【中圖分類號(hào)】G633.6 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009(2025)23-0059-04
【作者簡(jiǎn)介】,黨支部書記兼校長(zhǎng),高級(jí)教師,江蘇省數(shù)學(xué)特級(jí)教師。
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”明確提出:“通過(guò)合適的主題整合教學(xué)內(nèi)容,幫助學(xué)生學(xué)會(huì)用整體的、聯(lián)系的、發(fā)展的眼光看問(wèn)題,形成科學(xué)的思維習(xí)慣,發(fā)展核心素養(yǎng)。\"因此,教師需要從整體上把握教材,理解教材內(nèi)容的前后聯(lián)系,將有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)串聯(lián),有針對(duì)性地系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng),強(qiáng)化對(duì)數(shù)學(xué)本質(zhì)的理解,引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)概念、原理及性質(zhì)之間的聯(lián)系出發(fā),建立起有意義的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
蘇科版初中數(shù)學(xué)新教材將原屬于“圖形的變化”主題的內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化、重整,集中安排在七年級(jí)下冊(cè)的第9章《圖形的變換》。這種安排有助于學(xué)生理解三種變換(剛體運(yùn)動(dòng))的共性與特征,整體感悟圖形變換的思想方法。下面,筆者結(jié)合新課標(biāo)的具體要求,對(duì)蘇科版初中數(shù)學(xué)教材七年級(jí)下冊(cè)“平移”一節(jié)進(jìn)行內(nèi)容分析與提出教學(xué)建議。
一、“圖形的平移”內(nèi)容分析
1.“平移”的本質(zhì)分析
圖形的平移的實(shí)質(zhì)就是把一個(gè)圖形上的每一個(gè)點(diǎn)沿著一定方向平行移動(dòng)相同的距離。圖形的平移包含兩個(gè)要素:平移方向和平移距離。圖形平移的性質(zhì)有:(1)圖形的形狀與大小不變(全等);(2)對(duì)應(yīng)線段平行(或在同一直線上)且相等;(3)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線段平行(或在同一直線上)且相等;(4)圖形頂點(diǎn)字母排列順序的方向不變。
2.“平移”的新課標(biāo)要求
新課標(biāo)從內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求、教學(xué)提示三個(gè)方面對(duì)平移給出了具體要求。
內(nèi)容要求:通過(guò)具體實(shí)例認(rèn)識(shí)平移,探索它的基本性質(zhì),一個(gè)圖形和它經(jīng)過(guò)平移所得的圖形中,兩組對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線平行(或在同一條直線上)且相等;認(rèn)識(shí)并欣賞平移在自然界和現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用;運(yùn)用圖形的平移進(jìn)行圖案設(shè)計(jì)。
學(xué)業(yè)要求:理解平移這樣的圖形運(yùn)動(dòng),知道平移的基本特征,會(huì)用圖形的運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)、理解、表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界;發(fā)展幾何直觀和空間觀念。
教學(xué)提示:可通過(guò)信息技術(shù)的演示或?qū)嵨锏牟僮鳎寣W(xué)生感悟平移變化的基本特征,知道對(duì)變化的感知需要參照物,可借助參照物述說(shuō)圖形變化的基本特征;知道平移有一個(gè)基本性質(zhì),即圖形中任意兩點(diǎn)間的距離保持不變,夾角也保持不變。
3.“平移”教學(xué)內(nèi)容的安排
