江春蓮 柳芳
學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開探究性教學(xué)和評價(jià)。如何組織探究性教學(xué)?如何設(shè)計(jì)探究性評價(jià)任務(wù)?筆者以一道中考幾何題為例,具體談?wù)勅绾螠y試學(xué)生的創(chuàng)新能力。
[如右圖,[AB]垂直平分[CD]交[CD]于[O],[AB]=[BC],[E]為[BC]延長線上的一點(diǎn),[F]為[DB]延長線上一點(diǎn),連接[AE]、[AF],[∠EAF=∠EBF],
(1)求證:[AE]=[AF].
(2)探究[BE]、[BF]、[OB]之間的關(guān)系,并證明.
(3)若[23OB=OA=1],[BF=3],直接寫出[△ABE]的面積.
第一問有兩種解題思路:
【思路一】作輔助線:過[A]作[AG⊥BE],[AH⊥BF],[G]、[H]為垂足;又設(shè)[AF]、[BE]交于點(diǎn)[I].[∵][AB]垂直平分[CD],[∴][BC=][BD]且[BO⊥CD],[∴][BO]平分,[∴][AG=AH].
在[△EAI]與[△FBI]中,[∵∠EAF=∠EBF](已知)和[∠EIA=∠EIB](對頂角相等),[∴∠IEA=∠IFB](三角形內(nèi)角和定理)在[△EAG]與[△FAH]中,[∵][∠IEA=∠IFB],[∠AGE=∠AHF=900]和[AG=AH],[∴][△AGE?△AHF],
[∴][AE-BF]=[(BG+GE)][-][(HF-HB)]=[BG+HB].([∵][GE=HF)]
【思路二】作輔助線:連接線段[EF],[∵][∠EAF]=[∠EBF],[E]、[A]、[B]、F四點(diǎn)共圓,[∴][∠FEA]=[∠ABD],[∠EFA]=[∠EBA].[∵][AB]垂直平分[CD],[∴][BC]=[BD]且[BO⊥CD],[∴][BO]平分[∠CBD],[∠ABD=∠ABE],[∴∠FEA][=∠EFA],[∴][AE=AF].
第二問,沿著上面的思路,可以得到:[BE=BG=GE],[BF=HF-HB],由此不難證明[△AGB?][△AHB][?][△COB],進(jìn)而得出:[BE-BF]=2[BG]=2[OB].
第三問,根據(jù)前兩題的結(jié)論得出[S△ABE]=[12BE·AG]=[12(BF+2OB)·OB],代入各個(gè)值即可計(jì)算出其面積。
從上面的討論,我們可以看出設(shè)計(jì)者一環(huán)套一環(huán)的設(shè)計(jì)思路。這樣的設(shè)計(jì)可以幫助學(xué)生掃除解答過程中的困難,但如果學(xué)生在第一問中沿思路二解答,則很難找到第二問的解答方法。如何突破這一點(diǎn),幫助學(xué)生找到思路呢?在此我們先討論如何作圖,再來看圖形如何變化,借以引導(dǎo)學(xué)生找到思路。
[【作圖】根據(jù)前面的分析,我們可以看到在這個(gè)問題的圖形中,[C]、[D]可以任意選取,而[AB]則是[CD]的中垂線,考慮到[AB=BC],可以先確定[A],再確定[B]。(當(dāng)然,也可以是先有[A]、[B]、[C]點(diǎn),而要滿足[AB]垂直平分[CD],[D]點(diǎn)就應(yīng)該是[C]點(diǎn)關(guān)于[AB]的對稱點(diǎn)。)無論如何,一旦[C]、[D]兩點(diǎn)被確定下來,[CD]的中點(diǎn)[O]就被確定下來。接下來,可以在[BC]的延長線上任取[E]點(diǎn),作[△ABE]的外接圓,該圓與[DB]延長線的交點(diǎn),即為[F]點(diǎn),所以,一旦[E]點(diǎn)被確定下來,[F]點(diǎn)也就相應(yīng)地被確定下來。反過來,我們也可以在[DB]的延長線上取點(diǎn)[F],作[△ABE]的外接圓與[BC]延長線的交點(diǎn)[E]。
由此,我們可以以[BE]的長度為橫坐標(biāo),[BF]的長度為縱坐標(biāo),作點(diǎn),并追蹤該點(diǎn),不難發(fā)現(xiàn),其軌跡是斜率為1的直線(如上圖),所以[BE-BF]為常數(shù)。若同時(shí)測量[OB]的長度,可以發(fā)現(xiàn),[BE-BF]=[2OB].
在考試時(shí),學(xué)生是沒有動態(tài)幾何軟件可看的,如何輔助他們探究[BE]與[OB]的關(guān)系呢?筆者認(rèn)為,可以采用列表的方法給學(xué)生提供如下一些測量數(shù)據(jù):
[序列 [BE] [BF] [OB] S1 5.04 0.92 2.06 S2 5.54 1.42 2.06 S3 6.04 1.92 2.06 S4 6.54 1.92 2.31 S5 7.04 1.92 2.56 ]
表中前三組數(shù)據(jù)中[OB]的值是一樣的,所以學(xué)生只用觀察[BE]和[BF]的改變,從[S1]到[S2],從[S2]到[S3],[BE]均增加了0.5,而[BF]也相應(yīng)地增加了0.5,我們可以猜想[BE]和[BF]之間是一次函數(shù)關(guān)系,而且系數(shù)比應(yīng)該是1;而后三組數(shù)據(jù)中的[BF]的值是一樣的,所以學(xué)生只用觀察[BE]和[OB]的改變,從[S3]到[S4],從[S4]到[S5],都是[BE]增加了0.5,而[OB]增加了0.25,我們可以猜想[BE]和[OB]之間是一次函數(shù)關(guān)系,而且系數(shù)比應(yīng)該是1:2。至此,學(xué)生可以得出[BE]=[BE+b1]、[BE=2OB+b2](其中[b1]、[b2]為待確定的常數(shù))。最后,學(xué)生可以選第一組數(shù)據(jù),得到三條線段之間的關(guān)系:[BE=BF+2OB],并代入后面的幾組數(shù)據(jù)中進(jìn)行檢驗(yàn)。
有了動態(tài)幾何軟件以后,我們可以通過建立函數(shù)關(guān)系對要解決的問題進(jìn)行探究。但在考試的情況下,如何呈現(xiàn)類似的信息呢?我們可以利用數(shù)表,讓學(xué)生觀察數(shù)表中量與量之間的關(guān)系,做簡單的數(shù)學(xué)建模。
對學(xué)生來說,建立函數(shù)常見的三種表達(dá)形式之間的聯(lián)系是一大困難,學(xué)生較習(xí)慣于解析式表征,而不太熟悉數(shù)表和圖象表征。這樣的問題設(shè)計(jì),可以幫助學(xué)生從不同的角度認(rèn)識一次函數(shù)的兩個(gè)量之間的關(guān)系。當(dāng)然,這里實(shí)際上是一個(gè)二元函數(shù),考慮它們之間的關(guān)系時(shí),可以把一個(gè)量(如[OB])當(dāng)作已知的,單獨(dú)探討[BE]和[BF]之間的關(guān)系,這也是數(shù)學(xué)中處理復(fù)雜問題的常用方法。
(作者單位:江春蓮, 澳門大學(xué)教育學(xué)院;柳芳,深圳市深圳中學(xué))
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