几何逻辑思维能力的培养之将军再饮马
摘要
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。
浙教版八(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”。

本题的理论依据:
依据1:两点之间,线段最短。
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

只要解决图5的最短距离问题,那么本题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,则点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x、y轴分别交于点A(2,0),B(0,4).

(2)O为坐标原点,设OA、AB的中点分别为C、D,P为OB上一动点,求PC+PD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和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。
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个基本图形的创设,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,总结出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,是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】:
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