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数学学法探索

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数学学法探索

内容提要:本文着重阐述了中学数学素质教学中数学学习方法的探索从数学教学的角度、数学本身的角度、数学学习的角度、数学内容的性质角度等四个方面如何实施数学学习方法的指导谈谈自己的认识。

关键词:数学学法角度探索

近几年来,旨在教会学生会学习、提高学生自学能力的学法指导的研究和实践已是基础教育改革的一个热门课题。这一课题的提出和研究,不仅对当前提高基础教育质量、实施素质教育具有现实意义,而且对培养未来社会发展所需要的人才、促进科教兴国具有历史意义。随着社会、经济、科技的高速发展,数学的应用越来越广,地位越来越高,作用越来越大。不仅如此,数学教育的实践和历史还表明,数学作为一种文化,对人的全面素质的提高具有巨大的影响。因此,提高基础教育中的数学教学质量,就显得尤为重要。可目前由于受“应试教育”的影响,数学教学中违背教育规律的现象和做法时有发生,为此更新数学教学思想、完善数学教学方法就显得更加迫切。在数学教学中,开展学法指导,正是改革数学教学的一个突破口。

一、对数学教学如何实施数学学习方法的指导,人们进行了许多有益的探索和实验。首先是通过观察、调查,归纳总结了中学生数学学习中存在的问题,如“学习懒散,不肯动脑;不订计划,惯性运转;忽视预习,坐等上课;不会听课,事倍功半;死记硬背,机械模仿;不懂不问,一知半解;不重基础,好高骛远;赶做作业,不会自学;不重总结,轻视复习”等等。针对这些问题,提出了相应的数学学法指导的途径和方法,如数学全程渗透式(将学法指导渗透于制订计划、课前预习、课堂学习、课后复习、独立作业、学结、课外学习等各个学习环节之中);建立数学学习常规(课堂常规———情境美,参与高,求卓越,求效率;课后常规———认真读书,整理笔记,深思熟虑,勇于质疑;作业常规———先复习,后作业,字迹清楚,表述规范,计算正确,填好《作业检测表》,重做错题)等等。诚然,这对于端正学习态度、养成学习习惯、提高学业成绩、优化学习品质,采劝对症下药”的策略,开展对学习常规的指导,无疑会收到较好的效果。但是,数学学习方法的指导,决不能忽视数学所特有的学习方法的指导。可以说,这才是数学学法指导之内核和要害。也就是说,数学学法指导应该着重指导学生学会理解数学知识、学会解决数学问题、学会数学地思维、学会数学交流、学会用数学解决实际问题等。有鉴于此,笔者主要从“数学”、“数学学习”出发,来阐释数学学习方法,论述数学学法指导。

二、从数学的角度出发,就是要考察。关数学的特点于数学的特点,虽仍有争议,但传统或者说比较科学的提法仍是3条:高度的抽象性、逻辑的严谨性和应用的广泛性。

1.数学研究的对象本来是现实的,但由于数学仅从空间形式与数量关系方面来反映客观现实,所以数学是逐级抽象的产物。比如三角形形状的实物模型随处可见,多种多样,名目繁多,但数学中的“三角形”却是一种抽象的思维形式(概念),撇开了人们常见的各种三角形形状实物的诸多性质(如天然属性、物理性质等)。因此,学习数学首当其冲的是要学习抽象。而抽象又离不开概括,也离不开比较和分类,可以说比较、分类、概括是抽象的基础和前提。比如,要从已经过抽象得出的物体运动速度v=v0+at、产品的成本m=m0+at、金属加热引起的长度变化l=l0+at中再次抽象出一次函数f(x)=ax+b,显然要经过比较(它们的异同)和概括(它们的共同特征)。根据数学高度抽象性的特点,数学学法指导要强调比较、分类、概括、抽象等思维方法的指导。

