1.3 正方形的性质与判定（二）.doc

1 第一章 特殊平行四边形 3.正方形的性质与判定（二） 一、学生知识状况分析 学生的知识基础：学生之前已经借助折纸、画图、测量、证明等活动探索过平行四 边形、菱形、矩形的性质和判定，还在第一课时学习了正方形的性质，本节课主要是对 正方形的判定进行推理证明，而前面的探索过程和方法为本节课的推理证明提供了铺垫， 为学生提供了相应的定理证明思路。八年级时学生还学习了“三角形中位线定理”，这 些都为本节课探究“中点四边形”做了铺垫，学生已经具备了探究该命题的基本技能。 学生活动经验基础：在相关知识的学习过程中，学生经历了“探索—发现—猜想— 证明”的过程，并初步体会了获得猜想后还应予以证明的意义，感受到了合情推理与演 绎推理的相互依赖和相互补充的辨证关系，并且学生具有了一定的推理证明的能力。同 时在以前的数学学习中学生已经经历了很多合作学习的过程，具有了一定的合作学习的 经验，具备了一定的合作与交流的能力。 二、教学任务分析 教材基于学生对特殊平行四边形和三角形中位线定理的认识的基础之上，提出了本 课的具体学习任务：掌握正方形判定定理、理解中点四边形形状取决于原四边形的对角 线的位置和数量关系，但这仅仅是这堂课外显的近期目标。 本课内容从属于“图形与几何”中的“图形的性质”，因而务必服务于演绎推理教 学的远期目标：“让学生经历‘探索—发现—猜想—证明’的过程，体会证明的必要性， 掌握用综合法证明的格式，初步感受公理化思想，发展空间观念”，同时也应力图在学 习中逐步达成学生的有关情感态度目标。为此，本节课的教学目标是： 知识与技能： 1.掌握正方形的判定定理，并能综合运用特殊四边形的性质和判定解决问题。 2.发现决定中点四边形形状的因素，熟练运用特殊四边形的判定及性质对中点四边形进 行判断，并能对自己的猜想进行证明，进一步发展学生演绎推理的能力。 3.使学生进一步体会证明的必要性以及计算与证明在解决问题中的作用。2 过程与方法： 1.经历“探索—发现—猜想—证明”的过程，掌握正方形的判定定理，发现决定中点四 边形形状的因素，并能综合运用特殊四边形的性质和判定解决问题。 2.通过凸四边形的中点四边形的探求过程，以及引申至凹四边形的中点四边形的探求过 程，引导学生体会证明过程中所运用的由一般到特殊再到一般的归纳、类比、转化的 思想方法等，培养积极探索、勇于创新的精神，以及推陈出新的创新能力。 情感与态度： 通过师生互动、合作交流以及多媒体软件的使用，进一步发展学生合作交流的能力 和数学表达能力，并使学生发现数学中蕴涵的美，激发学生学习的自觉性、积极性，提 高学习数学的兴趣。 三、教学过程分析 本节课设计了六个教学环节： 第一环节：情景引入；第二环节：运用巩固；第三环节：猜想结论，分组验证；第 四环节：学以致用；第五环节：课堂小结；第六环节：布置作业。 第一环节：情景引入 活动内容： 问题：将一张长方形纸对折两次，然后剪下一个角，打开，怎 样 剪才能剪出一个正方形？ （学生动手折叠、思考、剪切） 活动目的： 因为正方形的两条对角线把它分成四个全等的等腰直角三角形，把折痕作对角线， 这时只需剪一个等腰直角三角形，打开即是正方形，因此只要保证剪口线与折痕成 45° 角即可。 活动的注意事项： 部分学生在动手操作时，会剪出菱形，教师要引导学生思考：正方形是特殊的矩形 和菱形，因此想得到一个正方形，可以在矩形的基础上强化边的条件得到，也可以在菱3 形的基础上强化角的条件得到，而折痕是正方形的对角线，所以本环节要从对角线的角 度考虑，即对角线要垂直相等且平分，学生很自然的会想到需要剪一个等腰直角三角形， 因此只要保证剪口线与折痕成 45°角即可，本节课的第一个教学难点迎刃而解。 