几何逻辑思维能力的培养之将军再饮马

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余育平

衢州市衢江区杜泽初中

摘要

初中数学知识的学习是学生形成数学思维的关键,初中生的逻辑思维能力培养也是新课标教育改革的主要目标.而几何题,常因图形的变化多端,使学生难以把握.其实每一道几何题都有一定的规律和方法,每一类题都有相似的思维方式和解题模式.教师要善于引导学生探索试题中的几何建模,学生在解题中合理的使用几何模型,可使复杂问题简单化,使学生形成良好的思维习惯和分析图形的能力,加深学生对几何知识的理解和掌握.


关键词

抽象能力 一题多变 逻辑思维

正文


初中数学知识的学习是学生形成数学思维的关键,初中生的逻辑思维能力培养也是新课标教育改革的主要目标.而几何题,常因图形的变化多端,使学生难以把握.几何教学过程中,周围的大部分教师也总是觉得教的非常辛苦,但是收效不大.很多学生在进入几何的学习之后马上陷入一种迷惑中,普遍感到几何知识学习困难.产生这状况的主要原因是题目的条件、结论及图形的变化等太多,难以把握.如何改变这一状况,是摆在我们教师面前的一道难题。

教版八(下)第四、五单元四边形的教学内容是初中数学四大学习领域中“图形与几何”的重要组成部分,是几何图形教学中的核心内容.处理好教材中四边形的教学素材对于学生数学素养的提升至关重要.本文从抽象能力、逻辑推理能力、数学建模三个方面出发,让学生从数学的角度看待问题,用数学的思维方式思考问题,用数学的方法解决问题.

一、化繁为简九九归一提升数学抽象能力    

让学生在复杂图形中分辨出基础的图形模式,是几何教学中提高学生分析和解决问题能力的重要一环.在学习了轴对称之后,进一步对“两点之间,线段最短”、“三角形两边之和大于第三边”的应用,通过实际生活中问题的引入,让学生从实际问题抽象成数学问题体会数学的应用价值,初步了解数学转化的方法,为以后学习更多的最短路径问题,打下坚实的基础。本文以最短路径问题为例,使类似的问题都能提炼出基本图形,达到化繁为简的目的。

案例1:“两点一线”型最短路径问题基本图形

相传,古希腊亚历山大城里有一位久负盛名的学者,名叫海伦。有一天,一位将军专程来拜访海伦,求教一个他百思不得其解的问题:如图1中的A地出发,到一条笔直的河边l饮马,然后回到驻地B处,问到河边的什么地方饮马可使他所走的路线全程最短?精通数学、物理学的海伦稍加思索,就利用数学知识回答了这个问题,后来被称为“将军饮马问题”。

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本题的理论依据:

依据1:两点之间,线段最短。图片2.png

依据2:对称点的连线被对称轴垂直、平分。

依据3:线段的中垂线上的点到线段两端点的距离相等。    分析:

1. 如图2所示,利用对称点的连线被对称轴垂直、平分的性质,可以得到AC+BC=BC+A′C。

2. 为了证明点C的位置即为所求,我们可以在直线L上任取一点C′,连接AC′,BC′,B′C′.能证明AC +BC<AC′+BC′。

我们不仿以这个基本图形为例,来看看以下的两题。

“两点一线”型基本图形变式1

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只要解决图5最短距离问题,那么本的关键思路就得到了解决。

分析:如图6所示,连接BD,交AC于O,根据正方形的性质推出D和B关于AC对称,则P在BE和AC的交点上时,PD+PE最小,根据正方形的面积求出BE即可.

解:连接BD,交AC于O,∵正方形ABCD,  ∴OD=OB,AC⊥BD,∴D和B关于AC对称,则BE交于AC的点是P点,此时PD+PE最小,∵在AC上取任何一点(如Q点),QD+QE都大于PD+PE(BE),∴此时PD+PE最小,此时PD+PE=BE,∵正方形的面积是4,等边三角形ABE,∴BE=AB=2  ,即最小值是2

“两点一线”型基本图形变式2

如图7所示,一次函数的图象与xy轴分别交于点A2,0),B0,4).

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1)求该函数的解析式;

2)O为坐标原点,设OAAB的中点分别为CDPOB上一动点,求PCPD的最小值,并求取得最小值时P点坐标.

分析:本题考查了一次函数的性质,待定系数法以及轴对称最短路线问题等知识点的应用,看着似乎很复杂,学生拿到手以后也难以下手,但是我们不仿继续将本题化繁为简,抽出基本图形,找到解决本题关键的思路。

 


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本题第(1)小题求函数解析式不是问题,大多数同学都能解出来,关键问题还是第(2)题的最短距离问题,在图6中提炼出我们距离问题的基本图形,那么只要解决图8的问题,做点C关于直线AO的对称点C′,那么本体的关键思路也可以得到解决。

解:(1)将点A、B的坐标代入y=kx+b并计算得k=-2,b=4∴解析式为:y=-2x+4;
2)设点C关于点O的对称点为C',连结PC'、DC',则PC=PC'∴PC+PD=PC'+PD≥C'D,即C'、P、D共线时,PC+PD取得最小值,是C'D的长连结CD,在Rt△DCC'中,C'D=易得点P坐标为(0,1)。

本教学案例中通过1基本图形的创设,再在变式中安排复杂图形通过教师在分析的过程中逐步引导学生动手、动脑、独立思考,通过分析、归纳,总结最短距离问题的基本思路,体验在分析过程中蕴含着数学化繁为简思维的形成与发展,促进学生在数学活动中提升几何解题思维能力

  

 

数学的思维能力是数学素质的重要表现,而几何的逻辑思维能力是数学学科所固有的内蕴特征,对所学数学知识的灵活运用及分析问题、解决问题的能力,对数学思想方法的驾驭能力,在几何课中培养学生的逻辑思维能力是需要认真探索和总结的。所以在几何教学中,我们要不断地加强学生对基本知识的理解和基本方法的掌握,使学生能够熟悉并灵活运用抽象能力、逻辑推理能力和数学建模思想,才能在真正意义上培养和发展学生的几何逻辑思维能力,较好的完成初中的几何教学任务。

 

 

 

 

 

【参考文献】:

[1]  《数学课程标准》北京师范大学出版社.2011、7月第1版

[2]  《浙教·数学》教材八年级(下). 范良火主编.浙江教育出版社

[3]  《中学数学核心素养》山东人民出版社.蒋海燕著 2017、5月第1版

[4]   《变式教学要把握三个“度”》 .数学通报.吴莉霞,刘斌 2006年04期

[5]   《利用课本习题资源,培养学生的探究能力》.孙海波 中小学数学.2007年6期 


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