2.数学结论的可靠性有其严格的要求,观察和实验不能作为论证的依据和方法,而是要经过逻辑推理(表现为证明或计算),方能得以承认。比如,“三角形内角和为180°”这个结论,通过测量的方法是不能确立的,唯有在欧氏几何体系中经过数学证明才能肯定其正确性(确定性)。在数学中,只有通过逻辑证明和符合逻辑的计算而得到的结论,才是可靠的。事实上,任何数学研究都离不开证明和计算,证明和计算是极其主要的数学活动,而通常所说的“数学思想方法往往是数学中证明和计算的方法。探求数学问题的解法也就是寻找相应的证明或计算的具体方法。从这一点上来说,证明或计算是任何一种数学思想方法的组成部分,又是任何一种数学思想方法的目标和表述形式”。又由于证明和计算主要依靠的是归纳与演绎、分析与综合,所以根据数学逻辑的严谨性特点,数学学法指导要重视归纳法、演绎法、分析法、综合法的指导。

3.由于任何客观对象都有其空间形式和数量关系,因而从理论上说以空间形式与数量关系为研究对象的数学可以应用于客观世界的一切领域,即可谓宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁,无处不用数学。应用数学解决问题,不但首先要提出问题,并用明确的语言加以表述,而且要建立数学模型,还要对数学模型进行数学推导和论证,对数学结果进行检验和评价。也就是说,数学之应用,它不仅表现为一种工具,一种语言,而且是一种方法,是一种思维模式。根据数学应用的广泛性特点,数学学法指导还要指导学生建立和操作数学模型,以及进行检验和评价。

三从数学学习的角度出发,就是要通过对数学学习过程的考察,引申出数学学法指导的内容和策略。关于数学学习的过程,比较新颖的观点是:“在原有行为结构与认知结构的基础上,或是将环境对象纳入其间(同化),或是因环境作用而引起原有结构的改变(顺应),于是形成新的行为结构与认知结构,如此不断往复,直到达成相对的适应性平衡”。通过对这一认识的分析和理解,就数学学法指导而言,可概括出以下3点:

1.行为结构既是学习新知的目的和结果,又是学习新知的基础,因而在数学教学中亦需注重外部行为结构形成的指导。由于这种外部行为主要包括外部实物操作和外部符号(主要是语言)活动,所以在数学学法指导中,一要重视学具的操作(可要求学生尽可能多地制作学具,操作学具);二要重视学生的言语表达(给学生尽可能多地提供言语交流的机会,可以是教师与学生间的交流,也可以是学生与学生之间的交流)。

2.认知结构同样既是学习新知的目的和结果,也是学习新知的基础,故而数学教学要加强数学认知结构形成的指导。所谓数学认知结构,是指学生头脑中的知识结构按自己的理解深度、广度,结合自己的感觉、知觉、记忆、思维等认知特点,组合成的一个具有内部规律的整体结构。因此,对于学生形成数学认知结构的指导,关键在于不断地提高所呈现的数学知识和经验的结构化程度。在数学学法指导中,须注意如下几点:①加强数学知识间联系的教学。无论是新知识的引入和理解,还是巩固和应用,尤其是知识的复习和整理,都要从知识间的联系出发。②重视数学思想的挖掘和渗透。由于数学思想是对数学的本质的认识,因而数学思想是数学知识结构建立的基础。常见的数学思想有:符号思想、对应思想、数形结合思想、归纳思想、公理化思想、模型化思想等等。③注重数学方法的明晰教学。数学方法作为解决问题的手段,是建立数学知识结构的桥梁。常见的数学方法有:化归法、构造法、参数法、变换法、换元法、配方法、反证法、数学归纳法等。

