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知识有形,思想无形——从一道平行线“折线形”习题谈数学思想

2018-09-01黑龙江省五常市第一中学校曹雨杰

数学大世界 2018年23期
关键词:平行线原题结论

黑龙江省五常市第一中学校 曹雨杰

随着新课程改革的不断推进,中高考制度进一步深化改革,数学思想方法的地位和作用越发凸现出来。《数学课程标准(2011年版)》提到:“课程内容要反映社会的需要、数学的特点,要符合学生的认知规律。它不仅包括数学的结果,也包括数学结果的形成过程和蕴涵的数学思想方法。”本文笔者将结合一道初中数学习题的教学,谈一谈教学中数学思想的渗透。

一、截大补小,巧用转化

在七年级数学第五章《相交线与平行线》的一节习题课上,遇到了这样一道习题:

已知:如图1,AB∥CD。

求证:∠ABE +∠EDC =∠BED。

图1

本题的考点是:平行线的性质。由于之前的习题大多是“三线八角”式的基本图形训练,这道“折线形”的习题无疑让学生不知如何下手,所以,引导学生将其转化成我们熟知的平行线基本图形,便是解决这道题的关键点。经过老师的引导,学生容易想到过转折处的E点作EF∥AB,进而将原图拆分成如图2的形状,这样,证明两个角和等于第三个角的问题,就转化成了两组平行线基本图形中内错角的问题了,将未知转化为已知,问题迎刃而解。

图2

“转化”思想在数学中的应用,不仅可以开拓学生的思路,更能提高学生的学习兴趣,使学生在轻松愉快中享受数学学习的快乐。接下来,我们可以继续引导学生思考:既然我们可以将大角分成两个小角,再证明它们与各自的内错角相等,那么,我们可不可以将两个小角合在一起,证明得到的两角和与大角相等呢?于是便有了如图3的证明方法。(过点D作DG∥BE,交AB延长线于点G)

图3

“截大”与“补小”殊途同归。“分”与“合”之中,不动声色地渗透了数学中较为常用的转化思想。通过训练,让学生养成多角度考虑问题的习惯,形成科学的思维习惯,优化学生的思维品质。

二、逆向发散,变中不变

如果我们将本题的题设与结论交换位置,那么,一道平行线的性质题就会转变成平行线的判定问题。即:

已知:如图4,∠ABE +∠EDC =∠BED。

求证:AB∥CD。

图4

既然图形没有改变,仿照原题的证明方式,学生便可以很快找到解决问题的方法。其实好多老师在注重转化思想的同时,却忽视了“变中有不变”的数学思想,我们可以从一道习题入手,给出多种解题路径,引导学生通过将未知转化成已知解决新的问题,从中培养和发展学生的数学思维能力。

因势利导,我们可以将点E的位置适当改变,形成一道新的平行线性质题:

已知:如图5,AB∥CD。

求证:∠ABE+∠EDC+∠BED=360°。

图5

虽然图形变了,结论也变了,但学生依旧能够很快根据原题的思想和方法,过转折点E作AB的平行线,轻松解决问题,也许,这也正是数学的魅力所在。莫斯科大学教授C.A.雅洁卡娅演讲时曾提出:“解题就是把要解题转化为已经解过的题。”透过有形的文字和图形,挖掘隐藏在背后的无形的数学思想,则可以让学生从整体上、本质上理解数学,科学灵活地使用数学方法解决问题。

三、举一反三,联想类比

《论语·述而》中有:“举一隅不以三隅反,则不复也。”如果我们继续将原题中点E的位置进行改变,形成图6的样子,已知不变,并将结论开放,这样就可以进一步拓展学生的思维能力,帮助学生学习新技能,达到举一反三、触类旁通的目的。

图6

已知:如图6,AB∥CD,连接BE,DE。

探究:∠ABE、∠EDC、∠BED 有何关系?

通过类比之前的习题,过转折点E作AB的平行线,学生能够很快得出结论:∠ABE-∠EDC=∠BED。由此知彼,由旧知新,我们只要发现此题与原题之间的联系,加以认真思考,就能够在新的图形中模仿学过的数学方法解决问题。

既然可以改变点E的位置,那么,点E都可以在哪里呢?每个相应位置的结论又是怎么样的呢?学到这里,学生不免有这样的好奇心理了。言有尽而意无穷,难道点E的位置有无限多吗?答案当然是否定的。

四、一网打尽,分类讨论

要想知道点E到底有多少位置,这里就不得不使用分类讨论了。所谓分类讨论,就是分别归类再进行讨论的意思,为了寻找它们各自的共同点及内在的规律性,首先就要找到区别于不同位置的分类标准。深入思考以后我们不难发现,平行线AB、CD和截线BD将平面分成了六个部分(如图7),如果不考虑点E落到这三条线上,则点E的位置共用六处。正确选择分类的标准,进行合理的分类后,就可以逐类讨论解决,所用方法类比之前的,学生可以很快给出各个位置上的结论。

图7

五、授人以渔,建立模型

为了进一步激发学生的学习兴趣,根据“学数学、做数学、用数学”的理念,鼓励学生探究,培养他们的创新精神,除了改变点E的位置外,还可以改变折线的条数和方向,如图8、图9。仿照原题建立模型,由哪转折,在哪作线,即可解决类似问题。

图8

图9

总之,数学的世界是丰富多彩的,我们要学会用数学的眼光看世界。一节课不能让你通晓所有的数学奥秘,但却可以启发你探究数学的思维。与“有形”的数学知识相比,那些“一切已学过的东西都忘掉时所剩下的东西”就是“无形”的数学思想。作为一名中学数学教师,只有领悟并掌握数学的基本思想,才能更加准确地理解教材,有效组织教学,进而让学生在学习中体悟到数学思想,使学生的思维水平得到提高。

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