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“问题”带动知识建构 “追问”聚焦核心素养
——以“全等三角形”复习课为例

2018-09-18

中国数学教育(初中版) 2018年9期
关键词:线段三角形条件

陈 锋

(江苏省无锡市太湖格致中学)

问题是数学的“心脏”,以问题为导向,以探究为主线,来启迪学生的思维,会对学生的思考探究起到方向性和指导性的作用,从而引导学生学会获取知识的本领,把握正确的学习方法,真正领悟数学的思想和方法,进而提高核心素养.

那么,如何通过问题来引导学生更有效地学习呢?2017年10月,在一次名师工作室汇报展示活动中,笔者讲授了一节八年级上学期期中考试复习课“全等三角形(1)”,赢得了听课教师的高度评价.现将该节课中问题导学的教学片断,以及笔者对问题导学的点滴思考呈现出来,与各位同行分享.

图1

一、多元化课堂问题导学的教学策略

1.设置并列式问题,回顾知识,在追问中构建认知结构

教学片断1:教师展示题目,如图1,△ABC≌△FDE.

第一步:知识回顾.

问题1:从图1中,你能得到哪些结论?

生1:AB=FD,AC=FE,BC=DE.

师:在图1中,除了可以得到这些相等的线段以外,你还能得到什么?

生2:角相等,如∠ACB=∠FED.

生3:线段平行,如AC∥FE.

生4:线段相等,如AF=BD.

师:同学们是根据什么知识得到这些结论的?

生4:全等三角形的对应边相等,全等三角形的对应角相等.

教师板书:全等三角形的性质——知识点.

第二步:知识整合.

问题2:怎样找对应边和对应角呢?

生5:从已知条件△ABC≌△FDE,可以知道AC的对应边是FE.

师:很好,生5从题目中给出的数学符号语言找到了对应边,还有与生5不同的方法吗?

生6:我是从图中看出来的.因为将三角形平移以后可以得到AC与FE重合,所以AC的对应边是FE.

师:这两位同学用不同的方法找到了对应边,他们的方法都很好.我们可以根据题目的条件,寻找合适的方法来找对应.

教师板书:找对应——方法点.

问题3:AF=BD,AC∥FE也是用这一知识直接得到的吗?

生6:不是的.由全等三角形的性质可以得到AB=FD.再由AB=FD,分别减去公共线段FB,能得到AF=BD.

师:非常棒,生6将直接量(对应边AB=FD)转化为间接量(相等线段AF=BD),这里体现了一个重要的数学思想——转化思想.

效能分析:知识的复习是建立在学生已有认知的基础之上的,由于前一阶段的新课学习,学生头脑中对全等三角形的性质已有初步的概念,只是由于间隔时间较长有所遗忘,因此教师采用了一组并列式的问题,让学生在解决问题的过程中重构知识.首先,通过一个开放性的问题1,引导学生回顾了全等三角形所有的性质,然后通过一个追问帮助学生整合找对应的两种方法,即从题目条件△ABC≌△FDE(符号语言)中找对应和从图形中的两个三角形全等(图形语言)中找对应.最后通过问题3引导学生将直接量(对应边相等)转化为间接量(线段相等),明确转化思想和技能.这三个并列的问题分别从知识技能的梳理、整合、重组的角度直接指向各知识点,通过教师的及时追问,激活学生的原有认知,并以此成为学生将知识网络化的节点和生长点.

2.提供递进式问题,梳理方法,在追问中拓展策略技能

教学片断2:见图1.

第一步:方法梳理.

问题1:如图1,在△ABC和△FDE中,要说明△ABC≌△FDE,需要添加几个条件?

生7:三个条件.

师:你是根据什么知识知道要添加三个条件的?具体可以添加哪些条件?

生8:根据全等三角形的判定方法,具体为SSS,SAS,ASA,AAS.

师:在这三个条件中至少要有一组什么条件?

生9:至少要有一组对应边相等.

问题2:如图1,在Rt△ABC和Rt△FDE中,要说明△ABC≌△FDE,需要添加几个条件?

生10:只要添两个条件就可以.