3.在原有行为结构与认知结构的基础上,无论是通过同化,还是通过顺应来获得新知,必须是在一种学习机制的作用下方能实现。而这种学习机制主要就是对学习新知过程的监控和调节,即所谓的元学习。实质上,能否会学,关键就在于这种学习是否建立起来。于是,元学习的指导又成为数学方法指导的重要内容。为此,在数学学法指导中,需要注意:①要传授程序性知识和情境性知识。程序性知识即是对数学活动方式的概括,如遇到一个数学证明题该先干什么,后干什么,再干什么,就是所谓的程序性知识。情境性知识即是对具体数学理论或技能的应用背景和条件的概括,如掌握换元法的具体步骤,获得换元技能,懂得在什么条件下应用换元法更有效,就是一种情境性知识。②尽可能让学生了解影响数学学习(数学认知)的各种因素。比如,学习材料的呈现方式是文字的、字母的,还是图形的;学习任务是计算、证明,还是解决问题,等等。这些学习材料和学习任务方面的因素,都对数学学习产生影响。③要充分揭示数学思维的过程。比如,揭示知识的形成过程、思路的产生过程、尝试探索过程和偏差纠正过程。④帮助学生进行自我诊断,明确其自身数学学习的特征。比如:有的学生擅长代数,而认知几何较差;有的学生记忆力较强而理解力较弱;还有的学生口头表达不如书面表达等。⑤指导学生对学习活动进行评价。如评价问题理解的正确性、学习计划的可行性、解题程序的简捷性、解题方法的有效性等诸多方面。⑥帮助学生形成自我监控的意识。如监控认知方向意识、认知过程意识和调节认知策略意识等等。

四根据数学内容的性质,数学教学一般可分为概念教学、命题(主要有定理、公式、法则、性质)教学、例题教学、习题教学、总结与复习等5类。相应地,数学学法指导的实施亦需分别落实到这5类教学之中。这里仅就例题教学中如何实施数学学法指导谈谈自己的认识。

1.根据学生的学情安排例题。如前所述,学习新知必须建立在已有的基础之上,从内容上讲,这个基础既包括知识基础,又包括认知水平和认知能力,还包括学习兴趣、认知意识,乃至学习态度等有关学习动力系统方面的准备。因此,无论是选配例题,还是安排例题,都要考虑到学生的学习情况,尤其是要考虑激发学生认知兴趣和认知需求的原则(称之为动机原则)。在例题选配和安排中,可采取增、删、调的策略,力求既突出重点,又符合学生的学情。所谓增,即根据学生的认知缺陷增补铺垫性例题,或者为突破某个难点增加过渡性例题。所谓删,即根据学生情况,删去比较简单的例题或要求过高的难题。所谓调,即根据学生的实际水平,将后面的例题调至前面先教,或者将前面的例题调到后面后教。

2.根据学习目标和任务精选例题。例题的作用是多方面的,最基本的莫过于理解知识,应用知识,巩固知识;莫过于训练数学技能,培养数学能力,发展数学观念。为发挥例题的这些基本作用,就要根据学习目标和任务选配例题。具体的策略是:增、删、并。这里的增,即为突出某个知识点、某项数学技能、某种数学能力等重点内容而增补强化性例题,或者根据联系社会发展的需要,增加补充性例题。这里的删,即指删去那些作用不大或者过时的例题。所谓并,即为突出某项内容把单元内前后的几个例题合并为一个例题,或者为突出知识间的联系打破单元界限而把不同内容的例题综合在一起。

3.根据解题的心理过程设计例题教学程序。按照波利亚的解题理论,一般把解题过程分为弄清问题、拟定计划、实现计划、回顾等4个阶段。这是针对解题过程本身而言的。但就解题教学来说,还应当增加一个步骤,也是首要环节,即要使学生“进入问题情境”,让学生产生一种认知的需要。对于“进入问题情境”环节,要求教师用简短的语言,在承上启下中,提出学习目标,明确学习任务,激起认知冲突。而对其余4个环节,教师的行为可按波利亚的“怎样解题表”中的要求去构思。一般教师和学生都能够注意做到做好前3个环节,却容易忽视“回顾”环节。严格说来,回顾环节对解题能力的提高,对例题教学目的的实现起着不可替代的作用。对回顾环节来讲,除波利亚提出的几条以外,更为主要的是对解题方法的概括和反思,并使其能迁移到其它问题的解决之中。

