了一个新的等腰直角△GAE,利用该等腰直角三角形,不难发现“∠G=∠FBE”,从而可证“△DGE≌△EBF”。
三、通过“水平变式题”,巩固已掌握的数学方法,为量变到质变提供可能。
变式三:已知:如图(9)△ABD和△DBC均为等边三角形,点E、F分别在边AB、BC上,联结ED、DF,若∠DEF=60°,证明:△EDF是等边三角形。
虽然“变式三”只是背景由“正方形”变为了“等边三角形”,辅助线的添加方法并没有发生“变化”,但班内依旧有近三分之一的同学有困难,这正说明学生之间思维能力是有差异的,所以此处设计的“变式三”,既为部分困难的学生提供再“运用”、再“巩固”的机会,也为另一部分同学提供了思考这类问题“共性”的机会。
我想量变是质变的基础,学生只有通过适当的反复,才能通过表面特征的重复,才能慢慢形成解决问题的一般方法。所以“水平变式题”在“问题变式”教学过程中同样起着至关重要的作用。
四、最后通过“垂直变式题”,从特殊到一般摸索出这类题目一般规律。
变式四:已知:如图(4),AB=AE,∠A=∠BCD=α,若∠DEF=______(用“α”表示),则可证BC=CD。 对于“变式四”,由条件“∠A=∠BCD=α”可得到一组等角:∠B=∠DCE;利用这组等角,在AB上截取GB=CE,由于AB=AE,所以AG=AC,进一步可得:∠AGC=90-α/2,所以若希望△GBC≌△CED的结论依旧成立,则∠DEF的度数也须等于“=90-α/2”。换言之,符合这样规律的问题,都可以参考本例添加辅助线。从而,由特殊到一般摸索出了这类几何证明题的一般规律。
就本节课的教学设计而言,我从源问题出发先铺设了两道“垂直变式题”,引导学生在利用等角构造全等三角形的基础上,逐步增加认知负荷,逐步驱动高层的数学思维,逐步由表层类比(数字和字母的变化)向结构类比转化。增加深层策略,由原来的程式知识转为策略知识,由表层学习向结构学习转化,逐步增加对数学本质的深层体会,从而使学生的体验由起点(例题)到终点(垂直变式题)的深层经历。然后通过一道“水平变式题”的巩固后,进一步通过反思理解了这类几何问题的一般规律,掌握了这类几何问题的辅助线的添加方法。
其实针对这类问题的解决我们还可以设计出很多相关问题变式,如下例:
源问题:如图11,已知,在正方形ABCD的边BC、CD上有两点E、F,若EF=BE+DF,试证明:∠EAF=45°; 变式一(垂直变式),如图11,已知,在正方形ABCD的边BC、CD上有两点E、F,若∠EAF=45°,试证明:EF=BE+DF;
变式二(垂直变式),如图12,已知,在正方形ABCD的边BC、CD延长线上有两点E、F,若∠EAF=45°,问此时线段EF、线段BE和线段DF之间有着怎样的数量关系?并请证明你的结论;
变式三(水平变式),如图13,已知△ABC是边长为9的等边三角形,△BDC是等腰三角形,且∠BDC=120°,以D为顶点作一个60°角,使其两边分别交边AB于点M、交AC于点N,联接MN,求△AMN的周长。
变式四(垂直变式),若AB=AC,BD=CD,∠A=α,若∠BDC=______,∠MDN=____________,则可证 MN=BN+CN。
通过这些“问题变式”训练,我所教学生处理类似“添加辅助线构造全等三角形”相关问题的能力得到了一定的提高。所以我认为“问题变式”教学的优势就在于,变式题不同于记忆型题目和高层思维型题目(如开放题),而是在记忆型题目和高层思维型题目两个“极端”之间保持“平衡”,真正使学生的数学学习循序渐进、“变”中得“进”,融会贯通,从而达到减负增效的作用。
一道数学压轴题的思路来源
我的思考一、本题是该命题老师其常用构题思想(我多年观察后的体会)的体现:利用基本图形合成试题背景、运用图形的运动构造试题,本题的背景是两个3:4:5的直角三角形的拼接,然后是一个等角的旋转,由此产生了一组经典的相似三角形:△ABE∽△ACF,然而这竟触动了我对于另一老题的新的诠释,大家看:
例:如图,E是正方形ABCD边AB上一点。直角三角尺的一条直角边经过点D,且直角顶点E在AB边上滑动(点E不与点A,B重合),另一条直角边与∠CBM的平分线BF相交于点F。求证:DE=EF。
解析:右图是本例最经典的解法,在AD上截取DG=EB,联结GE,由于AD=AB,不难发现△GAE是等腰直角三角形,从而可得∠DGE=135°,又因为∠EBF=135°,所以∠DGE=∠EBF,从而证明了△DGE≌△EBF
现在换一个视角看问题,由结论倒退由于需证明的是DE=EF,所以连接DF,△DEF自然是一个等腰直角三角形,∠EDF=45°,再连接DB呢?以下将详细证明此题
证:连接DB、DF
∵在正方形ABCD中,∴ BD平分∠ABC,∠ABC=90°,∴∠DBC=45°同理∠ADB=45°
∵ BF平分∠CBM,∴∠CBF=45°,∴∠DBF=90°
∵∠DEF=90°,∴点D、E、B、F四点共圆,∴∠BDF=∠BEF ∵∠BEF+∠DEF=∠A+∠ADE,∠DEF=∠A=90°,∴∠BEF=∠ADE
∴∠BDF=∠ADE,∴∠EDF=∠ADB=45°,∴∠DFE=45°=∠EDF,∴ DE=EF 剖析自己的思索的过程,在陈永明教授著《数学习题教学研究》一书中称之为“联想”,而之所以我能这么“联想”是因为我分析了原题图形的基本特征(此岸),熟悉另一问题的大致背景(彼岸),并且从中找到了部分共同的特点,从而进行了尝试, 所以从这道题我自己的经历看,能进行合理“联想”有三个要素: ①熟悉“此岸”与“彼岸”;②发现共同要素;③动手尝试。
我的思考二:经我高手同事的点拨,我发现本例第三问的“GA=EG”这一情况有比我视频中介绍的更巧妙的方法,大家看下图,GA=EG→∠EAG=∠AEG=∠D=∠DCG,得AE∥CD结合AD∥EC可知四边形AECD是平行四边形,EC=AD=9
其实这个平行四边形很难看出来,原因是原图不像平行四边形!现在的问题是:如何从不准的图中发现特殊图形关系?有人说,图不准就画一个准的呗?这是典型站着说话不腰疼,学生怎么就能“剧透”得知准的图长什么样?
对此我的思考是:①要求学生做题时,标注条件(如下图);
②平时课上就要训练学生看不太准确的图,并要求把题目条件标注在图上后,看图回答“看到?想到?”,如本例,看到∠BAC=∠AEC想到相似、看到∠AEC=∠DCG想到平行。