第二步:对比分析.

师:图形没变,为什么添加的条件变少了?

生11:虽然图形没变,但是题目中将两个一般三角形变成了两个直角三角形.

师:生11关注到了题目的细微变化,看来会寻求题目中的有用信息也是一种能力.

师:在现有条件的基础上,再增加一个条件BC=DE,那么要说明△ABC≌△FDE,则需要添加什么条件?

生12:我添的是AB=FD.

师:你为什么认为添加AB=FD就能说明△ABC≌△FDE呢?

生12:根据题目,已有的条件是BC=DE和∠ABC=∠FDE=90°,也就是有了一组对应边和一组对应角相等.再根据全等三角形的判定方法“SAS”,我选择AB=FD.

师:生12从已知条件开始进行分析,联想到用“SAS”的判定方法,还缺少AB=FD.

师:这道题目只能添加AB=FD吗?只能用“SAS”的方法来判定两个三角形全等吗?还有其他方法吗?

生13:用“ASA”的判定方法,可以添加∠C=∠E;用“AAS”的判定方法,可以添加∠A=∠EFD;用“HL”的判定方法,可以添加AC=FE.

师:我们根据四种判定方法,添加了四个条件,那么是否只能添加这四个条件呢?

生14:可以添加AF=BD或AC∥FE.

第三步:策略提升.

师:为什么?你的理由是什么?

生14:由AB=FD,知道添加AF=BD也可以;由∠A=∠EFD,知道添加AC∥FE也对.

师:也就是AF=BD可以转为AB=FD,进而得到△ABC≌△FDE.由AC∥FE,可以推出∠A=∠EFD,也能得到△ABC≌△FDE.这里体现了转化思想,只是这里将间接量(AF=BD或AC∥FE)转化为直接量(AB=FD,∠A=∠EFD).

问题3:如图2,在Rt△ABC和Rt△FDC中,BC=DC,要说明△ABC≌△FDC,则需要添加几个条件?

生15:添加一个条件.

图2

生16:不需要添任何条件,就能说明△ABC≌△FDC.

师:为什么不需要添加任何条件?

生16:我用了“ASA”的判定方法.由∠CDF=∠CBA=90°,BC=DC,∠C=∠C,得△ABC≌ △FDC.

生15:你不是添加∠C=∠C这一条件了吗?

生16:∠C=∠C这个条件是不用添加的,因为∠C是图中的公共角.

师:生15,你认为呢?

生15:是的.

师:∠C就是图形中的隐含条件,那么图形中的哪些量可以作为隐含条件?

生17:图形中的公共边、公共角、对顶角都可以作为隐含条件.

效能分析:在前一阶段全等三角形的学习中,学生对部分知识容易产生忽视点和易错点.在这一环节,首先,教师通过细微的条件变化(“在△ABC和△FDE中”变为“在Rt△ABC和Rt△FDE中”),让学生学会在文本中发现有用信息,再通过增添条件BC=DE,自然地从认知性问题递进到方法性问题,让学生学会根据所给条件自主合理地选择全等三角形的判定方法,并强化将间接量转化为直接量的方法.最后,通过改变图形,将问题递进到策略性问题,让学生学会发现图形中隐含信息的技巧策略.教师利用这一连串递进式的问题,将知识、方法、策略三个维度中学生应具备的技能方法都罗列其中,学生在问题的解答中暴露出技能方法的不足,再通过教师的追问,及时弥补不足,从而提高了复习的效能.

3.设置探索式问题,提升能力,在追问中激活思维品质

教学片断3:教师出示如下题目.

如图3,在△CBE和△ACF中,∠BEC=∠CFA=90°,CA=CB,∠BCA=90°.

图3

第一步:合理猜想.

问题1:你们知道图3中EF,BE,AF三条线段有怎样的数量关系吗?

学生思考后有如下回答.

生18:我认为这三条线段的数量关系是EF+AF=BE.

师:为什么存在这样的数量关系呢?

生18:我是用直尺量了EF,BE,AF三条线段的长度,分别为EF=0.6cm,AF=1.4cm,BE=2cm.