4.根据数学方法指导的目的和内容适度调整例题。通常,人们根据问题的条件(A)、解决的过程(B)及问题的结论(C)的情况把数学题划分为标准题和非标准题两大类:如果条件和结论都明确,学生也熟知解题过程(即A、B、C三要素全已知),这种题为标准题(记为ABC);A、B、C三要素中缺少一个或两个要素的题则为非标准题。如果分别用X、Y、Z表示对应于A、B、C的未知成分,则非标准题的题型(计6种)可表示为:ABZ,AYC,XBC,AYZ,XBZ,XYC。数学教材中的例题大多数是ABC型和ABZ型,有部分的AYC型和极少数的AYZ型。由于数学学法指导的一项重要任务是教学生会抽象、概括、归纳、演绎,会数学地思考和交流,会分析问题和解决问题,因而例题教学要特别注重教材中缺少的几种类型题的教学。其中最为重要的是“开放性题”(ABZ型和AYZ型例题中,Z不唯一)和“数学问题解决”中所指出的“数学应用题”(AYC型及AYZ型中所涉及的主题是数学以外的内容)。对于“开放性题”,由于它的结论不唯一,对培养学生数学思维有着至关重要的作用。对于“数学应用题”,则由于它的解决要用数学模型法,因而对培养学生运用分析问题和解决问题的方法是十分重要的。从数学学法指导的角度来说,适度调整例题很有必要。调整的策略有二:一是改,即将已有的题型变换为别的题型;二是增,即增加与知识点有关的“开放性题”和“数学应用题”。

5.注重对例题的全方位反思。例题的作用是多方面的,除上文提到的几点外,例题教学还具有传授新知识,积累数学经验,完善数学认知结构

数学教学中培养学生创造性思维能力的探索(1)-

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摘要:数学教学重要的是培养学生的思维能力,而创造性思维又是数学思维的品质,是未来的高科技信息社会中,具有开拓、创新意识的开创性人才所必须具有的思维品质。本文就如何在数学教学中,培养学生的创造性思维能力提出了一些见解。一、在数学教学中,要精心设计,创设一定的思维情境,巧设悬念,使学生对所要解决的问题产生浓厚的兴趣,诱发学生的创造欲。二、要启迪学生的直觉思维,学生大胆猜想,发现结论,培养学生的创造机智。三、通过数学教学中的一题多解、一题多变,多题归一等变式训练,培养学生的发散思维,提高学生的创造思维能力。

关键词:创造性思维、直觉思维、发散思维

数学教学不仅是传授知识,更重要的是培养学生的思维能力。“数学是思维的体操,是智力的磨刀石。”数学思维能力是数学能力的核心,数学中的创造性思维又是数学思维的品质。创造性思维具有思维的广阔性、灵活性、敏捷性之外,其最为显著的特点是具有求异性、变通性和独创性。这里的“独创”,不只是看创造的结果,主要是看思维活动是否有创造性态度。创造性思维是未来的高科技信息社会中,能适应世界新技术革命的需要,具有开拓、创新意识的开创性人才所必须具有的思维品质。因此,在数学教学中,如何培养学生的创造性思维能力,是一个非常值得探讨的问题。本文结合自己十几年教学实践,谈谈在数学教学中对培养学生的创造性思维能力的途径和方法。

一、创设思维情境,诱发学生的创造欲

在数学教学中,学生的创造性思维的产生和发展,动机的形成,知识的获得,智能的提高,都离不开一定的数学情境。所以,精心设计数学情境,是培养学生创造性思维的重要途径。

亚里士多德曾精辟地阐述:“思维从问题、惊讶开始”,数学过程是一个不断发现问题、分析问题、解决问题的动态化过程。好的问题能诱发学生学习动机、启迪思维、激发求知欲和创造欲。学生的创造性思维往往是由遇到要解决的问题而引起的,因此,教师在传授知识的过程中,要精心设计思维过程,创设思维情境,使学生在数学问题情境中,新的需要与原有的数学水平发生认知冲突,从而激发学生数学思维的积极性。

例如,在复数的引入时,可先让学生解这样的一个命题:

