數(shù)學(xué)家奧加涅相說過:“很多習(xí)題潛藏著進(jìn)一步擴(kuò)展其數(shù)學(xué)功能的可行性.\"在中考備考階段,基于“后建構(gòu)課堂”對(duì)教材習(xí)題整體建構(gòu)進(jìn)行二次開發(fā),在揭示知識(shí)關(guān)聯(lián)的同時(shí)培養(yǎng)求異思維.下面以人教版八年級(jí)下冊(cè)第69頁第14題為例,以正方形為背景,打亂原有順序,重新建立知識(shí)體系,融合GeoGebra動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)軟件功能,探索圖形構(gòu)造,尋找通性通法,以讀者.
1原題呈現(xiàn)
如圖1,四邊形ABCD是正 方形,點(diǎn) E 是邊 B C 的中點(diǎn), ,且 E F 交正方形外 角的平分線 C F 于點(diǎn) F
求證: A E=E F .
2解法探析
2.1視角1:基于截長補(bǔ)短法構(gòu)造全等
證法1:如圖2,取 A B 的中點(diǎn) G ,連接 E G ,得 A G=B G= B E=E C ,則 ∠ A G E=∠ E C F= .因?yàn)?
所以∠ B A E=∠ C E F ,從而△ECFΔ A G E ,故 A E=E F .
證法2:如圖3,延長 A E 至點(diǎn) G ,使 A E=G E ,連接 C G ,易證 及
三點(diǎn)共線.取 C G 的中點(diǎn) H ,連接 E H ,易證 Δ C E F?Δ H G E ,從而可得A E=E F .
2.2視角2:基于旋轉(zhuǎn)構(gòu)造全等
證法3:如圖4,連接 A C ,把 Δ E C F 繞點(diǎn) E 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) , 顯然 ∠ A E G=∠ F E C E G=E C ,
,所以
,故
.
證法4:如圖5,連接 A C ,把Δ E C F 繞點(diǎn) c 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,得 Δ E C F?Δ H C G ,所以 E F= H G,∠ C E H=∠ C H E=∠ B A C=
∠ C F E=∠ C G H. 因?yàn)?C F 是正方形 A B C D 外角的平分線,∠ C H G=∠ C E F=∠ B A E ,所以∠ C F E=∠ C G H=∠ C A E=∠ E H G ,所以AE//G H,A G//E H ,即四邊形AEHG是平行四邊形,故A E=H G=E F
證法5:如圖6,把 Δ E C F 繞 D點(diǎn) c 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,得 Δ E C F? HΔ H C G ,所以 H G=E F , ∠ F= ∠ G .連接 A H ,易證 Δ A B E? BEΔ A D H ,所以可得 A E=A H ,∠ B A E=∠ D A H=∠ C E F 連圖6接 A C ,知 A,C,G 三點(diǎn)共線,
,從而可證 ∠ G A H=∠ E F C=∠ G ,即A H=H G ,故 A E=E F
證法6:如圖7,把 Δ A B E 繞點(diǎn) B 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,得
Δ C B G ,則 B G=B E , ∠ B A E= ∠ B C G=∠ C E F ,所以 E F//C G ,易證
,所以 C F//G E ,即四邊形GCFE是平行四邊形,所以 C G=E F ,故A E=E F
證法7:如圖8,連接 A C ,把 E C 繞點(diǎn) E 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,連接 G C ,顯然 G,C,F(xiàn) 三點(diǎn)共線,且 ∠ A C E=∠ F G E , ∠ A E C= ∠ F E G ,從而 Δ A E C?Δ F E G , 故
.
證法8:如圖9,把△ABE繞 點(diǎn) E 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,則可得 B E=G E ∠ B=∠ G,∠ A E B= ∠ G E F ,從而 Δ A B E? F G E ,故 A E=E F
證法9:參看圖3,把ABE繞點(diǎn) E 旋轉(zhuǎn) ,與 證法2雷同.
2.3視角3:基于翻折構(gòu)造全等
證法10:如圖10,把△ECF沿 E C 翻折得 ,所以 E F=E G ∠ F=∠ G 連接A C ,知 A,C,G 三點(diǎn)共線.又知∠ B A E=∠ C E F ,易證 ∠ G= ∠ E A G=∠ E F C ,從而 A E= E G ,故 A E=E F
證法11:如圖11,把 Δ A B E 沿 B E 翻折得 Δ A B E?Δ G B E ,所以可得 A E=E G , ∠ G A E= ∠ A G E .連接 G C ,知 點(diǎn)共線, ∠ B G C=∠ B C G 由 C F 是正方形 A B C D 外角的平分線及∠ B A E=∠ C E F ,易證 ∠ E G C= ∠ E F G ,從而 E G=E F ,故
2.4視角4:基于一線三垂直構(gòu)造相似三角形
證法12:如圖12,過點(diǎn) F 作F G⊥ B C ,垂足為 G ,由一線三垂直可證 Δ A B E~Δ E G F .由 C F 是正方形 A B C D 外角平分線知G F=G C 設(shè) B E=E C=α , G F=
G C=b ,則有 b:(a+b)=a:2a ,整理得 a=b ,從而 ,故 A E=E F .
