摘 要:本文主要闡述了立體幾何入門教學(xué)的建議與方法:過畫圖、識圖關(guān),培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力;過符號關(guān),讓學(xué)生學(xué)會用符號說話;過表達(dá)關(guān),把證明思路準(zhǔn)確地寫出來。
關(guān)鍵詞:立體幾何;圖形;符號;表達(dá)
從平面幾何到立體幾何,從研究平面上的圖形關(guān)系到研究空間的圖形關(guān)系,從形象思維到主要依靠抽象思維,學(xué)生對這種轉(zhuǎn)變大都不習(xí)慣,需要一個逐步適應(yīng)的過程。初學(xué)立體幾何時,學(xué)生普遍感到困難,主要原因有:⑴缺乏空間觀念。不理解立體圖形,不能清晰地區(qū)別立體圖形與平面圖形。⑵知識的混淆。受平面幾何的影響,學(xué)生容易把平面幾何的定理套用于立體幾何中,甚至立體幾何中的定理也會混淆。⑶對定理、定義機(jī)械記憶,而不會應(yīng)用。
鑒于以上原因,教師在此不能急于求成、單純追求教學(xué)進(jìn)度,而需適當(dāng)?shù)胤怕M(jìn)度,降低起點要求,抓好入門訓(xùn)練,等學(xué)生基本適應(yīng)后再逐步加深加快,效果會更理想。那么如何抓立體幾何入門教學(xué)呢?筆者在此談一談自己粗淺的想法和做法。
一、過畫圖、識圖關(guān),培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力
立體幾何的學(xué)習(xí)始終離不開圖形,理解圖形對于立體幾何的學(xué)習(xí)起到至關(guān)重要的作用,而畫圖、識圖的實質(zhì),就是空間想象能力的再現(xiàn)。如果學(xué)生能看懂直觀圖所反映的真實現(xiàn)象,或能畫出文字符號所反映的立體圖形,就達(dá)到了我們的要求。這大體上可以分為四個階段:
1.運(yùn)用實物模型,直觀地反映立體圖形
如:⑴準(zhǔn)備幾張硬紙板、幾只鉛筆、一個立方體框架,便于直觀地研究出直線與平面以及正方體中各條線段的關(guān)系。⑵也可以書本、硬紙板等為例,如兩張硬紙板構(gòu)成的相交平面,并畫出圖形。⑶反過來再由畫出的相交平面,判定兩張硬紙板的位置關(guān)系。
2.離開模型,鍛煉空間想象能力,形成觀念系統(tǒng)化
⑴學(xué)會用圖形表示定理、公理;反過來會將定理、公理用圖形表示。如公理3,線面平行的判定定理,線面平行的性質(zhì)定理,三垂線定理。
⑵學(xué)會直接由題意畫圖。如:已知直線a、b異面,直線c與a平行且與直線b不相交,求證:直線b與直線a異面。關(guān)鍵要把直線a、b異面在圖上直觀地表示出來,可借助平面為參照物。
3.增強(qiáng)構(gòu)象能力和識圖能力
排除平面幾何的干擾,找出圖形的真正意義。例:如圖1,直線AB、CD,與面α交于C、B兩點,與面β于A、D兩點,α⊥β,判斷這兩條線是否一定相交。
分析:不一定相交。只有當(dāng)AD∥BC時,AB與CD相交。而當(dāng)AD與BC異面時,AB與CD不相交。
4.研究圖形組成的元素,深刻理解圖形內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性,從中找出相互關(guān)系
例:如圖2,在正方體中,過面BC上一點P,做一直線與AP垂直。
從圖形分析,連結(jié)BP,AB⊥面BC,而AP是面BC的斜線,BP為斜線AP在面BC上的射影,由三垂線定理可知,只要在面BC上過點P作一直線垂直于BP即可。
二、過符號關(guān),讓學(xué)生學(xué)會用符號說話
立體幾何有自己特殊的語言,就是用圖形和符號“說話”,學(xué)生只有將普通語言翻譯成幾何語言,才能解決問題。
1.用符號表達(dá)普通語言
首先掌握立體幾何語言體系,大寫字母A、B、C……表示點,小寫字母a、b、c……表示直線,α、β、γ……表示面,以及表示位置關(guān)系的符號∥、⊥、∩……其次學(xué)會把這些符號串起來。如“點A在平面α外且在與α平行的直線a上”,用符號表達(dá)即表達(dá)三點意思:A在α外為A?埸α;A在a上為A∈a;a與α平行為a∥α.切勿漏寫。
2.用符號表示定理
如線面平行的判定定理,先用圖形表達(dá),然后用符號“翻譯”過來:a?埭α,b?奐α,a∥b?圯a∥α.這種符號表達(dá),抓住了定理中條件和結(jié)論的實質(zhì),簡化了定理,也便于記憶和應(yīng)用。證題中定理的應(yīng)用、定理書寫的表達(dá),用的就是符號語言,所以符號的表達(dá)對證題至關(guān)重要。
3.用符號將題意“翻譯”過來
如:a、b為異面直線,過直線a與b平行的平面α,必與經(jīng)過直線b與a平行的平面β平行。分析條件:a、b為異面直線;α過直線a;α與b平行;β經(jīng)過直線b;β與a平行。結(jié)論:α與β平行。因此可“翻譯”為:a、b異面,a?奐α,b∥α,b?奐β,a∥β?圯α∥β.經(jīng)常這樣訓(xùn)練的好處是:學(xué)生以后在解題中,一看到題意,馬上能寫出已知、求證。
4.用符號描述位置關(guān)系
掌握點線面位置關(guān)系圖形的畫法,并學(xué)會用符號描述。如a?奐α,a∥α,a∩α=A,a⊥α.符號是架起普通語言與圖形的橋梁,提學(xué)生得符號語言的表達(dá)能力,對幾何的學(xué)習(xí)將有很大的幫助。
三、過表達(dá)關(guān),把證明思路準(zhǔn)確地寫出來
1.定理的表達(dá)式
證明的表達(dá)式與定理的表達(dá)式是相對應(yīng)的,在證題中應(yīng)用定理的實質(zhì),其實是一個“對號”的問題,證題(上接第23頁)中的條件與定理中的條件要相對應(yīng)、相符合,如能“對上號”,證題將勢如破竹。
2.證明出來后還需要把思路準(zhǔn)確地寫出來
如:已知平面α與平面β交于直線c,直線a、b分別在平面α、β內(nèi),且a∥b,求證:a∥b∥c.分析:把公理“對號入座”,線線平行(已知)線面平行線線平行(求證),第一步推理用到“直線與平面平行的判定定理”,第二步推理用到“直線與平面平行的性質(zhì)定理”,第三步推理用到“公理4”。
以上是筆者根據(jù)教學(xué)實踐,結(jié)合親身感受提出的一點粗知拙見,旨在拋磚引玉,為學(xué)生更好地學(xué)習(xí)立體幾何打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
李春明.學(xué)好立體幾何的訣竅[M].北京:教育科學(xué)出版社,1993.