已知:a+=1求a2+的值

学生很快求出:a2+=(a+)2-2=-1但又感到迷惑不解,因为a2>0,>0,为什么两个正数的和小于0呢?这时,教师及时指出,因为方程a+=1没有实数根,同学们学习了复数的有关知识后就会明白。这样,使学生急于想了解复数到底是怎样的一种数,使学生有了追根求源之感,求知的热情被激发起来。

又如,在讲解“等比数列求和公式”时,先给学生讲了一个故事:从前有一个财主,为人刻薄吝啬,常常扣克在他家打工的人的工钱,因此,附近村民都不愿到他那里打工。有一天,这个财主家来了一位年轻人,要求打工一个月,同时讲了打工的报酬是:第一天的工钱只要一分钱,第二天是二分钱,第三天是四分钱,......以后每天的工钱数是前一天的2倍,直到30天期满。这个财主听了,心想这工钱也真便宜,就马上与这个年轻人签订了合同。可是一个月后,这个财主却破产了,因为他付不了那么多的工钱。那么这工钱到底有多少呢?由于问题富有趣味性,学生们顿时活跃起来,纷纷猜测结论。这时,教师及时点题:这就是我们今天要研究的课题——等比数列的求和公式。同时,告诉学生,通过等比数列求和公式可算出,这个财主应付给打工者的工钱应为230-1(分)即1073741824分≈1073(万元),学生听到这个数学,都不约而同地“啊”了一声,非常惊讶。这样巧设悬念,使学生开始就对问题产生了浓厚的兴趣,启发学生积极思维。

以上两个例子说明,在课堂数学中,创设问题情境,设置悬念能充分调动学生的学习积极性,使学生迫切地想要了解所学内容,也为学生发现新问题,解决新问题创造了理想的环境,这是组织数学的常用方法。

二、启迪直觉思维,培养创造机智

任何创造过程,都要经历由直觉思维得出猜想,假设,再由逻辑思维进行推理、实验,证明猜想、假设是正确的。直觉思维是指不受固定的逻辑规则的约束,对于事物的一种迅速的识别,敏锐而深入的洞察,直接的本质理解和综合的整体判断,也就是直接领悟的思维或认知。布鲁纳指出:直觉思维的特点是缺少清晰的确定步骤。它倾向于首先就一下子以对整个问题的理解为基础进行思维,获得答案(这个答案可能对或错),而意识不到他赖以求答案的过程。许多科学发现,都是由科学家们一时的直觉得出猜想、假设,然后再由科学家们自己或几代人,经过几年,几十年甚至上百年不懈的努力研究而得以证明。如有名的“哥德巴赫猜想”“黎曼猜想”等等。因此,要培养学生创造思维,就必须培养好学生的直觉思维和逻辑思维的能力,而直觉对培养学生创造性思维能力有着极其重要的意义,在教学中应予以重视。

教师在课堂教学中,对学生的直觉猜想不要随便扼杀,而应正确引导,鼓励学生大胆说出由直觉得出的结论。

例如,有一位老师上了一堂公开课。他刚在黑板上写上下面的题目:平面上有两个点(t+,t-)(t>0)与(1,0),当这两点距离最短时,t=____。有一位同学小声说道:t=1,老师问他为什么?那位学生只是吞吞吐吐,词不达意,说不出所以然。那位老师让他坐下,并批评了他。实际上,那位学生凭的是直觉,首先直觉到:距离最短→t+有最小值→t=1。这时老师应该引导学生去仔细推敲,找出理论依据。其实“追踪还原”出事物本来面目,便可解释为:如图所示,因为t+≥2,所以动点P(t+,t-)位于直线x=2的右则,(含直线x=2本身),t=1时,对应点P′的坐标为(2,0),恰好是Q(1,0)在直线x=2上的射影,P′Q的长即为直线x=2的右半面上所有点到点Q的距离的最小值。

同时,还可以从深一层意义“还原”下去:设动点为(t+,t-),将方程x=t+,y=t-两边平方后相减,可得方程x2-y2=4(x≥2),故点Q与双曲线的右项点P’(2,0)距离最小,所以│PQ│min=2-1=1,这时,t+=2,t-=0,即t=1。

