平行四邊形”和“對(duì)角線互相垂直”兩個(gè)癥狀,也可以說它是菱形。我們可以通過全等三角形和菱形定義證明這一點(diǎn)。
上述兩個(gè)方法都要求有“平行四邊形”,而且都要求有兩個(gè)“癥狀”,有沒有什么辦法,一個(gè)“癥狀”就能下結(jié)論?有,四邊相等的四邊形是菱形。這個(gè)方法告訴我們,一個(gè)四邊形只要具備“四邊相等”這個(gè)癥狀,就可以直接說它是菱形。要證明也不難,用平行四邊形的判定和菱形的定義就能做到。
學(xué)到這里,關(guān)于菱形的基礎(chǔ)知識(shí),要掌握的也差不多了。
初中幾何要學(xué)的基本圖形不多,主要有平行線和相交線、三角形、四邊形和圓。每一個(gè)圖形的基礎(chǔ)知識(shí),我們都可以通過上文提到的獲取概念、梳理性質(zhì)和學(xué)會(huì)判定三個(gè)基本問題,幫助學(xué)生有效地輸入。
獲取概念能讓學(xué)生理解概念的由來,把新舊知識(shí)連接起來,形成一張網(wǎng);梳理性質(zhì)能讓學(xué)生把圖形變成一件思考的工具,需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用;學(xué)會(huì)判定能讓學(xué)生在解決問題時(shí),能準(zhǔn)確認(rèn)清圖形的本質(zhì)。
這三個(gè)問題作為一個(gè)框架,就像船的錨,讓我們?cè)诟鶕?jù)學(xué)生情況調(diào)整教學(xué)時(shí),能夠牢牢抓住重心。所謂“教無定法,貴在得法”,就是這個(gè)道理。