在我從教8年的時間中,我對立體幾何有著濃厚的興趣,自然研究的也多,立體幾何的研究對象是立體圖形,它是平面圖形的延伸和拓展,是中學(xué)數(shù)學(xué)的一個飛躍,同時還是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。作為初學(xué)立體幾何的同學(xué),就需要特別注意圖形的學(xué)習(xí)和運用,對立體幾何中的一些基本圖形要了如指掌,一些基本圖形,如正方體與四面體等,其特有的數(shù)量關(guān)系和位置為大多數(shù)學(xué)生所熟悉。如果掌握這些基本圖形,那么,我們就會發(fā)現(xiàn),有相當(dāng)多的題目實際上就是以這些圖形為背景的,我們完全可以從基本圖形中進(jìn)行聯(lián)想,從而學(xué)好立體幾何。值得一提的是,在近幾年的高考中,也有相當(dāng)一部分題目,就是這些基本圖形中進(jìn)行命題的。立體幾何要求同學(xué)們有較強的空間想象能力。當(dāng)然也要能把立體圖形畫到平面上。
興趣是最好的老師。要學(xué)好立體幾何必須讓同學(xué)們感興趣,多想像,把空間圖形在腦子里想象出來,所以我每次上課都舉一些生活中的實例激發(fā)同學(xué)們的興趣,在第一節(jié)幾何課上我記得我提出這樣一個問題,“一個有四個角的桌子,砍掉一個角,還剩幾個角?”一個學(xué)生不假思索的大聲說:“還剩三個角!”另一個學(xué)生立馬提出反駁說:“不對,應(yīng)該有五個角?!闭f完心中還會為沒有受到表面的迷惑而沾沾自喜。結(jié)果仍然不對!其他的學(xué)生都在想著,回答著,六個,七個,八個等等,結(jié)果都不對,原因在于缺乏整體意識!桌子所剩角的個數(shù),會受到所切位置的影響!因此應(yīng)該分類討論!合理恰當(dāng)?shù)姆诸愂钦_解決問題的開始,是從整體考慮問題的具體體現(xiàn)。根據(jù)需要將研究對象進(jìn)行分類,然后對劃分的每一類分別求解,綜合后得到一個完整的答案,說完這些,同學(xué)們都恍然大悟,怪自己太盲目。從而也激起了同學(xué)們學(xué)習(xí)的興趣。
其實立體幾何的題型不多,很容易掌握,常考的題型有:點到線的距離。線到線的距離,線面角,二面角,求體積,面積等問題。
在教學(xué)方面我采用
一、變式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生抽象意識
抽象是數(shù)學(xué)及一切理論科學(xué)的共同特點,科學(xué)抽象是理性思維的一種。抽象意識是指學(xué)生通過學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)養(yǎng)成的一種思維習(xí)慣:不迷戀于事物的表面現(xiàn)象,自覺的從本質(zhì)上看問題:自覺的把適當(dāng)?shù)膯栴}抽象概括出數(shù)學(xué)模型,轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。
變式是指變換問題的條件和結(jié)論,變換問題的形式,而問題的實質(zhì)不變,以便從不同的角度、不同的方面來說明問題的實質(zhì),使本質(zhì)的東西更全面、更突出的顯露出來。這個不斷的尋找問題本質(zhì)的過程就是抽象的過程。
例如:已知兩條直線a、b交于點P,所成角為50°,則過點P與a、b所成角都是30°的直線有且僅有____條。
學(xué)生利用手里的三支筆,很快就可以擺出圖形,得到答案是兩條。
再問:如果將結(jié)論中的30°改成其它的角度,會不會影響結(jié)論呢?
很快有人回答“會影響結(jié)論,因為如果改成90°,滿足題意的直線就只有一條了?!苯?jīng)過同學(xué)們的相互補充總結(jié)出:過點P與直線a、b所成角相等且在范圍(0,25°)的直線不存在,所成角都是25°的直線有一條,所成角相等且在范圍(25°,65°)的直線有兩條,所成角都是65°的直線有三條,所成角相等且在范圍(65°,90°)的直線有四條,所成角都是90°的直線有且僅有一條。
至此,我們由一個簡單的題目出發(fā),不斷的改變它的條件,逐漸的發(fā)現(xiàn)了它的一般化命題,這種由特殊到一般的過程就是抽象的過程,實際上也是發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)的過程通過改變問題呈現(xiàn)的形式,最終準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)。是數(shù)學(xué)對思維的一個最直接的影響。
二、探究方法,培養(yǎng)創(chuàng)新意識
創(chuàng)造性思維是指:在分析問題和解決問題過程中。能廣泛的深刻的進(jìn)行思維,發(fā)現(xiàn)和解決自己或別人所未發(fā)現(xiàn)或未解決的問題。創(chuàng)造性的特征是:探索,進(jìn)攻,突破。創(chuàng)新。因此,一個具有創(chuàng)造性思維的人也就具有了創(chuàng)新意識。
立體幾何來源于生活,教師有目的的針對某一問題,提出幾個探案的方向和要求,讓學(xué)生進(jìn)行觀察、試驗、分析、比較、綜合、整理,使之條理化、系統(tǒng)化,再給出證明,這個過程就是探究的一種形式。
常見問題(俗稱墻角問題):觀察(長方體形狀的)教室的一個墻角,看到三個互相垂直的平面。作一個截面可得一個四面體,這個四面體有三個面為直角三角形。請問:另一個面是什么三角形?其所對頂點的射影落在什么位置?你還能發(fā)現(xiàn)哪些性質(zhì)?