本环节中教师可以鼓励操作快的学生帮助有困难的学生，请同学到讲台前讲解自己 的做法和判断依据，顺势引导学生总结出正方形的判定定理： 1. 对角线相等的菱形是正方形。 2. 对角线垂直的矩形是正方形。 3. 有一个角是直角的菱形是正方形。 教师可以课件展示下面的框架图，复习巩固平行四边形、矩形、菱形、正方形之间 的关系。 此框架图给出了正方形的判别条件，先判定一个四边形是平行四边形，再判定这个 平行四边形是矩形，然后再判定这个矩形是菱形；或者先判定一个四边形是菱形，再判 定这个菱形是矩形。由于判定平行四边形、矩形、菱形的方法各异，所给出的条件不一 样，所以判定一个四边形是不是正方形的具体条件相应可作变化，在应用时要仔细辨别 后才可以作出判断。 第二环节：运用巩固 活动内容：4 活动目的： 通过例 2，复习巩固平行四边形、菱形、矩形、正方形的性质与判定定理，让学生 尝试综合运用特殊四边形的性质和判定解决问题。 活动的注意事项： 此环节采用合作学习的策略，鼓励学生多层面、多角度地思考正方形判定的运用， 目的在于加深学生对判定本身的理解和掌握，同时也丰富了交流的内容，激发了交流的 气氛，使新旧知识融会贯通，达到同学间的沟通、互补、共同提高的目的，教师应对学 生的合理讲解给予肯定和鼓励。而且整个过程也使学生重新回顾了证明的步骤，为进一 步发展学生的演绎推理能力奠定了基础。 第三环节：猜想结论，分组验证 活动内容 1： 图 1-8-1 图 1-8-2 图 1-8-3 FE CA B C GH F E D A B C GH F E D A B5 问题：1.如图，在ΔABC 中，EF 为ΔABC 的中位线， ①若∠BEF=30°，则∠A= . ②若 EF=8cm, 则 AC= . 2.在 AC 的下方找一点 D,做 CD 和 AD 的中点 G、H,问 EF 和 GH 有怎样的关系？EH 和 FG 呢？ 3.四边形 EFGH 的形状有什么特征？ 活动目的： 通过问题串，复习三角形中位线性质定理和命题“依次连接任意四边形各边的中点 可以得到一个平行四边形”。 活动的注意事项： 教师在提问时选择平时学习数学有困难的学生，由于是前面已经学过的知识，学生 们回答得很流畅，这种低起点的问题，也增强了学生学习数学的自信心。此外，课件的 运用，直观形象，也分解了难点。 活动内容 2： 问题：如果四边形 ABCD 变为特殊的四边形，中点四边形 EFGH 会有怎样的变化呢？ 活动目的： 在一个开放的情景中，引导学生体会由一般到特殊的归纳、类比、转化的思想方法， 同时培养学生的积极探索、勇于创新的精神。 活动的注意事项： 有的学生猜测还是平行四边形，有的学生猜测是正方形，有的学生猜测是矩形，有 的学生猜测是菱形，甚至有的学生猜测是梯形。经过师生的共同探讨，达成一致的结论： 一定是平行四边形，而非梯形。于是老师顺势提出问题“会不会是特殊的平行四边形呢？ 从结论来探索有一些困难，那么我们可以换一种角度思考：四边形 ABCD 可以为哪些特 殊的四边形？”学生的回答多种多样，原四边形可以为平行四边形、矩形、菱形、正方 形、等腰梯形，甚至还有学生回答为梯形和直角梯形。于是老师请学生选择一种自己感 兴趣的原四边形来研究中点四边形，从而顺利进入下一环节。 此环节的设置引发了学生对特殊四边形的中点四边形的思考，学生们畅所欲言，互 相补充完善，气氛热烈，进一步发展了学生合作交流的能力和数学表达能力，同时也是 对之前所学的特殊四边形进行回顾。老师在这一环节中，对学生的回答给予充分的肯定6 和鼓励，再一次增强了学生学习数学的自信心。 