平移、軸對(duì)稱和旋轉(zhuǎn)是初中幾何的難點(diǎn),蘇科版舊教材中將這些內(nèi)容分散在七、八兩個(gè)年級(jí)學(xué)習(xí):“平移”的內(nèi)容安排在七下第7章《平面圖形的認(rèn)識(shí)(二)》的第3節(jié),“軸對(duì)稱”的內(nèi)容安排在八上全等三角形后,“旋轉(zhuǎn)\"的內(nèi)容安排在八下《中心對(duì)稱圖形—平行四邊形》的第1節(jié)。這樣的安排內(nèi)容分散,時(shí)間跨度長(zhǎng),缺乏整體性和系統(tǒng)性,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)無(wú)法感悟知識(shí)間的結(jié)構(gòu)性、關(guān)聯(lián)性,所掌握的知識(shí)是零散的,無(wú)法有效構(gòu)建完整的知識(shí)體系,不利于學(xué)生從運(yùn)動(dòng)變化的觀點(diǎn)研究圖形,更不能為后續(xù)運(yùn)用圖形變換的思想研究幾何圖形提供關(guān)聯(lián)的路徑。
在新教材中,“平移”是第9章《圖形的變換》的第一節(jié)課,也是章起始課,共2課時(shí)。第1課時(shí)先基于生活中的一些\"平行移動(dòng)\"現(xiàn)象描述平移的運(yùn)動(dòng)特征,再由平移三角板畫平行線的經(jīng)驗(yàn)得出平移的幾何特征,引出平移的定義,再由定義得到平移作為剛體運(yùn)動(dòng)的剛體屬性,同時(shí)強(qiáng)調(diào)對(duì)應(yīng)線段、對(duì)應(yīng)角的相等關(guān)系。第2課時(shí)討論平移特有的基本性質(zhì),即對(duì)應(yīng)點(diǎn)的方向和距離保持不變。利用平移的基本性質(zhì)一方面可以判斷方格紙背景下的兩個(gè)圖形是否可以看作平移變換的結(jié)果,也可以利用尺規(guī)作圖完成簡(jiǎn)單的平移過(guò)程。
二、“圖形的平移”教學(xué)建議
數(shù)學(xué)知識(shí)具有高度的系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化特征?!捌揭芢"章起始課教學(xué)應(yīng)該體現(xiàn)整體建構(gòu),培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維,讓學(xué)生理解從哪些方面對(duì)平移進(jìn)行研究,從而初步感知本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容,且能通過(guò)章起始課教學(xué),把將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容納入知識(shí)體系中思考,以便對(duì)平移有良好認(rèn)知,明確它的去向(應(yīng)用)。
1.從關(guān)注“畫\"的動(dòng)作到強(qiáng)調(diào)平移的運(yùn)動(dòng)特征
七年級(jí)學(xué)生對(duì)于用三角板畫平行線比較熟悉,但以前關(guān)注的是“畫”的動(dòng)作,并不強(qiáng)調(diào)平移是有方向和距離的。那如何讓學(xué)生在直觀經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成平移的概念?在學(xué)生畫平行線時(shí),教師可以提問(wèn):若把這個(gè)直尺拿走,在平面上“移動(dòng)”一塊三角板,一定能保證這樣的移動(dòng)是“平移\"嗎?從而讓學(xué)生明白,直尺起的作用不僅是畫線,更重要的是確定三角板移動(dòng)的\"方向”,即這條直線的方向。教材中把畫平行線這個(gè)活動(dòng)作為一個(gè)中間的過(guò)程,就是為了讓學(xué)生經(jīng)歷從現(xiàn)實(shí)到數(shù)學(xué)的圖形之間的一個(gè)過(guò)程。
2.在平移概念的建構(gòu)過(guò)程中突出基本概念與基本技能
平移概念教學(xué)的關(guān)鍵是讓學(xué)生會(huì)從數(shù)學(xué)的角度去研究圖形變換。在概念形成上,新教材的定義和舊版本是不同的。新教材中平移概念的引出是依據(jù)圖形的變換本身來(lái)進(jìn)行的,因此這里的平移是指兩個(gè)圖形之間的一種變換關(guān)系。另外,平移概念的難點(diǎn)主要在于“平行移動(dòng)”時(shí)它是既有方向的,也有距離的。因此,在畫平行線的過(guò)程中,教師要重點(diǎn)讓學(xué)生關(guān)注三角板的運(yùn)動(dòng)特征:哪些位置(或數(shù)量)數(shù)量關(guān)系發(fā)生了變化?哪些沒(méi)有發(fā)生變化?為此,教師可以畫出三角板“平行移動(dòng)\"前后的兩個(gè)不同位置,并找出各種對(duì)應(yīng)關(guān)系,如 ΔABC 和 ΔA′B′C′ 對(duì)應(yīng),點(diǎn)A與點(diǎn) A′ 對(duì)應(yīng),線段 AB 與線段 A′B′ 對(duì)應(yīng), ∠ABC 和 ∠A′B′C′ 對(duì)應(yīng)等。
