建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為:知識不僅僅是通過教師傳授獲得的,而更是學(xué)習(xí)者在一定的情景即社會文化背景下,借助于其他人的幫助,利用必要的學(xué)習(xí)資源,通過意義建構(gòu)的方式獲得的。因此,數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,再現(xiàn)數(shù)學(xué)家思維活動的過程,把“發(fā)現(xiàn)過程中的數(shù)學(xué)”返璞歸真地交給學(xué)生,讓學(xué)生的思維進入規(guī)律再發(fā)現(xiàn)的過程,真正理解和掌握基本的數(shù)學(xué)知識與技能、數(shù)學(xué)思想和方法,發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性思維能力。
傳統(tǒng)教學(xué)中,“一支粉筆、一本書、一個三角板(圓規(guī))”難以適應(yīng)新課程改革的需要。而《幾何畫板》是Windows環(huán)境下的一個動態(tài)的數(shù)學(xué)工具軟件,它打破了傳統(tǒng)教學(xué)中黑板粉筆的呆板演示,為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)和參與實踐的平臺,能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的合作探究精神和能力,訓(xùn)練學(xué)生發(fā)散思維能力,有助于發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性思維能力。它提供給教師一個動態(tài)的黑板,提供給學(xué)生一本動態(tài)的作業(yè)本,把教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”有機地結(jié)合起來;給學(xué)生提供充分從事數(shù)學(xué)活動的機會,使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人,讓教師真正成為教學(xué)的引導(dǎo)者。
數(shù)形結(jié)合,提高教學(xué)效率
在初中數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容里,函數(shù)是教學(xué)的重點也是難點,這部分內(nèi)容理論性強,比較抽象,難度較大。在傳統(tǒng)教學(xué)中多以教師手工繪圖,主要時間和精力都花在了重復(fù)的計算和作圖上,整個過程顯得單調(diào)乏味,教學(xué)效果也不佳;而利用幾何畫板快速直觀的顯示及變化功能,為實現(xiàn)函數(shù)圖象、圖形的動態(tài)變化的全程化,為全方位揭示問題的實質(zhì)提供了可能。
如在《利用二次函數(shù)的圖像求一元二次方程的解》的教學(xué)中,二次函數(shù)y=x2+x-1的圖像與x軸的交點的橫坐標(biāo)x1,x2就是一元二次方程x2+x-1=0的兩個根。在其探究活動中,本人采用如下教學(xué)設(shè)計進行探究:
問題1:x2+x-1=0的解可以看做拋物線y=x2+x-1和直線y=0交點的橫坐標(biāo),如果方程變形成x2=-x+1,那么方程的解也可以看成怎樣的兩個函數(shù)的交點的橫坐標(biāo)?
教師演示:利用幾何畫板快速作出二次函數(shù)y=x2和一次函數(shù)y=-x+1的圖像,找出它們的兩個交點A、B,再利用菜單欄中的度量工具,計算出兩點的橫坐標(biāo),讓學(xué)生深深感受到幾何畫板的方便、快捷。
問題2:如果方程變形成x2+x=1,那么方程又可以看成怎樣的兩個函數(shù)圖像的交點的橫坐標(biāo)?
教師演示:利用幾何畫板快速作出拋物線y=x2+x和直線y=1的圖像,找出它們的兩個交點A、B,再利用菜單欄中的度量工具,計算出兩點的橫坐標(biāo)。
問題3:上述方程還可以變形嗎?變形之后,還可以看成怎樣的兩個函數(shù)圖像的交點的橫坐標(biāo)?
教師演示:利用幾何畫板快速作出拋物線y=x2-1和直線y=-x的圖像,找出它們的兩個交點A、B,再利用菜單欄中的度量工具,計算出兩點的橫坐標(biāo)。
再如《拋物線y=ax2+bx+c與參數(shù)a、b、c的關(guān)系》的教學(xué)中,通過動態(tài)改變參數(shù)a、b、c的值,學(xué)生從圖像的變化中可以方便地得到:拋物線的開口方向和大小是和a相關(guān),拋物線與y軸的交點是和c相關(guān),對稱軸的位置是和b相關(guān)的結(jié)論,逐漸形成自己的知識體系,達到知識的重建。
實踐證明:利用幾何畫板進行數(shù)學(xué)教學(xué),通過具體的感性的信息呈現(xiàn),能給學(xué)生留下更為深刻的印象,使學(xué)生不是把數(shù)學(xué)作為單純的知識去理解,而是能夠更有實感地去把握它。這樣,學(xué)生從被動的學(xué)習(xí)中解脫出來,主動地思考數(shù)學(xué)問題,真正體現(xiàn)了新課程的思想。
變式訓(xùn)練,揭示幾何規(guī)律
