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【数学思考】丰富知与行 解决操作难—浅谈如何突破画垂线的难点

 刘老师数学日记 2024-05-13 发布于上海

在小学数学的学习中,需要学生动手操作的活动较少,因而涉及一些操作的耐热,往往成为学生的薄弱点。比如,四年级下册画垂线,学生掌握的就不是很好。

      【案例描述

画垂线是沪教版四年级下册第四单元《几何小实践》中垂直内容的一部分。这一内容是在学生学习了垂直的相关知识后的一个操作内容,学生需要利用三角尺进行画图。

学生主要出现以下几个问题:

(1)对于画已知直线的垂线,或过一点画已知直线的垂线,只要当这个直线不是水平方向时,不知如何去摆三角尺进行画图。

     (2)学生在画垂线的时候,并不利用三角尺中的直角,凭感觉和印象,画出所谓的垂线,自然不准确。

在书本第59页,书本先是出示了例题:你会用三角尺画垂线吗?这个例题分为两部分:一是画两条互相垂直的直线a和b;二是过一点画直线l的垂线,这个点分为在直线l和不在直线l上。然后,书本中有“做一做”的练习,第一小题为一条直线和三个点,分别过这些点做这些直线的垂线;第二小题为一条直线和四个点,画已知线段的垂线。

到了练习部分,学生错误率很高,有些同学甚至将这些点连起来,或是过这一点画竖直的直线等。课后和学生交流,学生认为例题简单,都能看懂,练习时点太多,不太理解。同时进行自我反思,是不是没有把垂线的画法说清楚,还是这个例题与练习之间的难度相差较大?

【原因分析】

 学生画垂线不够理想的原因到底在哪?究其原因,在概念认知和操作方式上出了问题。对于某一知识点的认知艰难,往往意味着与之相关联的知识缺失。

 首先,学生对于垂直的概念了解不够深入,对于垂线的概念不甚了解。

 其次,学生未能掌握用三角尺画垂线的操作方法。当这条已知直线不是水平的时候,学生就会显得手足无措,不知把三角尺放在哪里进行画图。

 另外,书本中的例题中关于过点画已知直线的垂线,都是一个点和一条水平的直线,学生比较容易理解,摆三角尺的位置也比较简单。但是,书本中的练习坡度不够,直接给出3个或4个点以及斜着放的已知直线,加大了练习的难度。学生的错误可想而知。

教学改进

垂线是平面几何所要研究的基本内容之一。垂线的概念、画法是重要的基础知识,是进一步学习平行、画平行线、三角形的高、画三角形的高、以及空间里的垂直关系等知识的基础,与其他数学知识一样,它在现实生活中有着广泛的应用。

一、多种途径,丰满垂线概念

垂线的概念教学是突破画垂线这个难点的重要前提。我们常常以为,学生未能画垂线这一操作技能是学生的操作能力不够好。其实,只有更好地认识了垂线这一概念,学生才能画好垂线。那么,怎样才能更好地理解垂线的概念?笔者认为可以从两个方面入手。

1.画直角,形成“垂直”表象

笔者认为,垂线这个概念是在两条直线互相垂直的

前提下才有的。所以,互相垂直的概念就尤为重要。而垂直的概念相对比较抽象,需要一些活动帮助学生形成“垂直”表象。

书本第56页的例2在这里显得尤为重要,例1的城区图只是观察生活中的垂直现象;而例2需要动手操作,描三角尺的直角来画直角,用三角尺在直线l上画直角,都在为“垂直”概念的形成做好准备,也为后面画垂线做好铺垫。所以,在这一环节,要留给学生较多的时间,去描一描,画一画,甚至要多画一些直角,不是水平状态的,任意摆放三角尺去描直角。

2.圈关键,关注概念本质

“当两条直线相交成直角时,这两条直线互相垂直”,是书本中的垂直定义。我们知道,垂直是两条直线的一种位置关系,其中“相交”和“直角”这两个词是这个定义的关键词。

“相交”表示两条直线的状态,这也是和平行明显的不同。但这还不够,只有相交成“直角”这一特殊角度的时候,才能称互相垂直。而学生对于直角主要印象在三角尺的直角以及直角符号。所以书本中直角符号的标注就显得格外重要。

只要垂直的概念建立了,才有垂线和垂足概念的产生。当两条直线是互相垂直的情况,其中一条直线就叫做另一条直线的垂线。此时的交点才能叫垂足。这两个关键词的把握好了,就会避免画垂线中的一些错误,因为两条直线相交后没有形成直角,自然不会是垂线。

二、层层递进,操作水到渠成

认识了垂线,是不是马上就能画对垂线了呢?未见得。要让学生达到知行统一,我们还需要再操作上再做文章,通过多种方式、多种途径的操作,层层递进进行学习。

1.强化对三角尺上直角的认识

      如果学生对三角板的认识模糊,怎么能够准确地利用它画垂线呢?

所以要让学生使用三角板画出开口方向不同的直角,这一点书本中的例2就已经涉及,这里需要强调的是画开口方向不同的直角,而不仅仅是水平方向的。

然后给出一条直角边,让他们借助三角板画出另一条直角边。在动手操作的过程中促使学生熟练运用三角板画出直角,巩固对三角板上直角的认识。

2.整合例题,总结画法口诀

(1)画已知直线的垂线

    书本中的例1是画两条互相垂直的直线,并给出了具体的图示。但比较简单,因为是水平的情况。这里可以在例1后进行变式练习,画已知直线的垂线,而这些已知直线既可以是水平的,也可以是斜着的,如下图所示:

画已知直线的垂线:

通过给出不同方向的直线,让学生分别把三角板的一条直角边与已知直线重合,并重合着移动,选取直线上的任意一处作为垂足,沿着三角板的另一条直角边画出直线,这样便准确地画出了这条直线的垂线。通过实践,为了让学生能解决好后面例2中出现的问题,学生以已知直线为对称轴翻转三角板,按照上述方法从它的另一侧再画出一条垂线。

此时,教师应该引导学生总结画垂线的步骤:

一重:将三角尺的一条直角边与已知直线重合;

二移:移动三角尺,将另外一条直角边放到合适位置;

三画:沿着三角板的另一条直角边画垂线;

四标:画好垂线以后,标上直角符号。

通过这样的口诀,学生有了操作的一般步骤,即便遇到直线不是水平摆放的时候,也能较为简单地进行操作。这里的步骤4标直角符号也应该强调,这就直观显示两条直线是垂直的状态。书本中虽然进行标注,笔者认为标注直角符号更加完整。

(2)过一点画已知直线的垂线

 书本中的例2也是给了最为简单的情况,即给出的直线为水平方向的。学生有了例1画图的经验,包括总结出的口诀,应该更加得心应手了。这里的步骤二就比较重要,必须移到另外一条直角边经过已知点。在例题之后,可以利用这些变式练习进行巩固,如下图所示:

    过A点画已知直线的垂线:

这里还会出现这样的问题,就是有时三角板的另一条直角边并不在已知点的同侧,因此学生可以迁移上一步的画法——以已知直线为对称轴将三角板翻转并移动,当另一条直角边恰好经过已知点时画出垂线。

通过这些措施,层层递进,将书本中的例题进行整合,加了一些过渡的练习,为做书本中的练习进行了难度上的缓冲。

在学生生成资源中,笔者发现有的学生利用转动书本或练习纸,把已知直线转动成水平方向后再画垂线。这也是学生自己对于难度的一个化解方法,通过学生的经验介绍,其它学生也能掌握这一“技巧”。

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