3.在平移概念的鞏固中訓(xùn)練學(xué)生規(guī)范表達(dá)數(shù)學(xué)語(yǔ)言
為了加強(qiáng)平移、軸對(duì)稱、旋轉(zhuǎn)三者之間的聯(lián)系,新教材設(shè)計(jì)了一些統(tǒng)一的背景,使學(xué)生初步嘗試同一個(gè)問(wèn)題的不同處理方式,感悟不同變換之間的聯(lián)系。例如,在得出平移的定義后,教材選用了以下一個(gè)圖形(如圖1):哪些三角形可以由△ABC平移得到?寫出平移后的對(duì)應(yīng)點(diǎn)、對(duì)應(yīng)邊和對(duì)應(yīng)角。
對(duì)圖1的研究貫穿后續(xù)軸對(duì)稱、旋轉(zhuǎn)的教學(xué)。教材用這樣一個(gè)一以貫之的圖,一方面是讓學(xué)生感悟同一個(gè)對(duì)象用不同的視角來(lái)觀察會(huì)得到不同的結(jié)果;另一方面,則讓學(xué)生體會(huì)三種變換之間的內(nèi)在聯(lián)系。
怎么去描述這個(gè)平移的幾種路徑?不僅要讓學(xué)生知道平移,而且要把它講明白、寫清楚,會(huì)用合適的數(shù)學(xué)語(yǔ)言去表達(dá)。這就要求學(xué)生先要給圖形標(biāo)識(shí)字母,并且能夠表示出平移的方向和距離,快速找出與 ΔABC 對(duì)應(yīng)的三角形,以及與點(diǎn) A,B,C 對(duì)應(yīng)的點(diǎn)和對(duì)應(yīng)邊、對(duì)應(yīng)角,并關(guān)注字母符號(hào)的推理價(jià)值:如圖2, ΔABC 與ΔEAD 對(duì)應(yīng),即可推出點(diǎn) A 與 E 對(duì)應(yīng), AC 與 ED 是對(duì)應(yīng)線段,逐步養(yǎng)成按照對(duì)應(yīng)點(diǎn)標(biāo)記對(duì)應(yīng)三角形的好習(xí)慣。當(dāng)然,后續(xù)還可以就四邊形等的組合圖形進(jìn)行類似研究。
(圖1)
(圖2)
教材設(shè)計(jì)這樣一個(gè)活動(dòng)的目的就是讓學(xué)生知道在初中幾何研究圖形的時(shí)候,首先要會(huì)進(jìn)行標(biāo)記,其次要講明白、寫清楚,學(xué)會(huì)用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)語(yǔ)言去表達(dá)圖形,而不只是停留在小學(xué)階段的觀察。
4.在例習(xí)題中探求平移的基本性質(zhì)
教材例題延續(xù)小學(xué)階段用的方格紙,研究基本的圖形之間的變換規(guī)律。其主要目的是讓學(xué)生作圖比較方便,同時(shí)也有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)平移的基本性質(zhì)。這里借助方格紙?zhí)骄科揭频男再|(zhì),不能仍停留在小學(xué)階段對(duì)簡(jiǎn)單平移現(xiàn)象的欣賞和簡(jiǎn)單圖形的平移作圖,而是要基于對(duì)基本幾何圖形的平移的分析、歸納,得到平移的基本性質(zhì),同時(shí)讓學(xué)生明白:圖形的變換就是對(duì)圖形的整體進(jìn)行操作,對(duì)應(yīng)圖形之間的關(guān)系(位置和數(shù)量)都由某些點(diǎn)完全確定。
如圖3,要畫出 ΔABC 平移后的 ΔA′B′C′ 關(guān)鍵是找到三個(gè)頂點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn),找對(duì)應(yīng)點(diǎn)的依據(jù)便是平移的定義。圖中的線段 AA′ 已經(jīng)指明了平移的方向和距離,借助方格紙,可讓學(xué)生用不同方法找到分別以 B,C 為端點(diǎn)的,平行且等于 AA′ 的線段,即可確定對(duì)應(yīng)點(diǎn) B′,C′ 。
(圖3)
在此基礎(chǔ)上,教師可以讓學(xué)生繼續(xù)思考:
問(wèn)題1在圖3中,對(duì)應(yīng)點(diǎn)的平移方向是否都與 AA′ 相同?如何用符號(hào)語(yǔ)言表示相同的平移方向?平移的距離與 AA′ 的長(zhǎng)度一樣嗎?如何用符號(hào)語(yǔ)言表達(dá)?
