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资源(一)
尺规作图和图形运动有密切的联系。《标准》强调图形的运动,包括平移、旋转、对称等变换,尺规作图是实现图形运动的极佳手段。例如,要把直线L上的线段AB移到直线L'上的线段A'B',实际的操作过程就是用圆规度量AB之后在L'上截出A'B',这就体现了线段的“运动”,说明线段的长度经过运动后不变。再如,将一个角搬到另一个位置,使用圆规直尺可以非常精确地作出来,且大小不变。这种基本的作图方法,是学生掌握图形运动的直观根据。
众所周知,进行三角形全等的教学时,都要把一个三角形ABC移动,使之和三角形A'B'C'重合。试问如何移动呢?我们当然可以笼统地说将三角形“搬过去”,模糊地进行表述,如果用圆规直尺将三角形“搬过去”就既直观又准确。实际上,教学中处理“边边边”、“边角边”、“角边角”、“边角角”等全等三角形的判定法则,用圆规直尺讲解比起用量角器和刻度尺来做要容易得多,也更加清晰、严密。
由于尺规作图是一种学生实际执行的操作,具有不可替代的直观性。现在,我们强调让学生自己动手,用折纸、度量、拼凑等方法进行几何操作,那么,尺规作图不正是这样的活动么?实际教学中,尺规作图是一种情境的创设,即要求在某种条件下,由学生自己动手解决问题。学生能作出一张符合要求的图形,是一种具有挑战性的创造活动,能够激发学生的兴趣和创造性,因此,在几何教学 中强调“观察、操作、推理”的今天,尺规作图理应得到足够的重视。
尺规作图是问题解决的不可分割的一部分。例如,一般地,为什么“边边角”不能作为全等判定准则?用尺规作图进行处理很容易构造反例,而且论证直观,思路清晰,具有很强的说明力。
如图1,在直线L上,作角A,固定AB长度,以B为圆心作圆弧,在上可以有两个交点C,C',所得的两个三角形ABC和ABC'有两边相等(AB=AB,BC=BC')和一个公共角A,但是这两个三角形不全等。这样的思考是学生自己可以操作检验的,具有很高的理性思维价值。
B
L
A
C'
C
图 1
有的学生知道“边边角”不能作为全等判定准则,但是会问:“如果图1中的角是钝角呢?”有的学生回答说:“不行,只有直角三角形才行。”其实如图1,在角A是钝角的时候,对边BC是最大边,不可能有另外的解。
在复习“直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半”时,有学生提出逆问题:“如果已知一个直角三角形ABC, ∠ABC=90°,D是AC上一点,BD=,那么可不可以推知BD是AC边上的中线呢?”
B
这在平面几何教学中是一个很自然的问题。起初,大家往往认为这一逆命题是成立的,首先会自然想到用同一法加以证明,即如图2,BD'是AC上中线,BD'=,由于已知BD=,所以BD=BD',即D与D'重合(图2)。可此时有人会提出了不同的意见,如图3,有可能三角形BDD'是等腰三角形呢!
B
C
D
D'
A
C
D
D'
A
图 2 图 3
事实上,我们可以用尺规作图方法进行探究。我们以点D为圆心,DB为半径可画一个圆,由已知条件,AC刚好是直径。如图4,再以B为圆心,BD长为半径画弧,我们惊喜地发现AC上出现了一位“新秀”—交点D',此时BD=BD'=。这样终于发现逆命题是错误的,尺规作图这里发挥了作用。
B
C
A
D
D'
图 4
资源(二)
许多教师和学生认为:尺规作图很麻烦,需要一定的时间,对解题无甚帮助,影响到解题的速度。殊不知,这是本末倒置的做法。俄国数学家沙雷金就说过:未来的几何学习应当重视以下四个步骤,直观感知—操作确认—思辨论证—度量计算。但我们往往把前两个步骤忽略了,变成纯粹的思辨论证,以及论证基础上的计算。缺乏直观,实际上就扼杀了几何。这句话一语中的的点出了当前在几何教学中存在的问题。正确的做法是:在教学过程中,教师和学生都应当尺规作图,这样才可以增强学生的直观感知能力。而直观感知能力,是问题解决的第一步,也可为以后的作图和解题积累经验,提高尺规作图的速度和效率。此外,冰冻三尺,非一日之寒,培养学生的尺规作图能力不是一日之功。只有持之以恒,才能达到良好的培养尺规作图能力的效果。
在尺规作图的教学和使用过程中会遇到许多困难和障碍,学生遇到的问题主要有心理障碍、操作障碍和语言障碍等等。解决这些问题的方法多样,但个总的方针必须把握,那就是:首先应让学生明确作图题与证明题在本质、形式、思维依据、思维方式上的区别与统一,以减少论证思维对作图题的消极影响。其次,也是最重要的一条是根据学生逻辑推理思维往往要依赖直观、具体的形象的客观实际,要求学生在分析作图步骤之前,先按求作画出草图,并在草图中尽量标出已知的条件,使求作的图形形象而又具体地展现在学生面前,化抽象为直观。然后再根据已知条件,并以“两点定线”、“两线定点”的原则考虑作图的步骤。