活动内容 3： 学生以数学小组的形式，在众多的特殊四边形（平行四边形，矩形，菱形，正方形， 等腰梯形，梯形和直角梯形）中选择一种自己感兴趣的原四边形来研究中点四边形，并 验证结论的正确性。 活动目的： 由学生非常熟悉的、常见的特殊四边形得到结论，为后面的知识形成作好铺垫，并 把学习的主动权让给学生，目的在于激发学生的学习兴趣，使学生真正成为学习的主人； 同时让学生再一次体会由一般到特殊的归纳思想、类比、转化的思想方法，进一步提高 学生的合作交流和数学表达能力。 活动的注意事项： 学生结合前面学过的各种特殊四边形的判定与性质、三角形中位线定理等知识，人 人参与、积极进行探究和交流，通过类比和转化共归纳出以下几种情况。各小组派代表 展示自己小组的猜想和验证，讲解中小组之间互相补充、互相竞争，气氛热烈,使验证 的过程更加严谨。把学习的主动权交给了学生，真正体现了学生的自主性，也激发了学 生学习数学的兴趣。 图 1-8-4 图 1-8-5 图 1-8-6 图 1-8-7 图 1-8-8 图 1-8-9 图 1-8-10 得出结论： 平行四边形的中点四边形是平行四边形； 矩形的中点四边形是菱形； 菱形的中点四边形是矩形； 塁 B C 屄 䑅 ᩈ ♇ ᩈ ၁ 홂 葃 瑄 ᩈ ⑆ ᩈ ｈ坁 ͂ C D E ≆ G H 偁 걂 ｃ ᩈ 居 譆 쥇 ᩈ ａ B ｃ ｄ ｅ ｆ ｇ ｈ A B C D E F G H A B C D E F G H7 正方形的中点四边形是正方形； 等腰梯形的中点四边形是菱形； 直角梯形的中点四边形是平行四边形； 梯形的中点四边形是平行四边形。 在这一环节中，老师走入学生中适时地进行指导，引导学生进行归纳总结，提高学 生的概括能力。对学习能力较弱的学生进行个别指导，对学习能力较强的学生鼓励他们 研究第 2 个甚至更多个图形，使以上 7 个图形的结论能够顺利得出，并对学生的回答给 予充分的肯定和鼓励。学生们展示完自己的结论后，老师利用几何画板进行演示，让学 生们观察中点四边形的边和角的变化情况，体会图形运动变化的过程，验证同学们归纳 的结论的正确性，给予学生直观的感受。 活动内容 4： 问题：1.矩形和等腰梯形是形状不同的四边形，为什么中点四边形都由平行四边形变化 为菱形？ 2.平行四边形变化为菱形需要增加什么条件？ 3.你是从什么角度考虑的？ 4.你从哪儿得到的启发？ 5.你能用你的发现解释其它的图形变化吗？例如：原四边形为菱形，其中点四边 形为矩形？ 活动目的： 以问题串的形式引导学生逐步深入思考，前 2 个问题的设置帮助学生回忆特殊四边 形的性质与判定定理，第 3、4 个问题帮助学生揭示变化的原因：矩形和等腰梯形的对 角线有相同的性质“对角线相等”，而且其它中点四边形的变换也和原四边形的对角线 有关系。有了前 4 问的铺设，第 5 个问题可以通过类比的思想解决；同时让学生体会由 一般到特殊再到一般的归纳思想方法，进一步提高学生的数学表达能力。 活动的注意事项： 这一环节紧紧围绕“中点四边形”再次提出问题串，是对上一活动的拓展。通过问 题串的解答，使学生对决定中点四边形形状的因素更加明了。教师引导学生对研究的问 题归纳总结。 概括出规律：8 决定中点四边形 EFGH 的形状的主要因素是原四边形 ABCD 的对角线的长度和位置 关系。 （1） 若对角线相等，则中点四边形 EFGH 为菱形； （2） 若对角线互相垂直，则中点四边形 EFGH 为矩形； （3） 若对角线既相等，又垂直，则中点四边形 EFGH 为正方形； （4） 若对角线既不相等，又不垂直，则中点四边形 EFGH 为平行四边形。 图 1-8-11 图 1-8-12 图 1-8-13 图 1-8-14 这里让学生通过归纳，学会把知识整理成一个系统，也就是我们常要求的：教学过 程贵在让学生掌握学习的方法，让学生真正地“会学”，既学法指导。