2.5視角5:基于三角函數(shù)建立方程
證法13:參看圖12,設(shè) B E=E C=a , G F=G C= b ,由 tan∠F E G=tan∠B A E ,得 b:(a+b)=a:2a ,整理得 a=b ,易證 ,故 A E=E F
2.6視角6:基于勾股定理構(gòu)造直角三角形
證法14:如圖13,連接 A F ,過點(diǎn) F 構(gòu)造矩形CDHG.設(shè)B E=E C=a , G F=G C=b .在RtΔ A B E 中,
;在 RtΔ E G F 中,
;在 RtΔ A F H 中,
所以,在 RtΔ A E F 中,有
,整理得 a=b ,易證 Δ A B E≌ Δ E G F ,故 A E=E F
2.7視角7:構(gòu)造輔助圓
證法15:如圖14,連接 A C ,得 ,所以 A,E ,C,F(xiàn) 四點(diǎn)共圓.連接 A F ,知 ∠ A F E=
,所以
,故
A E=E F
2.8視角8:基于建系法構(gòu)建函數(shù)關(guān)系式
證法16:建立如圖15所
示的平面直角坐標(biāo)系,設(shè)
E(1,0),A(0,2),C(2,0) ,易
求得直線 A E 的解析式為 y=
-2x+2 ,進(jìn)一步可得直線
EF 的解析式為y= ·
由 C F 是正方形ABCD的外角平分線,可求得直線C F 的解析式為 ,將其與
聯(lián)立可得 x=3,y=1 ,所以 A B=E G=2,B E=G F=1 ,從而由勾股定理得 A E=E F .
3一題多變,培養(yǎng)求異思維
借助GeoGebra的強(qiáng)大功能,對(duì)習(xí)題進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兪脚c拓展,培養(yǎng)學(xué)生的求異思維.
變式1觀察圖 16~18 ,在直線BC上拖動(dòng)點(diǎn) E 時(shí),結(jié)論 A E=E F 還成立嗎?
變式2觀察圖 19~21 ,圖中 Δ A B C ,五邊形A B C D G ,六邊形 A B C D G H 均為正多邊形,在直線B C 上拖動(dòng)點(diǎn) E 時(shí),結(jié)論 A E=E F 還成立嗎?
變式3如圖22,連接 A F , A C , Δ A B E 與Δ A C F 有什么關(guān)系?
變式4如圖23,連接 A F ,交 C D 于點(diǎn) H ,連接E H ,則 E H,B E,D H 之間有什么數(shù)量關(guān)系?
4從三個(gè)視角反思教材習(xí)題的挖掘價(jià)值
(1)減負(fù)提質(zhì)視角
“雙減”政策以減輕學(xué)生過重的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)為核心,旨在減負(fù)提質(zhì),這就需要初中數(shù)學(xué)教師要注重對(duì)教材資源的拓展和利用.縱觀近兩年全國各省市的中考試題,均依標(biāo)命制,圍繞教材選題,很大一部分題目都是依據(jù)教材例題、習(xí)題進(jìn)行改編、拓展,往往體現(xiàn)“源于教材、高于教材”,設(shè)題堅(jiān)持通性通法,解答往往一題多解,既可以利用代數(shù)方法,又可以借助幾何方法.因此,教師既要領(lǐng)悟教材的編寫意圖和設(shè)計(jì)導(dǎo)向,又要聚焦自己所在區(qū)域數(shù)學(xué)命題現(xiàn)狀,厘清教材經(jīng)典例題、習(xí)題與中考試題的關(guān)聯(lián).為了落實(shí)新課標(biāo)及“雙減”政策,今后全國各省市的中考題將會(huì)深度挖掘教材例題、習(xí)題,因此一線教師要回歸教材,有針對(duì)性地訓(xùn)練,避免把教材打人“冷宮”而大量購買教輔資料盲目刷題,增加師生及學(xué)生家庭負(fù)擔(dān).
(2)培養(yǎng)求異思維視角
數(shù)學(xué)是思維的科學(xué),數(shù)學(xué)育人的重心在于培養(yǎng)人的思維,若思維得不到發(fā)展,核心素養(yǎng)則無從談起.上述習(xí)題通過一題多解、變式、延伸拓展等架構(gòu)了新舊知識(shí)之間的關(guān)聯(lián),探索圖形構(gòu)造,在解題過程中讓學(xué)生“知其然,還知其所以然”,進(jìn)而形成自己的思維經(jīng)驗(yàn)與思維方法,培養(yǎng)求異思維.“教師要利用實(shí)例對(duì)教材中反映出的數(shù)學(xué)方法加以滲透、解釋和總結(jié)歸納,從而提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)思想方法的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法解決問題的能力.”因此,教師要善于借助微實(shí)踐活動(dòng)或GeoGebra數(shù)學(xué)軟件,把教材例題中能培養(yǎng)求異思維的數(shù)學(xué)歷史、數(shù)學(xué)案例、數(shù)學(xué)美等充分挖掘出來展示給學(xué)生,激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力,引導(dǎo)學(xué)生從不同角視角切人,通過一題多解教學(xué)培養(yǎng)求異思維.
(3)中考備考視角
“后建構(gòu)課堂”指的是在新認(rèn)知情景中重組或再構(gòu)學(xué)生已有知識(shí)基礎(chǔ),局部深人,以達(dá)到重建新的更為完整的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的課堂教學(xué).在中考備考階段,教材例題、習(xí)題教學(xué)需要打亂原有順序重新建構(gòu),這種教學(xué)方式利用“后建構(gòu)課堂”來實(shí)施是不二選擇,比如上述習(xí)題就是通過模型、幾何變換等將三角形、四邊形、圓、函數(shù)有機(jī)串聯(lián)在一起,把知識(shí)點(diǎn)串成線、織成網(wǎng),通過重新建構(gòu)知識(shí)體系找到“蘑菇圈”教師在中考備考時(shí)要把教材例題、習(xí)題的價(jià)值充分挖掘出來,實(shí)現(xiàn)一題牽百題,一題多解,多題一解,融合“四基”\"四能”發(fā)展核心素養(yǎng).