几何直观主要是指利用图形描述与分析问题
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几何直观主要是指利用图形描述和分析问题,借助几何直观,可以把复杂的数学问题,变得简明、形象,有助于探索解决问题的思路,预测结果。几何直观可以帮助学生直观的理解数学,用最通俗的话说几何直观,就是看图想事,看图说理,就是几何直观。引用希尔伯特写的一本书《直观几何》中谈到的几个基本观点:(1)图形可以帮助刻画和描述问题,一旦用图形把一个问题描述清楚,就有可能使这个问题变得直观、简单;(2)图形可以帮助发现、寻找解决问题的思路。(3)图形可以帮助表述一些结果,可以帮助记忆一些结果。
根据自己多年的教学实践,下面谈谈自己在教学活动中如何培养学生的空间观念与几何直观:
一、学生空间想象力的培养
1、联系现实生活,加强形象直观
几何图形来源于现实生活,教学过程中利用学生身边的、熟悉的生活素材,抽象出几何的基本图形,帮助学生理解数学、应用数学。
例如:在学习数轴时,第一步,让两个学生背靠背站着,然后向相反方向走;第二歩,让学生观察手中的温度计;从这些素材中引导学生抽象出数轴的概念;
又如:在学习梯子的倾斜程度时,让学生到课室外,动手摆放梯子(分组进行),分工合作,进行测量、画图、猜测、计算,归纳总结,抽象出直角三角形来研究梯子的倾斜程度;
又如:在测高课题的学习中,让学生测量旗杆的高度,一开始,学生觉得不可思议,这是不可能做到的事情,但学生来到旗杆下,进行观察后,提出不同的方案,最后敲定利用投影,抽象出两个相似的三角形来解决问题;
又如:在学习直线与圆的位置关系,圆与圆的位置关系时,让学生动手画圆,剪下来,比较观察,再通过多媒体演示,强化直观,从图形位置关系抽象出它们之间的数量关系。
又如:在“三线八角”的教学中,改变以往的说教,让学生在桌面上摆放三支笔,了解“八角”的名称与位置,然后抽象成几何图形,形成几何直观。
教学中应关注学生的基本生活经验和生活经历,注重引导学生把生活中对图形的感受与有关知识建立联系,在学生积极主动的参与学习中,引导学生通过亲自触摸、观察、测量、制作和实验,把视觉、听觉、触觉、动觉等协同起来,强有力地促进心理活动的内化,重视学生主动参与,获取对图形的认识,从而使学生掌握图形特征,形成空间观念。
2、加强文字语言、符号语言和图形语言等三种语言的互译的训练
在几何的教学中,训练学生用三种语言来表示所学的定理、公理、定义等;学生通过这样的训练,无论是空间想像能力,还是定理的理解与记忆都将得到较大的提高。在学习垂径定理时,要求学生能根据图形用文字语言表达出来,不同的学生表达能力不一样,理解程度也不一样,在学生掌握到一定程度时,要求学生口述定理,根据文字画出图形,把定理利用图形转化为规范的数学语言,在表示的时候又将图形语言,转化成文字语言,进一步提高学生的空间想像能力,力求学生把定理以及图形留在大脑中。
3、加强观察比较训练,发展空间观念与几何直观。
突出几何形体与知识间的联系和对比,对于学生在比较中发展空间观念起到一定的搭桥作用。例如,在教学《探索三角形全等的条件之一》中,先让学生动手画图,根据自己的喜好画一个三角形,然后剪(撕)下来,与同桌或邻桌进行比较、叠合,看能不能重合,然后用学生45°的三角板与教师的进行对比,再用多媒体动态演示从直角三角形到一般三角形的叠合情况,学生通过动手操作、实物观察、动态演示的比较,探究出三角
形全等的条件之一,再从现实生活中抽象三角形图形,比如:桥梁、屋顶等来强化图形与知识之间联系,发展空间观念与几何直观。
4、加强迁移运用训练,深化空间观念与几何直观。
在初步形成概念的基础上,要重视知识的迁移运用,加深对知识的理解,完善几何形体的空间观念。例如,学习数轴后,利用数轴理解相反数、绝对值的概念,绝对值的几何意义,有理数的加减运算,利用数轴直观刻画圆与圆的五种位置关系和数量关系;
又如:在学习直线的平移后,学生已经有一定的空间观念和几何直观,这种平移的概念学生很容易迁移到抛物线的平移,并落实到解决实际问题当中。在复习待定系数法求二次函数的解析式时,我出了这样一道题“已知抛物线经过以下三点,A(6,4),B (2,4),C(1,2),求抛物线的解析式”,我在巡视过程中,学生都用一般形式来求,当我准备布置下一道题时,有一个学生举手说:“老师,我还可以这样解:把三个点下移4个单位,用交点式来解,解出来后再上移4个单位就可以了。”从学生的回答可以肯定学生的空间观念与几何直观已经得到了深化。
这样通过知识的迁移运用训练中,既加强了几何形体与实际生活的联系,提高了学生解决问题的能力,又深化了学生的空间观念和几何直观。
培养学生的空间观念和几何直观,不是一朝一夕的事,在教学中,应根据学生的认识规律,采用多种教学手段,教学方法,引导学生运用多种感官积极主动地参与到教学中来,协调活动,使具体事物的形象在头脑中得到全面的反映,以促使学生对几何形体有深刻的认识,这样才能更有效地培养学生的空间观念和几何直观。
二、学生的几何证明和推理能力的培养
推理是数学的基本思维方式,一般包括合情推理和演绎推理,演绎推理是从已知的事实出发,按照一些确定的规则,然后进行逻辑的推理,进行证明和计算。换句话说,
从思维形式的角度,是从一般到特殊的过程,在几何的证明当中,实际上都是这样一种推理形式。合情推理是从已有的事实出发,凭着一些经验、直觉,通过归纳和类比等等这样一些形式,来进行推断,来获得一些可能性结论这样一种思维方式。和演绎推理不一样的是从特殊到一般这样一种推理,所以合情推理得到的结论,知道不一定是对的,通常可能称之为猜想、推测,是一个可能性结论。但是合情推理在数学整个发展过程当中,包括在学生学习数学和今后的未来的社会生产实践和生活当中,都是特别重要的。在教学实践中可以从以下几方面进行:
1、重视概念教学。
概念是解题的灵魂,是推理的依据。例如:分式的概念学生理解不到位,就误把 x 当成分式;平方根的概念理解不到位,遇到“已知一个正数的平方根为2x+3和-x-4,则这个正数是。”没有办法解决。因此,在数学课堂的教学中,应重视概念的过关,为培养学生的推理能力打下坚实的基础。
2、抓好三种几何语言互化训练。
数学语言是在数学思维中产生和发展的,是数学思维不可缺少的重要工具。几何的基本语言形式有三种:图形语言;文字语言;符号语言。这三种语言在几何中是并存的,通常又是相互渗透和转化的。对几何图形的一般描述按“几何模型—图形—文字-符号”这种程序进行的。初学几何不仅要熟练地运用每一种语言,而且能根据解题或证明的需要,准确地将其中一种语言形式转换成其它语言形式。
在教学过程中,充分利用例题、习题的讲解中,训练学生第一步学会找关键词,关键数据,这些都是推理的最好依据;第二歩,根据关键词联想相关的概念、定理、公式等进行推理,把关键词转化为规范的数学语言,完成推理过程;第三歩,阅读推理过程,归纳总结推理的技巧,内化成解题的方法,然后教进行知识与方法的迁移,以达到提高分析问题和解决问题的综合能力。