浅谈几何基本图形的建模思想

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  平面几何是研究图形性质的一门学科,识图是学习几何的基本功,正确地从一般图形中分解出基本图形正是这种基本功的体现.一般说来,几何定理和一些典型例习题给出的图形属于基本图形,识图的目的实际上就是创造条件实现使一般图形向基本图形的转化.在这个转化过程中,基本图形的“模型”功能调控着大脑,并驱使大脑完成图形的分解与构造,以实现图形和结论的统一,最终完成转化.因此,可以想象,帮助学生建立“模型”,利用 “模型”创立“模式”,能极大限度地发挥学生思维定式的优势,调动学生思维的积极性.同时,也增强了解题的透明度,有利于问题的解决.
  在教学实践中,笔者也深深地体会到加强对基本图形的全方位透视,教会学生发现和挖掘基本图形的思想方法,重视并发挥其“模型”的数学功能,对培养学生的能力是十分重要的.现以“平行线分线段成比例定理”的教学为例,谈谈自己在这方面的一些浅薄之见.
  一、从定理中析出基本图形,建立“模型”,加强对“模型”特点的认识
  定理所给出的图形,称之为“三线越二线图”(如图1),在学习中,要求学生用运动变化的观点对该图进行细致剖析,找出对应线段,剔除非本质的东西,最后析出基本图形.(1)E型图(图a).特点:有公共上底的两个拼合梯形ACFD,形似大写“E” .(2)A型图(图b).特点:有一公共角的两个拼合三角形ACF,且BE∥CF,形似大写“A”.(3)X型图(图c).特点:对顶三角形ABD和CBF,且DA∥FC,形似大写“X”.三线越二线图模型要求将这些基本图形和其结论作为“模型”储存到大脑之中,为提高学生对图形的感知觉方面的敏锐性打下良好的基础.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  二、利用基本图形“模型”作用,培养学生善于在较复杂的图形中发现、寻找和挑选出三种基本图形的能力
  E型图、A型图和X型图,应用十分广泛,特别是后两种,无论是三角形内、外角平分线性质定理,还是相似三角形的各种判定定理和性质定理,都以这两种基本图形作为模型进行推理.所以,要求学生必须从思想上重视这两种基本图形的存在. 还要有—种“模型”与“基本图形”相互对应的强烈意识感,只有这种意识感,才能产生一种内驱力,完成基本图形的发现、寻找和挑选工作.
  同时,还要让学生意识到,在实际题目中,往往出现的是某种图形的变式或多种图形的组合,所以要善于对较为复杂的图形学会分解识图,舍去混淆视线的次要图形(相对而言),突出基本图形.
  例1 如图2,P是平行四边形ABCD一边DC延长线上一点. 求证:AE2 = EP·EF.
  分析 基本图形被选应从“求证”着眼,看求证所需,等求式AB2 = EP·EF可化为■ = ■. 从题图中可找到与■,■有关的两个X型图,即△ABE∽△PDE,△AED∽△FEB,到此问题便容易得证. 教学实践证明,分解法是帮助中差生在识图的旅途中,拾级而上的得力“拐杖”,而“模型”的定格作用,常能迅速捕捉问题的核心,使得问题迎刃而解.
  三、充分利用心理的“完形趋向”,加强作辅助线构造基本图形方法的指导与训练,培养学生灵活的构图能力
  格式塔心理学研究表明,当不完全的形呈现于眼前时,视觉中有一种强烈追求完整、和谐、简洁的倾向,换言之,会激起一股将它“补充”获得应有的“完整”的冲动力,在这种“心理趋向”的作用下,大脑一旦对基本图形形成“模型”定格,在解题中,就会形成一种自觉意识,去构造“模型”,让“模型”自始至终参与思维.
  在题图中,更多的情况是,A型图和X型图呈隐形式,需动员一些手法去寻找、挖掘,使之明朗并显现出来,这就需要恰当地添置平行线,何为恰当?仍应从“求证”着眼,看求证所需.
  例2 如图3,BD = CE,求证:AC·EF = AB·DF.
  分析 按照“遇等积改等比”的思路,将AC·EF = AB·DF化为■ = ■,欲求■ = ?联想A型图,恢复A型图的原貌,则可通过E作EM∥DB交EF于M,于是出现两个A型图,即△FEF∽△FDB和△CEM∽△CAB,问题结论已明.
  由此可见,重视并发挥基本图形的数学模型功能,有意识地强化它在解题中的调控作用,对提高学生的几何综合分析能力是十分有益的. 因此,我们要把学习几何的方法很好地教给学生,让学生获得学习的主动权.
  
  
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