問(wèn)題1的關(guān)鍵是讓學(xué)生通過(guò)觀察,運(yùn)用直尺、三角板等工具進(jìn)行驗(yàn)證。操作是發(fā)展學(xué)生空間觀念的重要手段。同時(shí),把平移的方向用數(shù)學(xué)語(yǔ)言(符號(hào))轉(zhuǎn)化為平行線段,平移的距離用數(shù)學(xué)語(yǔ)言(符號(hào))轉(zhuǎn)化為平行線段的長(zhǎng)度,為后面尺規(guī)作平移圖形做準(zhǔn)備。隨后再進(jìn)行交流、總結(jié),得出平移變換的特征,即平移的基本性質(zhì)。
問(wèn)題2隱藏圖3中的方格紙,平移線段AB,使點(diǎn) A 移到點(diǎn) A′ 的位置,畫出平移后的線段。
沒(méi)有了方格紙搭設(shè)的“腳手架”,原先觀察后直接找的方法不能用了。問(wèn)題2的關(guān)鍵是會(huì)運(yùn)用平移的性質(zhì)畫出符合題設(shè)條件的圖形,這是平移變換基本性質(zhì)的應(yīng)用,其難點(diǎn)是如何運(yùn)用基本性質(zhì)確定點(diǎn) B′ 的位置。同時(shí),這里畫一條線段平移后的對(duì)應(yīng)線段,是后續(xù)畫平移圖形的基本步驟
問(wèn)題3設(shè)點(diǎn) D 為線段 AB 的中點(diǎn),線段AB平移到 A′B′ 后,點(diǎn) D 的對(duì)應(yīng)點(diǎn)是哪一個(gè)點(diǎn)?
問(wèn)題3旨在強(qiáng)化學(xué)生對(duì)圖形變換是剛體變換的理解,特別是“對(duì)應(yīng)點(diǎn)”的理解:圖形上的每一個(gè)點(diǎn)都可以在對(duì)應(yīng)圖形上找到唯一的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。當(dāng)然也可以找其他一些特殊的等分點(diǎn)。
新教材在例習(xí)題設(shè)置上是有梯度的,目的是讓學(xué)生在難度不斷提升的活動(dòng)中鞏固對(duì)平移概念的理解,再應(yīng)用平移概念及基本性質(zhì)去畫圖。在根據(jù)性質(zhì)畫圖的時(shí)候需要學(xué)生標(biāo)出平移的方向和距離,學(xué)會(huì)從圖形運(yùn)動(dòng)角度去認(rèn)識(shí)、理解、表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界,會(huì)從數(shù)學(xué)的角度觀察生活中的圖形,感悟數(shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值,發(fā)展幾何直觀和空間觀念。
5.在教學(xué)小結(jié)中指明研究幾何變換的一般路徑和方法
平移是學(xué)生在初中遇到的第一個(gè)幾何變換,新教材把它分為兩個(gè)課時(shí)內(nèi)容,目的是告訴學(xué)生研究幾何變換的一般路徑和方法,也是為后續(xù)兩個(gè)變換“打樣”。因此,小結(jié)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生回顧、總結(jié)整個(gè)研究思路:
現(xiàn)實(shí)或生活情境中抽象出幾何對(duì)象(如圖形運(yùn)動(dòng)和變換)一根據(jù)幾何研究對(duì)象的特征歸納出相關(guān)概念(如平移定義)一由定義出發(fā)進(jìn)行實(shí)踐操作、探究發(fā)現(xiàn)其基本性質(zhì)一應(yīng)用定義和性質(zhì)解決相關(guān)問(wèn)題,這是學(xué)習(xí)圖形變換或幾何研究的一般方法和路徑。同時(shí)知道平移的兩類性質(zhì):一是剛體運(yùn)動(dòng)的共性(由定義得到),二是平移的特性(基本性質(zhì))。
蘇科版新教材集中學(xué)習(xí)平移、軸對(duì)稱、旋轉(zhuǎn),主要是幫助學(xué)生更好地理解平移、軸對(duì)稱和旋轉(zhuǎn)的共性與特性,也為后續(xù)的幾何學(xué)習(xí)提供更多從變換視角觀察、思考和表達(dá)圖形及其性質(zhì)的機(jī)會(huì),使學(xué)生逐步理解變換的思想方法。同時(shí),平移、軸對(duì)稱和旋轉(zhuǎn)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)與教學(xué)要求基本類似,學(xué)生在學(xué)習(xí)了平移的內(nèi)容后,可以借助類比和遷移順利進(jìn)行后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)??傊?,通過(guò)本章的學(xué)習(xí),讓學(xué)生整體感悟圖形變換的思想方法,關(guān)注知識(shí)間的內(nèi)在邏輯,通過(guò)類比尋找關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)的遷移。
【參考文獻(xiàn)】
[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)[S].北京:北京師范大學(xué)出版社,2022.
助理編輯:王一民