如果这样讲,不仅保护和鼓励了学生的直觉思维的积极性,还可以激活课堂气氛。

由此可见,直觉思维以已有的知识和经验为基础的,因此,在教学中要抓好“三基”教学,同时要保护学生在教学过程中反映出来的直觉思维,鼓励学生大胆猜想发现结论,为杜绝可能出现的错误,应“还原”直觉思维的过程,从理论上给予证明,使学生的逻辑思维能力得以训练,从而培养学生的创造机智。

三、培养发散思维,提高创造思维能力

任何一个富有创造性活动的全过程,要经过集中、发散、再集中、再发散多次循环才能完成,在数学教学中忽视任何一种思维能力的培养都是错误的。

发散思维是一种不依常规、寻求变异、多方面寻求答案的一种思维方式,是创造性思维的核心。发散思维富于联想,思路宽阔,善于分解组合和引申推广,善于采用各种变通方法。发散思维具有三个特征:流畅性、变通性和独创性。

加强对学生发散思维的培养,对造就一代开拓型人才具有十分重要的意义。在数学教学中可通过典型例题的解题教学及解题训练,尤其是一题多解、一题多变、一题多用及多题归一等变式训练,达到使学生巩固与深化所学知识,提高解题技巧及分析问题、解决问题的能力,增强思维的灵活性、变通性和独创性的目的。

初三数学几何定理的运用(1)-

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摘要:教师在教学时经常需要面对不同的学生,如何根据不同的情况采取相应的措施显得非常必要。一些学生到了初三仍对几何证明题书写感到困难,思考时没有明确的目的。本文针对这些情况,充分重视了“定理教学”,采取了先集中讲授再平时渗透的方法,提出了从定理的基本要求出发,通过建立表象、组合定理、联想定理等教学对策,从而使学生具备“用定理”的意识。

关键词:建立表象、组合定理、联想定理

教师在教途上并不是一帆风顺的,尤其在农村中学,有时由于教学上的需要,往往到了初三,也会出现面对陌生学生的情况。笔者今年就遇到了尴尬:几何证明题学生会证的,却不会书写或书写不完整;知道步骤的原因和结论,但讲不出定理的内容;更多的学生面对几何题在证明时凭感觉。面对着时间紧、任务重,怎么办呢?经过一番苦思冥想,针对学生基础差、底子薄,决定狠抓“定理教学”。通过一段时间的复习,学生普遍反映在证题和书写时有了“依靠”,也发现了定理的价值,基本树立了“用定理”的意识。

那么,学生在证题时到底是由哪些原因造成思维受阻,产生解题的困惑呢?我们把它归纳为以下几点:

⑴不理解定理是进行推理的依据。其实如果我们把一道完整的几何证明题的过程进行分解,发现它的骨干是由一个一个定理组成的。而学生书写的不完整、不严密,就因为缺乏对定理必要的理解,不会用符号语言表达,从而不能严谨推理,造成几何定理无法具体运用到习题中去。

⑵找不到运用定理所需的条件,或者在几何图形中找不出定理所对应的基本图形。具体表现在不熟悉图形和定理之间的联系,思考时把定理和图形分割开来。对于定理或图形的变式不理解,图形稍作改变(或不是标准形),学生就难以思考。

⑶推理过程因果关系模糊不清。

针对以上的原因,我们在教学中采取了一些自救对策。

一、教学环节

对几何定理的教学,我们在集中讲授时分5个环节。第1、2环节是理解定理的基本要求;第3环节是基本推理模式,第4环节是定理在推理过程中的呈现方式,提出了“模式+定理”的书写方法;第5环节是定理在解题分析时的导向作用,提出了“图形+定理”的思考方法。程序图设计如下:

基本要求→重新建立表象→推理模式→组合定理→联想定理

二、操作分析和说明

⒈定理的基本要求

我们认为,能正确书写证明过程的前提是学会对几何定理的书写,因为几何定理的符号语言是证明过程中的基本单位。因而在教学中我们采取了“一划二画三写”的步骤,让学生尽快熟悉每一个定理的基本要求,并重新整理了初中阶段的定理(见附页,此只列出与本文有关的定理),集中展示给学生。

