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异分母分数加减运算是通过通分,统一计数单位,转化为同分母分数加减的过程,如何让学生深入理解该过程是教学的重、难点。实际教学中,很多教师常常运用折纸、画图等手工操作方式,或Flash、PPT等多媒体课件来辅助教学,但均存在着诸如操作性差、数学味淡、互动性弱等不足。本文试图通过用几何画板优化设计异分母分数相加的课件,弥补这些缺陷。下面是其基本原理与制作过程。
比例关系的转化:将分数分子、分母的比,转化为线段长度的比、圆及其内部扇形面积的比,通过拖动点改变线段长度进而改变分子、分母的大小,利用扇形面积在圆中所占比例表示分数的大小。
数与形的转化:将分数加法中数字的相加求和转化为图形面积的分割、变化、移动与合并,利用分割圆份数表示通分后的分母,利用扇形面积的合并表示相加求和。
通过圆的等分分割,将分子、分母的变化转化为扇形面积的变化;通过按钮的多元设置,将内隐的认知过程转化为外显可控的分步操作;通过简明清新的几何画板界面有效地减负增效,减少以往通过折纸画图等方式进行的烦琐操作;视觉上动态凸显图形图像,使异分母通分过程可视可感,利于学生深入理解和深度参与。
制作动点,设置参数
1 作以A为顶点的水平射线,在射线上取点B、C;以A为中心,将B、c缩放1/2至B’、c’,在线段AB’、AC’上取点D、E。
2 度量坐标距离BA、DA、CA、EA;设置精确度为“单位”;利用函数trunc,对度量值BA、DA、CA、EA取整,并设定其标签为a、b、c、d;计算ac、bc、ad、bc ad、a/360°、c/360°、ac/360°、a/360°·b、c/360°·d。
编辑算式,数字相加
利用文字工具,制作加法算式的分子分母、通分式、答案,并利用[编辑]|[操作类按钮]|[隐藏/显示]对其控制。
制作圆盘,演示通分
1 作圆FG,半径FH,分别将圆心F、圆FG、点H、线段FH平移,得到圆心I、点H2、线段IH2和圆心J、点H3、线段JH3。
2,标记角度ac/360°,将点H绕点F旋转ac/360°,得到点H1;选择点H、参数ac,按住Shift键,激活[变换][深度迭代]功能,将点H迭代到H1;选择线段FH在I、J两处的迭代像,按住Shift键,制作“显示分割圆”和“隐藏分割圆”按钮,如图1所示。
制作扇形,表示分数
1 作线段JK,将点K绕点J旋转a/360°,得到点K’;选择点K、参数a,按住Shift键,将点K迭代到K’;同理,作线段IL,将点L迭代到L’;选择线段JK、IL的迭代像,按住Shift键,制作“显示分数”和“隐藏分数”按钮。
2 将点H3绕点J旋转a/360°·b,得到点H4,构造以J为中心,从H3到H4的弧H3H4,选择弧H3H4,构造扇形内部H3H4;将点H2绕点I旋转c/360°·d,得到点H5再旋转,得到点H6;作以J为中心,从H5到H6的弧H5H6,选择弧H5H6,构造其扇形内部H5H6;选择点K、H3,按住shift键,激活[编辑]|[合并点]功能,将点K合并到点H3;同理,将点L合并到点H5。
制作按钮,动态相加
1 作点M、N,标记向量JM、IN,分别将扇形内部J H3H4、I H5H6平移到作点M、N处,得扇形内部M、N;依次选择点M、J、N、I,制作移动按钮“复位1”,编辑其属性,将速度设置为高速。
2 利用[编辑]|[操作类按钮]|[系列]功能,制作按钮“隐藏分割圆”、“显示分数”、“复位l”的系列按钮“复位”,编辑其属性,将执行方式设置为依次执行。同理,制作按钮“隐藏分数”、“显示分割圆”的系列按钮“通分”。
3 利用[编辑]|[操作类按钮]|[移动]功能,依次选择点M、F,制作移动按钮“移动M-F”,同理,制作移动按钮“移动N-F”,并制作两移动按钮的系列按钮“相加”,编辑其属性,将执行方式设置为依次执行。
简要说明,美化界面
隐藏不必显示的对象和标签,制作控制按钮和操作说明,美化界面,如图2所示。