这里正是渗透了 这种思想。老师再次利用几何画板进行演示，让学生们观察中点四边形的边和角的变化 情况，体会图形运动变化的过程，验证同学们归纳的结论的正确性，给予学生们直观的 感受。 第四环节：学以致用 活动内容：（图形发散练习） 利用几何画板，拖动 A 点使四边形 ABCD 的图形变化进行研究。 图 1-8-15 图 1-8-16 图 1-8-17 图 1-8-18 活动目的： 用动画的形式让同学们观察四边形的不断变化过程中，中点四边形的变化情况，体 会变化中存在的不变的几何关系：图中几何图形的位置关系处在相互依存的状态之中， B C D A H G FE B C D A H G FEB C D A H G FE B C D A H G FE A B C D E ｆ ｇ ｈ ́ B Ń D E F G H 쁁 B C 䉄 ｅ F 쁇 H 쁁 B C 䉄 Ņ F Ň H9 静态图形只是动态图形在变化过程中的某一瞬间，意在培养学生的发散思维能力，提高 学生研究数学的兴趣和创新意识。 在题目的设置上，采用逐步递进的策略，其中图 1-8-15 是 ABCD 为凸四边形，图 1-8-16 是 AB、 AD 在同一线段上，图 1-8-17 是 ABCD 为凹四边形，图 1-8-18 是 ABCD 为 扭曲四边形。 活动的注意事项： 利用几何画板演示，学生们表现出了极大的学习兴趣，学生们畅所欲言，互相补充 完善，课堂气氛异常活跃。经过师生共同探索，得到结论：当 ABCD 是上面的图形时， 四边形 EFGH 仍为平行四边形。特别是图 1-8-18，学生理解有困难，老师引导学生转换 思考角度，即四边形 EFGH 可以看作四边形 ADBC 的边 AD、BC 的中点和对角线 AB、CD 的 中点的四边形，这样就解决了问题。老师在这一环节中，对学习能力较弱的学生进行个 别指导，对学生的回答给予充分的肯定和鼓励，再一次增强了学生学习数学的自信心。 第五环节：课堂小结 活动内容： 1．本节课重点学习了什么知识，应用了哪些数学思想和方法？ 2．通过本节课的学习你有哪些收获？在今后的学习过程中应该怎么做？ 活动目的： 培养学生的归纳能力，使学生形成完整的知识结构，总结研究数学问题的一般方法。 活动的注意事项： 学生们畅所欲言自己的收获，比如：有的学生说：通过这节课我掌握了正方形的判 定定理，知道了中点四边形的形状与原四边形对角线有关；有的学生说：通过这节课我 了解了类比、转化和归纳概括的数学思想，我要把这些运用到平日的学习和生活中；还 有的学生说：通过这节课我发现了数学的美，我更加喜欢数学了；……老师对学生的回 答给予充分的肯定和鼓励。 第六环节：布置作业 必做：1.习题 1.8（1、3） 2.用所学中点四边形的知识，设计一个基本图形，然后在方格纸内通过平移、旋10 转或轴对称进行图案设计。 选做：习题 1.8（5） 四、教学设计反思 1.要创造性的使用教材 在新教材中，课本只是一个载体，因此，本节课教师充分利用这个载体和学生已有 的知识、经验，教学设计不拘泥于教材，由一般到特殊再到一般，符合学生的认知基础 和认知规律，体现了新课标的观念，水到渠成，效果非常好。 2.充分利用现代技术，提高课堂容量 本节课容量较大，但由于采用了电脑辅助教学手段，为学生创建了一个学习情境， 通过图形的变换，使学生很容易发现问题的规律、找出解决方法，并且学生在老师的启 发下，一步一步地探索、归纳、学习，在探索的过程中培养了学生的创新精神和创新意 识。 3.注意改进的方面 在小组讨论之前，应该留给学生充分的独立思考的时间，不要让一些思维活跃的学 生的回答代替了其他学生的思考，掩盖了其他学生的疑问。