例如定理43:直角三角形被斜边上的高线分成的两个直角三角形和原三角形相似。

一划:就是找出定理的题设和结论,题设用直线,结论用波浪线,要求在划时突出定理的本质部分。

如:“直角三角形”和“高线”、“相似”。

二画:就是依据定理的内容,能画出所对应的基本图形。

如:

三写:就是在分清题设和结论的基础上,能用符号语言表达,允许采用等同条件。

如:∵△ABC是Rt△,CD⊥AB于D(条件也可写成:∠ACB=90°,∠CDB=90°等)∴△ACD∽△BCD∽△ABC。

学生在书写时果然出现了一些问题:

①不理解每个定理的条件和结论。学生在书写时往往漏掉条件(如定理19漏掉垂直,定理46漏掉高、中线等);对条件太简单的不会写(如定理3);或者把条件当成结论(如定理12把三线都当成结论)。

②还表现在思维偏差。我们的要求是会用定理,而有些学生把定理重新证明一遍(如定理5、6);或者在一个定理中出现∵××,又∵××,∴××的错误。

③更多的是没有抓住本质。具体表现在把非本质的条件当成本质条件(如定理7出现∵∠1和∠2是同位角,∴AB∥CD);条件重复(如定理49,结论∠APO=∠BPO已经包括过圆心O,学生在条件中还加以说明);图形过于特殊(如把定理1的图画成射影定理的基本图形);文字过多(一些定理译不出符号语言,用文字代替)等。

⒉重新建立表象

从具体到抽象,由感性到理性已成为广大数学教师传授知识的重要原则。“表象”就是人们对过去感知过的客观世界中的对象或对象在头脑中留下来的可以再现出来的形象,具有一定的鲜明性、具体性、概括性和抽象性。由于几何的每一个定理都对应着一个图形,这给我们在教学中提供了一定的便利。我们要求学生对定理的表象不能只停留在实体的形象上,而是让学生有意识的记图形,想图形,以形成和唤起表象。我们认为,这对于理解、巩固和记忆几何定理起着重大的作用。

教给学生想形象的基本方法后,我们接下去的步骤是用实例引导学生,下面是一段经整理后的课堂教学主要内容:

⑴问:听了老师的介绍后,你怎样回忆垂径定理的形象?

答:垂径定理我在想的时候,脑子里留下“两条等弧、两条相等的线段、一个直角”在一闪一闪的,以后看到弧相等或其他两个条件之一,脑子里就会浮现出垂径定理。

目的:建立单个定理的表象,要求能想到非标准图形。

继续问:看到弧相等,你们只想到了垂径定理,其他的定理就没有想起来吗?

答:想到了圆心角相等、圆周角相等、弦相等……

甚至有学生想到了两条平行弦……

目的:通过表象,进行联想,使学生理解定理间的联系。

⑵问:从定理21开始,你能找出和它有联系的定理吗?

答:有定理22(擦短使平行直线变成线段),定理25(特殊化成菱形),定理27……

目的:一般化或特殊化或图形的平移、旋转等变化,加深定理间的联系。

⑶下面的步骤,我们让学生自主思考。学生在不断尝试的过程中,通过比较、分析、判断,进一步熟悉定理的三种语言、定理之间的联系和区别。从学生思考的角度看,他们主要是在寻找基本图形,由于定理之间有一定的联系,在一个基本图形中往往存在着另一个残缺的基本图形,所以学生大多通过连线、延长、作圆、平移、旋转等手段,也有通过特殊化、找同结论等途径把不同的定理联系起来。

下面摘录的是学生自主思考后,得到的富有创意性的结论。

①定理16(延长中线成矩形)→定理24(作矩形的外接圆)→定理34。

②定理51(一线过圆心,且两线垂直)→定理36(一线平移成切线)→定理47、48(绕切点旋转)→定理50。

③如下图,把EF向下平移(或绕A点旋转),使定理37和50联系起来(有同结论∠α=∠D):

