勾股定理的表述很简洁,学生容易记忆;勾股定理的应用场景丰富,从求对角线、测距离到判断直角,无处不在。我在执教人教版数学八年级下册《勾股定理及其应用》一课时,将生活常识与教学重难点结合,努力引导学生学用结合、融会贯通。 用日常经验化解“平方和等于斜边平方”的认知障碍。勾股定理的教学难点在于学生对为什么两条直角边的平方加起来等于斜边的平方?而不是两倍?不是和?学生在小学学过三角形三边关系“两边之和大于第三边”,但那是线性关系,现在是平方关系。平方意味着面积,而多数学生的生活经验里并没有“边长平方对应正方形面积”的直观。如果教师直接说出定理,学生虽能背出公式,却无法理解“平方”从何而来。 在引入勾股定理时,我没有直接画直角三角形,而是先做了一个“地砖观察”活动。课前,让学生回忆家中厨房的地砖铺设方式——通常是正方形地砖,对角切开成两个等腰直角三角形。课堂上,我请学生画一个边长为1分米的正方形,沿对角线剪开,得到两个等腰直角三角形。然后问:“这个三角形的两条直角边都是1分米,斜边大概多长?”学生用尺子量,发现大约是1.4分米。我再问:“12+12=2,斜边的平方大约是2,所以斜边是根号2,大约是1.414。你看,平方关系就藏在正方形地砖里。” 这个设计的关键,用“正方形面积等于边长的平方”这一生活常识嫁接“直角三角形斜边平方等于两直角边平方和”。学生明白:斜边上的正方形面积(以斜边为边长的正方形),正好等于两个直角边上正方形面积之和——这个几何解释比代数公式更接近生活直觉。 设计生活化问题情境培养数学建模意识。传统教材中的习题,如“已知直角三角形两边求第三边”,纯粹是计算操练,缺少问题情境。学生学会的是套公式,而不是识别“这是一个可以用勾股定理解决的问题”。要培养建模意识,需要教师设计真实感强、有冲突性的生活化问题,让学生自己去发现“问题背后是直角三角形”。 在本课例中,我选用了三个经典生活问题,分别对应勾股定理的不同应用侧面。 第一个问题是“梯子滑动”。情境描述:一架5米长的梯子斜靠在墙上,梯脚距离墙根3米。如果梯子顶端下滑1米,梯脚会向外滑动多少米?多数学生第一反应是“滑动也是1米”,因为觉得对称。但实际计算后,他们发现不是——顶端下滑1米后,梯子顶端离地高度从4米变为3米,此时梯脚距离墙根经计算为4米,所以滑动了1米(从3米到4米)。这个“反直觉”的结果引发强烈认知冲突。学生在讨论中意识到:生活中的“感觉”要靠数学来检验,不能想当然。 第二个问题是“芦苇出水”。水池中央一株芦苇,露出水面1尺,风吹芦苇顶端恰好触到水面,此时芦苇顶端距离原位置水面边沿5尺,求水深。这个问题的难度在于,学生要把文字描述转化为几何图形——芦苇原位置垂直于水面,吹倒后成为斜边,水深是直角边,露出部分与水平移动距离构成另外的关系。小组活动中,有的学生画不出图,教师引导他们用一支笔和一张纸模拟:笔直立于桌面表示芦苇,倾斜使笔尖触到桌面某点,观察构成什么图形。学生在模拟中发现,水面深度、芦苇原露出部分与水平位移之间存在勾股关系。 这两个问题的共同特征是,生活情境简单易懂,但数学转化并非一目了然。学生在解决问题过程中被反复追问“我构造的直角三角形在哪里”“哪一条是斜边”。这种追问正是建模意识的萌芽。 回到生活世界用数学知识提高应用能力。勾股定理教学的最终落脚点是让学生带着数学的眼光重新审视自己的生活,能够主动发现身边的“直角关系”,并能用勾股定理作出判断或优化。 我在课尾设计了一个“找一找、算一算”的拓展活动,要求学生放学回家后,观察家中或小区里的事物,判断是否可以用勾股定理描述或解决问题,并写出简要报告。 一名学生测量了家里电视机的尺寸。他注意到电视屏幕标注“55英寸”指的是对角线长度,而屏幕长和宽的比例是16:9。他用量尺粗略测量长和宽,用勾股定理计算对角线,验证厂商标注是否准确。他的报告写道:“我测的长是122厘米,宽是68厘米,计算对角线约139.7厘米,除以2.54得55英寸,对得上。我以前不知道‘英寸’指的是对角线,现在明白了。” 以勾股定理的教学为例,数学知识与生活常识的结合,应贯穿概念引入、问题建模、迁移应用的全过程。在这节课中,我用学生已有的直观经验消除抽象公式的陌生感,设计生活化问题情境,让学生在真实的认知阻力中练习识别数学结构,努力让学生将数学内化为观察和分析日常的工具,进而在真实生活中认识数学。 (作者单位系湖北省十堰市郧阳区城关镇第一初级中学)
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