师:很好,猜想是证明的前提,而且生18的猜想是建立在实际测量的基础上的.这三条线段的数量关系我们已经猜想出来了,那么大家会证明吗?

生19:只要证明△BCE≌△CAF就可以了.

第二步:推理验证.

师:现在已知条件只有∠BEC=∠CFA和CA=CB,怎么证明这两个三角形全等呢?

生20:因为 ∠BCA=90°,所以 ∠BCF+∠FCA=90°.又因为 ∠BEC=90°,所以 ∠BCF+∠CBE=90°. 所以∠FCA=∠CBE.用“AAS”的判定方法,就能证明△BCE≌△CAF.进而就能得到EF+AF=BE.

问题2:如图4,在△CBE和△ACF中,∠BEC=∠CFA=∠α,CA=CB,试添加一个关于∠α与∠BCA关系的条件,使结论EF+AF=BE仍然成立.

图4

生21:我猜想∠α+∠BCA=180°.

师:你是怎样猜的?

生21:我用量角器量出了∠α与∠BCA的度数,猜想出∠α+∠BCA=180°.

师:很好,大家都是用测量的方法来猜想的吗?

生22:我的方法不一样.由问题1中∠BCA=90°和∠BEC=∠CFA=90°,我猜想∠α与∠BCA的关系可能有两种,即∠α+∠BCA=180°或∠α=∠BCA. 而图4中∠α与∠BCA的大小不相等,所以我猜想∠α+∠BCA=180°.

师:真棒!生22结合前一问题的数量关系和图形进行猜想,这种数形结合的猜想方法,值得大家学习.那么大家会证明吗?

生:同样,只要证明△BCE≌△CAF就可以了.

问题3:如图5,在△CBE和△ACF中,∠BEC=∠CFA= ∠α,CA=CB,∠α=∠BCA,试提出EF,BE,AF三条线段的数量关系的合理猜想.

图5

生:EF=BE+AF.

第三步:领悟本质.

师:这一题组从图3改变图形得到了图4,再改变图形的位置得到了图5,这一组题目图形在变化,但什么没有改变?

生:两个三角形全等.

师:在解决这种系列问题时,要学会抓本质,从所用的方法(三角形全等)和结论两个方面去考虑.

效能分析:学生的探究力和思维度必须通过探究活动来加以提升,在这一环节中,教师通过问题1让学生探究全等三角形应用的基本方法和流程,学会勇于猜想;再以问题1为基础,通过图形变化(图4),让学生体会应该根据应有的条件进行合理猜想和科学验证;接着通过图形的再次变化(图5),让学生的探索提升至思维的层面,让学生在探索的过程中自觉地进行前后比较、相互联想,激起学生解决问题的意识,从而让学生的思维走进科学探究的殿堂.这一探索式问题中,教师一系列的追问从不同角度、不同层次培养了学生思维的深刻性,让学生在对问题的思辨中,不断完善思维品质.

二、对本节课多元化课堂问题导学的交流点评

课后有学生反映,以前学的有关三角形全等的知识(性质、判断以及运用)是零散的,在脑子里很乱.这节课通过多元化的课堂问题引导学生学习,帮助学生弄清楚了全等三角形的性质、判定和运用之间的联系和区别,也知道了应该从什么角度去思考问题.整节课通过层递性、挑战性、探究性的问题,以追问为抓手,将目标任务化,任务问题化,问题活动化,活动程序化,程序具体化,层层推进,让知识和方法的回顾与学生思维交互起来,这些恰恰就是本节课的亮点所在,具体体现在如下方面.

1.通过“问”,达到教学的“学”与“构”的两个目标

本节课以全等三角形的定义、性质、判定,以及全等三角形的运用等知识,建立本章的知识、技能方法、思想的结构图.片断1中,学生通过教师设置的问题回顾已学知识,在头脑中建构起一幅全等三角形性质的知识结构图;通过教师的追问迁移如何有效找出全等三角形性质的方法,进而建构了一幅找全等三角形性质的技能结构图;片断2中,学生通过问题的解决,建构了一幅判断三角形全等的方法结构图.片断3中,通过三个变化的图形,让学生感受了数学思想的结构图.这些都是帮助学生自主建构知识、方法、技能的有效扶梯,着力培养学生的学力,进而引导学生的思考方式和思考角度,促进学生知识和思维方式的主动建构,达到“学”与“构”的目标.