這個問題與學(xué)生離的很近,容易引起學(xué)生的興趣。教師走下講臺。與同學(xué)們一起討論。不時提醒同學(xué)所猜想的結(jié)論可能出現(xiàn)的問題,將一些同學(xué)的發(fā)現(xiàn)公之于眾,以引起更大范圍的猜想,并提醒同學(xué)對認(rèn)為錯誤的猜想舉出反例,認(rèn)為正確的猜想給出證明。同學(xué)們的猜想五花八門。
推理意識包括歸納、類比、演繹推理的自覺意識,培養(yǎng)學(xué)生的推理意識就是使學(xué)生養(yǎng)成落筆有據(jù),言之有理的習(xí)慣。立體幾何教學(xué)的重點就包括使學(xué)生掌握演繹推理的基本思想。另外教學(xué)中對于歸納推理和類比推理也要給與充分的重視,這兩種推理具有發(fā)現(xiàn)新知識、新結(jié)論的功能,對鍛煉思維的靈活性很有好處,但要特別注意,歸納類比的結(jié)論不一定正確,必須經(jīng)過嚴(yán)格的證明才能確信。
以上兩,最是我在教學(xué)中常采用的方法,針對立體幾何與平面幾何的關(guān)系,依據(jù)立體幾何的直觀模型精心選擇內(nèi)容,適當(dāng)選擇教學(xué)的方式,就可以使問題簡單化,知識系統(tǒng)化,同時體現(xiàn)立體幾何獨特的思維方式。
在同學(xué)們做題方法上我建議同學(xué)們善于采用向量法。傳統(tǒng)方法解決立體幾何問題,通常都必須添加輔助線,并且要經(jīng)過各種手段進(jìn)行轉(zhuǎn)化,它具有較大的靈活性,學(xué)生掌握起來比較困難??臻g向量的引入,給傳統(tǒng)的立體幾何內(nèi)容注入了新的活力,向量是既有大小又有方向的量,既具有圖形的直觀性,又有代數(shù)推理的嚴(yán)密性,是數(shù)形結(jié)合的一個很好的橋梁。而空間向量是處理空間問題的重要方法,通過將空間元素問的位置關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)量關(guān)系。將過去的形式邏輯證明轉(zhuǎn)化為數(shù)值計算,化繁難為簡易,化復(fù)雜為簡單,為學(xué)生處理某些立體幾何問題提供了的新視角。借助空間向量這一工具,可以降低思維難度,增加了可操作性,從而減輕了學(xué)生負(fù)擔(dān),使他們對立體幾何更容易產(chǎn)生興趣。
由上述的解答,可以看到傳統(tǒng)方法解決立體幾何問題,過程、圖形都比較復(fù)雜,特別是第(II)問。而用向量解答目標(biāo)明確,在未計算之前,就已經(jīng)知道結(jié)果了,證明的過程只是計算驗證,通過空間直角坐標(biāo)系,把復(fù)雜的幾何證明轉(zhuǎn)化為簡單的代數(shù)計算,學(xué)生對于代數(shù)運算較熟悉。避免了傳統(tǒng)方法造成邏輯推理上的不便和由于輔助線的添加造成圖形的復(fù)雜化等問題,相比傳統(tǒng)方法更容易接受和掌握。因此,空間向量是處理立體幾何問題的強有力工具。
對于常見的正方體、長方體、正棱柱、正棱錐,由于容易建立空間直角坐標(biāo)系和確定坐標(biāo),以算代證的優(yōu)勢更容易體現(xiàn)。培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力是教學(xué)立體幾何的重要任務(wù),因此,傳統(tǒng)的方法也不能放棄,應(yīng)注重二者的有機(jī)結(jié)合,使之相互呼應(yīng),相得益彰。
以上就是我對立體幾何學(xué)習(xí)的淺顯認(rèn)識,有不當(dāng)之處還請各位專家多多指教。