數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性,讓學(xué)生最大限度地參與到教學(xué)中去,讓學(xué)生用自己的思維方式,主動地獲取知識。幾何畫板能動態(tài)地保持給定的幾何關(guān)系,便于學(xué)生自行動手在變化的圖形中發(fā)現(xiàn)恒定不變的幾何規(guī)律。利用幾何畫板進行變式教學(xué),隨意改變圖形的形狀、結(jié)構(gòu),改變問題的條件,模擬數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的過程,使學(xué)生能真切地體驗數(shù)學(xué),興奮地發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué),既而激發(fā)學(xué)生的探究創(chuàng)新意識,提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
例如,如圖1所示,在△ABC中,兩內(nèi)角∠B、∠C的平分線交于點I,求證:∠A=90°+ ∠BIC。
變式1:如圖2所示,在△ABC中,內(nèi)角∠B的平分線與外角∠ACD的平分線交于點I,則∠A、∠BIC之間有怎樣的數(shù)量關(guān)系?教師用鼠標(biāo)拖動點I的位置,圖形隨之發(fā)生變化,激發(fā)了學(xué)生的新奇感和參與感,提高學(xué)生參與教學(xué)活動的興趣和熱情。
變式2:如圖3所示,在△ABC中,外角∠ABE的平分線、外角∠ACD的平分線交于點I,則∠A、∠BIC之間又有怎樣的數(shù)量關(guān)系?隨著點I位置的變化,讓學(xué)生感受到幾何圖形變幻神奇,有效地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。
其實,學(xué)生對于這樣的問題思考和解決的方法感到很有興趣,他們會懷著非常好奇的心情去探究:∠A和∠BIC之間又會有怎樣的數(shù)量關(guān)系?因此,利用幾何畫板進行變式教學(xué),不僅增加了教學(xué)容量,拓展學(xué)生的思路,還有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。
動手操作,開展數(shù)學(xué)實驗
幾何畫板功能強大,操作簡單,幾分鐘就可以實現(xiàn)動畫功能,而且能動態(tài)測量線段的長度和角的大小,通過拖動鼠標(biāo)可以輕而易舉地改變圖形的形狀,因此完全可以用來讓學(xué)生做數(shù)學(xué)實驗,從而采用新的教學(xué)模式取代教師講授、板書的灌輸式教學(xué)模式,學(xué)生也由原來被動地聽、被動地接受知識過程轉(zhuǎn)化為主動參與的過程,學(xué)生將以一個創(chuàng)造者、發(fā)明者的身份去探索知識,發(fā)揮了學(xué)生的主體作用,學(xué)生心理上會產(chǎn)生一種極大的滿足感和喜悅。
如在“中點四邊形”的教學(xué)中,我把課堂從多媒體教室轉(zhuǎn)移到微機教室,讓每個學(xué)生都親自動手實驗,先任意畫一個四邊形(如圖4),分別取各邊的中點,形成一個四邊形EFGH。再讓學(xué)生利用軟件的度量功能,分別測出原四邊形和中點四邊形的所有邊、角、對角線的值,以便于研究四邊形EFGH的形狀及其與原四邊形的關(guān)系。
1.拖動四邊形ABCD的頂點C,改變四邊形ABCD的形狀,讓學(xué)生仔細(xì)觀察,結(jié)合小組討論的形式,對中點四邊形EFGH進行猜想和發(fā)現(xiàn),學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)四邊形EFGH始終是平行四邊形。我乘機提出:“為什么呢?你能證明你的結(jié)論嗎?”學(xué)生此時很興奮,馬上積極思考起來。
2.連結(jié)四邊形ABCD的對角線AC、BD,讓學(xué)生繼續(xù)拖動四邊形ABCD的頂點C,看看各小組有沒有新的結(jié)論發(fā)現(xiàn)。當(dāng)拖動到對角線AC=BD時,教師可適時介入,問學(xué)生這時中點四邊形EFGH是什么四邊形時,學(xué)生根據(jù)已知的數(shù)據(jù),馬上答出是菱形?!澳愕母鶕?jù)是什么?現(xiàn)在四邊形ABCD有什么特別的嗎?”請學(xué)生說說已知條件和結(jié)論,并口頭證明自己的結(jié)論。
3.學(xué)生在操作過程中還能得到中點四邊形是矩形、正方形??偨Y(jié)得出:一般四邊形的中點四邊形是平行四邊形;當(dāng)四邊形的對角線相等時,中點四邊形是菱形;當(dāng)四邊形的對角線垂直時,中點四邊形是矩形;當(dāng)對角線相等且垂直時,中點四邊形是正方形。最后讓學(xué)生填寫實驗報告,分別用數(shù)學(xué)符號和文字語言闡述這一規(guī)律,并對所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律進行數(shù)學(xué)證明。
以前教學(xué)時,我們也在黑板上畫出這樣幾個圖,但既費時費勁,又只是靜態(tài)地進行研究。幾何畫板給學(xué)生創(chuàng)造了一個實際“操作”幾何圖形的環(huán)境,這節(jié)課不再有教師滔滔不絕的講解,代之以學(xué)生動手“做數(shù)學(xué)”,他們在動手操作、互相討論、教師點撥指導(dǎo)等反饋中得出自己的結(jié)論:“中點四邊形與原四邊形的對角線是否互相平分無關(guān),只與原四邊形對角線的位置關(guān)系和數(shù)量關(guān)系有關(guān)”,充分體現(xiàn)了現(xiàn)代教學(xué)的思想。
總之,幾何畫板是探索數(shù)學(xué)信息的有力工具,是我們數(shù)學(xué)教師的良師益友。它對發(fā)展學(xué)生的思維能力、開發(fā)智力、促進課堂教學(xué)改革有著不可忽視的作用。