动态演示异分母分数的加法运算,教师亲自或指导学生拖动点D、E、B、C,改变分子、分母的大小;点击按钮“问题”、“答案”控制加法算式的隐藏或显示;三个分割圆由左至右依次表示加数与和,其扇形面积随加数的变化而变化;点击按钮“复位”使界面呈现两数相加初始状态,按钮“通分”使界面呈现分割圆,即通分状态,按钮“相加”将等号左边扇形面积移至等号右边圆内,实现求和。
(作者单位:广西师范大学数学科学学院)
比例关系的转化:将分数分子、分母的比,转化为线段长度的比、圆及其内部扇形面积的比,通过拖动点改变线段长度进而改变分子、分母的大小,利用扇形面积在圆中所占比例表示分数的大小。
数与形的转化:将分数加法中数字的相加求和转化为图形面积的分割、变化、移动与合并,利用分割圆份数表示通分后的分母,利用扇形面积的合并表示相加求和。
通过圆的等分分割,将分子、分母的变化转化为扇形面积的变化;通过按钮的多元设置,将内隐的认知过程转化为外显可控的分步操作;通过简明清新的几何画板界面有效地减负增效,减少以往通过折纸画图等方式进行的烦琐操作;视觉上动态凸显图形图像,使异分母通分过程可视可感,利于学生深入理解和深度参与。
制作动点,设置参数
1 作以A为顶点的水平射线,在射线上取点B、C;以A为中心,将B、c缩放1/2至B’、c’,在线段AB’、AC’上取点D、E。
2 度量坐标距离BA、DA、CA、EA;设置精确度为“单位”;利用函数trunc,对度量值BA、DA、CA、EA取整,并设定其标签为a、b、c、d;计算ac、bc、ad、bc ad、a/360°、c/360°、ac/360°、a/360°·b、c/360°·d。
编辑算式,数字相加
利用文字工具,制作加法算式的分子分母、通分式、答案,并利用[编辑]|[操作类按钮]|[隐藏/显示]对其控制。
制作圆盘,演示通分
1 作圆FG,半径FH,分别将圆心F、圆FG、点H、线段FH平移,得到圆心I、点H2、线段IH2和圆心J、点H3、线段JH3。
2,标记角度ac/360°,将点H绕点F旋转ac/360°,得到点H1;选择点H、参数ac,按住Shift键,激活[变换][深度迭代]功能,将点H迭代到H1;选择线段FH在I、J两处的迭代像,按住Shift键,制作“显示分割圆”和“隐藏分割圆”按钮,如图1所示。
制作扇形,表示分数
1 作线段JK,将点K绕点J旋转a/360°,得到点K’;选择点K、参数a,按住Shift键,将点K迭代到K’;同理,作线段IL,将点L迭代到L’;选择线段JK、IL的迭代像,按住Shift键,制作“显示分数”和“隐藏分数”按钮。
2 将点H3绕点J旋转a/360°·b,得到点H4,构造以J为中心,从H3到H4的弧H3H4,选择弧H3H4,构造扇形内部H3H4;将点H2绕点I旋转c/360°·d,得到点H5再旋转,得到点H6;作以J为中心,从H5到H6的弧H5H6,选择弧H5H6,构造其扇形内部H5H6;选择点K、H3,按住shift键,激活[编辑]|[合并点]功能,将点K合并到点H3;同理,将点L合并到点H5。
制作按钮,动态相加
1 作点M、N,标记向量JM、IN,分别将扇形内部J H3H4、I H5H6平移到作点M、N处,得扇形内部M、N;依次选择点M、J、N、I,制作移动按钮“复位1”,编辑其属性,将速度设置为高速。
2 利用[编辑]|[操作类按钮]|[系列]功能,制作按钮“隐藏分割圆”、“显示分数”、“复位l”的系列按钮“复位”,编辑其属性,将执行方式设置为依次执行。同理,制作按钮“隐藏分数”、“显示分割圆”的系列按钮“通分”。
3 利用[编辑]|[操作类按钮]|[移动]功能,依次选择点M、F,制作移动按钮“移动M-F”,同理,制作移动按钮“移动N-F”,并制作两移动按钮的系列按钮“相加”,编辑其属性,将执行方式设置为依次执行。
简要说明,美化界面
隐藏不必显示的对象和标签,制作控制按钮和操作说明,美化界面,如图2所示。
动态演示异分母分数的加法运算,教师亲自或指导学生拖动点D、E、B、C,改变分子、分母的大小;点击按钮“问题”、“答案”控制加法算式的隐藏或显示;三个分割圆由左至右依次表示加数与和,其扇形面积随加数的变化而变化;点击按钮“复位”使界面呈现两数相加初始状态,按钮“通分”使界面呈现分割圆,即通分状态,按钮“相加”将等号左边扇形面积移至等号右边圆内,实现求和。
(作者单位:广西师范大学数学科学学院)