中華民族是有聰明智慧的民族,中國人總結(jié)出“勾三股四弦五”的結(jié)論早于古希臘人500多年。在感到自豪的同時,現(xiàn)代學(xué)校應(yīng)積極開發(fā)新的思維智能,爭取屹立在世界發(fā)展的前列。初中教材在講授“勾股定理”這一章時,應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生建立以下推導(dǎo)思考。
第一步:引入實(shí)物,形象思維
首先要把對勾股定理的理解和生活相結(jié)合,從設(shè)計(jì)郵票開始,力圖通過與學(xué)生貼近的生活中的數(shù)學(xué)知識來引起學(xué)生注意,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。例題如下:
“1955年希臘發(fā)行的一枚紀(jì)念郵票(如圖),郵票上的圖案是根據(jù)一個著名的數(shù)學(xué)定理設(shè)計(jì)的。請你仔細(xì)觀察這枚郵票上的圖案和圖案中小方格的個數(shù),你有哪些發(fā)現(xiàn)?”
這一步總共可提出3個問題:“(1)觀察郵票上的圖案。(2)數(shù)一數(shù)小方格的個數(shù)。(3)你有什么想法?”對于第(1)題,由于初中生已有很好的觀察能力的積累,學(xué)生們會很容易發(fā)現(xiàn)圖片由若干個小方格構(gòu)成。對于第(2)題,學(xué)生們會發(fā)現(xiàn)郵票由3個正方形組成,并且每個正方形又是由不同的小方格組成,個數(shù)分別為9、16、25。對于第(3)題,要引導(dǎo)學(xué)生思考,讓他們先想簡單的問題。有的學(xué)生可能會發(fā)現(xiàn)32=9、42=16、52=25,有的學(xué)生可能不會發(fā)現(xiàn)這樣的問題。因此,為了引入勾股定理的平方概念,在分析第(3)題時教師可以提示:“若假設(shè)每一個小正方形的面積為1,怎樣求這三個大正方形的面積?”此步驟主要是從直觀入手,從形象入手,從觀察圖形、數(shù)數(shù)這些簡單的思維開始,由易進(jìn)難,一步步引導(dǎo)學(xué)生思考。
第二步:觀察圖形,抽象思維
“把情景引入的郵票轉(zhuǎn)化為如下圖所示的數(shù)學(xué)圖形。先看圖,再提出問題,在方格紙中把小方格的面積看作1,求三個大正方形的面積。”
根據(jù)圖形,學(xué)生很容易把小方格的邊長看作為1,則以BC為邊長的正方形的邊長為3,面積為32=9,以AC為邊長的正方形邊長為4,面積為42=16 。但是圖中看不出以AB為邊長的正方形的邊長,那么學(xué)生能計(jì)算AB為一邊的正方形的面積嗎?
這一步要求看圖形、思考問題,向抽象思維前進(jìn)一步。學(xué)生們?nèi)匀恍枰柚郧暗闹R,來思考問題。此時,要求學(xué)生在課前準(zhǔn)備好的方格紙中畫出上圖中以AB為邊長的正方形,位置要和上圖所示的一致。學(xué)生在動手畫邊長時,很容易會想到利用格點(diǎn)和直角三角形的邊長去畫正方形的邊長。然后,由老師把學(xué)生找到的格點(diǎn)畫出來讓學(xué)生觀察分析,如圖所示:D、E、F、G分別為畫以AB為邊長的正方形時所找的4個格點(diǎn),分別連接4個頂點(diǎn)會得到一個大正方形DEFG。接著,再求以AB為邊長的正方形的面積時,就可以用正方形DEFG的面積減去四個直角三角形的面積之和。在圖中,可以很容易數(shù)出正方形DEFG的邊長為7,面積為49,四個直角三角形的直角邊都是3和4,面積都是6,面積和為24因此很容易得到以AB為邊長的正方形的面積為:25。
由于在求以AB為邊長的正方形的面積時,在外圍添加了輔助線。因此,這種方法可以形象地稱之為“補(bǔ)”法。當(dāng)然,為了使學(xué)生能發(fā)散思維,一題多解,可以適當(dāng)提示相對應(yīng)的“割”法,即把正方形分割成容易求的圖形的面積之和,讓學(xué)生獨(dú)立思考完成求面積的過程,如圖所示“割圖”:
這一步由實(shí)物到圖形,學(xué)生的思維向邏輯思維進(jìn)了一步,通過學(xué)生的動手畫圖去發(fā)現(xiàn)探索得出結(jié)論,有利于學(xué)生發(fā)散思維能力的培養(yǎng),體會數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,并且有利于加深學(xué)生的記憶。
第三步:加深認(rèn)知,發(fā)散思維
“在下面的方格紙上,任意畫一個頂點(diǎn)都在格點(diǎn)上的直角三角形,并分別以這個直角三角形的各邊為一邊向三角形外作正方形,依照上面的方法計(jì)算以斜邊為一邊的正方形的面積。”
這一步旨在加深對定理的認(rèn)知:由特殊到一般。因?yàn)槊總€同學(xué)畫的三角形都不一樣,所以能得到不同的結(jié)果,利用這些結(jié)果再探索出勾股定理的內(nèi)容。
第四步:總結(jié)推論,邏輯思維
“把結(jié)果列出來,由小組觀察討論并提出問題:(1)三個正方形的面積有什么數(shù)量關(guān)系?(2)用邊長求面積的數(shù)量關(guān)系該怎么表示?(3)如果三角形三邊長分別為a、b、c,那么你對直角三角形的三邊之間的數(shù)量關(guān)系有什么猜想?”
這一步可以從上面的推論得出:在直角三角形中,以a、b為邊長的正方形的面積a2、b2等于以c為邊長的正方形的面積c2,從而可以看出a2+b2=c2。分析總結(jié)之后得出勾股定理:直角三角形兩直角邊長的平方和等于斜邊長的平方,即a2+b2=c2。
從以上的分析可以看出邏輯思維能力的培養(yǎng)過程是:從具體到想象,從簡單到復(fù)雜,從直觀到抽象,從形象到邏輯。教師要常訓(xùn)練、常運(yùn)用,讓學(xué)生把動眼、動手和動腦結(jié)合起來,這樣他們的邏輯思維能力才能有很好的發(fā)展。
(作者單位:江蘇省徐州市第三十三中學(xué))