2.通过“问”,体现教学的“明”与“暗”两条主线

本节课通过一系列问题引出了明、暗两条主线:一条是附于问题的知识结构层面的,链接知识点的横向网络的明线,直奔教学内容;另一条是贯穿在各追问中,体现数学思想方法的纵向网络的暗线.从全等三角形的性质,过渡到全等三角形的判定,再到全等三角形的运用,丝丝入扣,层层深入,明线和暗线始终贯穿于课堂,明线服务于暗线,暗线依附于明线,两条线相得益彰,相互作用.这两条主线都是从学生的元认知水平出发,通过所设置的问题在串联明线的进程,同时设置的问题具有一定的层次性和较强的探究性,将学习的主动权还给学生,让其自主学习,给足学生个体自学和群体交流的时间,以此促进学生思维这条暗线的发展.

3.通过“问”,展示教学的“评”和“引”两种方式

课堂中的即时评价含有启发与引导的作用.教师有效地捕捉学生解决问题过程中发出的信息并及时给出评价,既是对学生思维的肯定,又是巧妙引导其他学生继续思考的有效途径.本节课中正是因为教师的及时肯定和鼓励,引发学生不断地在探索问题的过程中发现问题、提出问题.例如,“这位同学从图形上所给的信息进行了合理的猜想,非常好,那我们从题目所给的信息是否也能得到相应的猜想呢?”这既是对学生回答的评价,同时又从思考问题的角度对其他学生进行启发.又如,一些鼓励性语句“让我们换个角度再想想,我们能否更优化一些,……”不仅处处体现了教师的人文关怀,而且引导了学生的思维走向.本节课的“评”在营造师生和谐交流氛围的同时,对学生的思考提供了方法、明确了方向.

4.通过“问”,落实学生数学核心素养的提升

复习课的教学最终还是要落实在学生数学核心素养的提升上.通过追问不仅可以帮助学生明确自己的不足和努力的方向,可以关注学生已掌握了哪些知识,获得了哪些方法,具备了哪些能力,在哪些方面还需要提升,而且可以将不可测量的思维外显化、深度化,从而将知识教学发展为能力教学和素养教学,提升数学核心素养.

本节课中,教师通过元认知性的追问“在图中,我们除了可以得到这些相等线段以外,你还能得到什么”来培养学生的几何直观素养;用认知性的追问“你是根据什么知识知道要添加三个条件的?具体可以添加哪些条件?”“是否只能添加这四个条件?”来建构知识结构和引导课堂探究的脉络,从而有利于学生数学抽象素养的提升;通过“为什么它们之间存在这样的数量关系呢?”“为什么不需要添加任何条件?”“这一组题目图形在变化,但什么没有改变?”这样策略性的追问,提升了学生的逻辑推理素养.

三、结束语

在整个课堂建构中,处处体现了“以学生为主体,教师为主导”的教学理念,所有问题基本都是学生自主解答完成,教师只是穿针引线,适时地发挥引导作用.不过,就问题的设计而言,笔者认为似乎少了些什么.首先,作为期中复习课,本节课只是涉及了“全等三角形”这一章的知识,没有和其他章节(如刚学的勾股定理等)相关的知识进行有机的联系,有点遗憾.其次,就全等三角形相关知识而言,图形的运动(平移、旋转、翻折)也是全等三角形判定的重要内容和方法之一,而本节课没有一道题涉及到图形的运动问题,在学生的知识建构过程中并未体现出来,因此,学生头脑中的全等三角形知识结构图就显得不是那么完整.如果能通过一些问题的设计,将图形运动的相关知识也融入进来,这节课将更加完美.但是,这样一来,整节课的容量将十分庞大,这将与有限的课堂时间产生矛盾,这也是值得探讨的地方.

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