摘 要: 三垂線定理及其逆定理是高中立體幾何中的兩個十分重要的定理,它們不僅聯(lián)系著一系列主要概念,而且其證明中包含著較為典型的證題方法,在解題中有著廣泛的應用,所以一直以來被廣大師生所接受.但是,最新《江蘇省普通高中數(shù)學課程標準教學要求》中卻把如此重要的一個定理刪除了,這種做法引起了一線教師的廣泛關(guān)注.
關(guān)鍵詞: 三垂線定理 高中立體幾何 優(yōu)缺點
一、集體備課時的爭論
《江蘇省普通高中數(shù)學課程標準教學要求》明確規(guī)定,自2011年起,“三垂線定理”不能作為推理論證的依據(jù),這實際上就是刪除了三垂線定理的教學.而中職的《江蘇省普通高校對口單獨招生數(shù)學考試大綱》對此并沒有具體明確,該定理在教材中亦未出現(xiàn),許多老師對要不要教存在許多爭議.
A教師:既然普高都不作要求了,那么我們中職更加沒有教的必要性.
B教師:不用三垂線定理,通過線面垂直也可以證明線線垂直,少一條定理,少一種方法,對學生來說,或許更容易掌握線線垂直的證明.
C教師:沒有了三垂線定理,證明線線垂直的時候就不得不依靠化歸思想轉(zhuǎn)化為線面垂直的性質(zhì),雖然方法單一,但證明過程繁復.
D教師:只要有考試,這個定理就不應該淡化,因為它是一個解題的利器,實際上要編一題無法用該定理的立體幾何題也并不容易,想要在教學中淡化,可能只是一廂情愿,況且中職大綱并沒有否定三垂線定理,讓學生多一種解題的方法何樂而不為呢?
二、什么是三垂線定理
三垂線定理:在平面內(nèi)的一條直線,如果它和這個平面的一條斜線的射影垂直,那么它也和這條斜線垂直.
已知:如圖,斜線PO在平面α上的射影OA垂直于平面α內(nèi)的直線a.
求證:OP⊥a.
證明:過點P做PA垂直于α于點A
∵PA⊥α
∴PA⊥a
又a⊥OA,OA∩PA=A
∴a⊥平面POA
∴a⊥OP
三垂線定理的逆定理:在平面內(nèi)的一條直線,如果它和這個平面的一條斜線垂直,那么它也和這條斜線在這個平面上的射影垂直.
三垂線定理及其逆定理描述的是斜線、射影和平面內(nèi)直線之間的垂直關(guān)系,前者實際上是平面內(nèi)一條直線和平面的一條斜線垂直的判定定理,后者實際上是平面內(nèi)的一條直線和平面的一條斜線垂直的性質(zhì)定理.這兩個定理的實質(zhì)是:平面內(nèi)的一條直線與平面的斜線及其在平面內(nèi)的射影同時垂直.它揭露了平面的垂線、斜線、斜線在平面內(nèi)的射影和平面內(nèi)的一條直線的某種位置關(guān)系的內(nèi)在聯(lián)系.這兩個定理歷來是高中立體幾何教材中“直線和平面”章節(jié)的一個重點.
三、三垂線定理的優(yōu)缺點
運用三垂線定理及其逆定理時,不但要掌握其規(guī)律,還要通過分析、觀察,確定垂面,找準斜線,再抓住斜足、垂足連成射影,最后還要查找垂面內(nèi)的線,其中關(guān)鍵是要找到平面的垂線,不能想當然地見垂直就確定為垂線.然而,找垂線、射影恰恰是一個難點,整個過程對于學生來說無疑是很困難的.因此在三垂線定理教與不教的爭論中,有教師提出定理即使教給學生,學生也未必能掌握,如果記錯還不如不教,何況通過線面垂直也可以證明線線垂直,刪掉三垂線定理的教學,從某種程度上講是降低了立體幾何教與學的難度.
三垂線定理及其逆定理的教學始終是教學難點之一,教師用兩節(jié)課的時間也未必能讓大部分學生很好地理解并掌握證明過程.用三垂線定理解題時,常常需要添加輔助線,使得教師在教學工作中很難合理地解釋其原理.并且,由于三垂線定理純粹的幾何特性,使得教師在教學工作中也很難將代數(shù)與立體幾何聯(lián)系在一起,這樣必然造成學生認知上的斷層,造成學生數(shù)形結(jié)合思想形成的困難.同時由于教學時間不充裕,增加三垂線定理無疑是加重了學生的學習負擔,因此有教師提出,既然沒有沒有明確的教學要求,就不必在此浪費時間,做吃力不討好的事情.而且刪掉三垂線定理的教學,也可以降低教師教的難度.
那么,三垂線定理真的有那么難嗎?學習三垂線定理真的沒有一點價值嗎?三垂線定理是在線面垂直的基礎(chǔ)上來研究直線間垂直關(guān)系的重要定理,它闡明了平面的斜線、射影,以及平面內(nèi)的直線三者的垂直關(guān)系,溝通了線線關(guān)系、線面關(guān)系,并為今后學習面面垂直、空間角、多面體與旋轉(zhuǎn)體的性質(zhì)等奠定基礎(chǔ).通過三垂線定理的教學,不但可以增強學生知識的系統(tǒng)性,擴大學生的視野,而且有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維能力.
四、三垂線定理要不要教
三垂線定理的條件具有明確性,它的圖像的模型具有清晰性,定理本身具有很高的認識性.知識是客觀存在的,不應以課本有無收錄而轉(zhuǎn)移.《中等職業(yè)學校數(shù)學教學大綱》既注重考查考生的數(shù)學基礎(chǔ)知識、基本技能、基本思想和方法,又注重考查考生進入高等學校繼續(xù)學習所必需的基本能力.中職單招學生將面臨高考,高考是選拔性考試,要求考生知識全面、系統(tǒng).能在高考中能用一些課外的方法來解決問題,我想這才是考試初衷.另外在思想方法層面上,三垂線定理的教學也有利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力.
鄧小平說過:不管白貓黑貓,逮住老鼠就是好貓。以往的教學效果說明,三垂線定理的存在有它的合理性,是一個非常有用的定理.所以,我的觀點是:三垂線定理不僅要教,而且要教好.
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