⒊推理模式

从学生各方面的反馈情况看,多数学生觉得几何抽象还在于几何推理形式多样、过程复杂而又摸不定,往往听课时知道该如何写,而自己书写时又漏掉某些步骤。怎样将形式多样的推理过程让学生看得清而又摸得着呢?为此,我们在二步推理的基础上,经过归纳整理,总结了三种基本推理模式。

具体教学分三个步骤实施:

⑴精心设计三个简单的例题,让学生归纳出三种基本推理模式。

①条件→结论→新结论(结论推新结论式)

②新结论(多个结论推新结论式)

③新结论(结论和条件推新结论式)

⑵通过已详细书写证明过程的题目让学生识别不同的推理模式。

⑶通过具体习题,学生有意识、有预见性地练习书写。

这一环节我们的目的是让学生先理解证明题的大致框架,在具体书写时有一定的模式,有效地克服了学生书写的盲目性。但教学表明学生仍然出现不必要的跳步,这是什么原因呢?我们把它归结为对推理的因果关系不明确、定理是推理的依据和单位不明白。因而我们根据需要,又设计了以下一个环节。

⒋组合定理

基本推理模式中的骨干部分还是定理的符号语言。因而在这一环节,我们让学生在证明的过程中找出单个定理的因果关系、多个定理的组合方式,然后由几个定理组合后构造图形,进一步强化学生“用定理”的意识。

下面通过一例来说明这一步骤的实施。

例1:已知如图,四边形ABCD外接⊙O的半径为5,对角线AC与BD相交于E,且AB=AE·AC,BD=8。求△BAD的面积。(2001年嘉兴市质量评估卷六)

证明:连结OB,连结OA交BD于F。

学生从每一个推测符号中找出所对应的定理和隐含的主要定理:

比例基本性质→S/AS/证相似→相似三角形性质→垂径定理→勾股定理→三角形面积公式

由于学生自己主动找定理,因而印象深刻。在证明过程中确实是由一个一个定理连结起来的,也让学生体会到把定理(不排除概念、公式等)镶嵌在基本模式中,就能形成严密的推理过程。此时,可顺势布置以下的任务:给出勾股定理,你能再结合一个或多个定理,构造图形,并编出证明题或计算题吗?

实践表明:经过“模式+定理”书写方法的熏陶后,学生基本具备了完整书写的意识。

⒌联想定理

分析图形是证明的基础,几何问题给出的图形有时是某些基本图形的残缺形式,通过作辅助线构造出定理的基本图形,为运用定理解决问题创造条件。图形固然可以引发联想(这也是教师分析几何证明题、学生证题的基本方法之一),但对于识图或想象力较差的学生来说,就比较困难,他们往往存有疑问:到底怎样才能分解出基本图形呢?在复杂的图形中怎样找到所需要的基本图形呢?因而我们从另一侧面,即证明题的“已知、求证”上给学生以支招,即由命题的题设、结论联想某些定理,以配合图形想象。

例:如图,⊙O1和⊙O2相交于B、C两点,AB是⊙O1的直径,AB、AC的延长线分别交⊙O2于D、E,过B作⊙O1的切线交AE于F。求证:BF∥DE。

讨论此题时,启发学生由题设中的“AB是⊙O的直径”联想定理“直径所对的圆周角是90°”,因而连结BC;“过B作⊙O的切线交AE于F”联想定理“切线的性质”,得出∠ABF=90°。从而构造出基本图形②③。

由命题的结论“BF∥DE”联想起“同位角相等,两直线平行”定理,构造出基本图形④。将上述基本图形②③④的性质结合在一起,学生就易于思考了。

这一环节我们的引导语有:“由已知中的哪一个条件,你能联想起什么定理?”、“条件组合后能构成哪个定理?”、“有无对应的基本图形?”、“能否构造出基本图形?”等。目的是让学生树立起“图形+定理”的思考方法,把以前的无意识思考变成有目的、有意识的思考。