如果你也是數學老師,不知道你會不會跟我有同樣的感覺:一到幾何的章節,學生就學得頭痛,老師教得也頭痛。
講知識點時,似乎每個學生都說自己懂;可是做起練習來,兩極分化就特別嚴重,會的學生三兩下搞定,不會的學生對著題目直發懵。
關于初中幾何,我寫過兩篇文章:
一篇是《初中幾何解答題學生會做不會寫過程,數學老師可以怎么教?》,解決的是如何引導學生輸出的問題;
另一篇是《初中數學幾何題總是找不到思路,數學老師不妨交給學生四個錦囊》,解決的是如何引導學生處理的問題。
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,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中,如何有效地引導學生輸入。
1.獲取概念:菱形是怎么來的?
先來看一個普通的四邊形:
它有四條邊,把它們分成兩組,上下相對的兩邊為一組,左右相對的兩邊為一組,每一組的兩條邊都互為對邊。
下面,我們從對邊的角度,讓普通的四邊形做一次進化。
對邊有什么進化的方向呢?
從位置關系看,它們可以平行;
從數量關系看,它們可以相等。
一個四邊形有兩組對邊,如果只讓其中一組對邊平行,它會進化成什么?梯形。
如果讓兩組對邊分別平行,它又會進化成什么?平行四邊形。
另外,當兩組對邊分別平行的時候,它們同時還分別相等,也就是說,此時四邊形在對邊的數量關系上,也做了一次進化。
與普通的四邊形相比,梯形和平行四邊形具有更多的性質,所以要高級一些。那么,還有更高級的四邊形嗎?有,我們讓平行四邊形再做一次進化。
剛才的進化是從對邊的角度,現在換一個,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交點。
鄰邊有什么進化的方向呢?
從數量關系看,它們可以相等;
從位置關系看,它們可以垂直。
一個平行四邊形有四組鄰邊,如果讓其中一組相等,它就會進化什么?
咋一看,似乎和平行四邊形沒什么兩樣,對不對?其實它比平行四邊形要更高級,我們習慣稱它為菱形。
所以,一句話總結,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:給你一個菱形,你能用它推出什么結論?
有沒有發現,解初中階段的幾何題,很多時候都是在做一件事:找條件,推結論。
如果題目告訴你有一個菱形,那你能用這個菱形推出哪些結論呢?
結論有不少,我們可以從線、角、整體和計算四個方面來梳理:
(1)線
常見的線有邊和對角線兩種。
邊分為對邊和鄰邊。其中,對邊平行且相等,這是繼承了平行四邊形的“基因”;鄰邊相等,再結合對邊相等,就是四邊相等。
對角線互相平分,這也是對平行四邊形性質的繼承。除此之外,對角線還互相垂直,且平分一組對角,這一點可以通過折疊一個菱形紙片觀察出來,也可以通過全等三角形證明得到。
(2)角
角分為對角和鄰角。其中,對角分別相等;鄰角互補,也就是相加和為180°。這兩點都是對平行四邊形性質的繼承。
(3)整體
從整體上看,菱形既是中心對稱圖形,也是軸對稱圖形。其中,對角線的交點是它的對稱中心,對角線所在的直線是它的對稱軸。
另外,因為菱形是四邊形,所以它還具有不穩定性。
(4)計算
常用的圖形計算有周長和面積。
菱形的周長等于四邊之和,又因為四邊相等,所以菱形的周長等于邊長乘以4。
是不是感覺和某個圖形的周長公式很像?對,我們小學學過的正方形,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。
在對性質的梳理中,我們通常會特別關注線和角兩個方面。為什么?因為初中階段大多數的幾何題,本質上都是線或角的關系問題,要么是數量關系,要么是位置關系。
3.學會判定:給你一個四邊形,怎樣證明它是菱形?
一提到判定,很多同學就感覺找不到方向。其實判定和看病有點類似,都是看癥狀來下診斷。比如有人如果咳嗽流涕、鼻塞噴嚏,我們就會說他得了感冒,給他吃感冒藥;同樣,如果一個三角形出現“一角為90°”,我們就會說它是直角三角形。
當問到菱形的判定,其實我們想問的是,一個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,如果一個四邊形出現兩個“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論呢?有,對角線互相垂直的平行四邊形是菱形。這個方法告訴我們,如果一個四邊形具有“平行四邊形”和“對角線互相垂直”兩個癥狀,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。
上述兩個方法都要求有“平行四邊形”,而且都要求有兩個“癥狀”,有沒有什么辦法,一個“癥狀”就能下結論?有,四邊相等的四邊形是菱形。這個方法告訴我們,一個四邊形只要具備“四邊相等”這個癥狀,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。
學到這里,關于菱形的基礎知識,要掌握的也差不多了。
初中幾何要學的基本圖形不多,主要有平行線和相交線、三角形、四邊形和圓。每一個圖形的基礎知識,我們都可以通過上文提到的獲取概念、梳理性質和學會判定三個基本問題,幫助學生有效地輸入。
獲取概念能讓學生理解概念的由來,把新舊知識連接起來,形成一張網;梳理性質能讓學生把圖形變成一件思考的工具,需要時隨時調用;學會判定能讓學生在解決問題時,能準確認清圖形的本質。
這三個問題作為一個框架,就像船的錨,讓我們在根據學生情況調整教學時,能夠牢牢抓住重心。所謂“教無定法,貴在得法”,就是這個道理。