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图形与变换,能够让图形变动起来,能够更直观清晰地发现关于几何图形的一些性质定理,在研究和学习几何问题的过程中起到了重要的作用。本文中,笔者将根据对图形变换相关基本概念的理解来简要分析初中数学中图形变换的应用。
一、初中数学中图形变换相关概念的理解
在传统的初中数学教学中,只会关注图形的对称性,而在几何问题中逐渐加入了图形变换的知识,要让学生更好地应用图形变换解决实际问题,首先应准确理解图形变换的有关概念。
1. 关于变换
变换一词主要是指关于某一集合中符合一定要求的一种对应的规律。对于初中数学中的图形变换,由于图形可以理解为是多个点的集合,所以图形变换就是关于点的一种变换,即对于原图中的某一个点,在新的图形中也有了对应的新的位置,这就可以理解为一种点的变换,也是图形的变换。对于图形变换还有两种比较常见的分类,即全等变换和相似变换。全等变换,是指在变换的过程中图形的大小和形状都不发生改变,并且在原图中任意两点之间的距离与新图中任意两点之间的距离是相等;相似变化,是指在变换的过程中图形的形状基本可以保持不变,但是图形的大小会发生变化,也就无法保证原图中任意两点之间的距离与新图中任意两点之间的距离相等。
2. 关于平移变换、旋转变换和轴对称变换
首先,平移变换与旋转变换类似。平移变换是指在原图中任意选择一点,它与新图中对应的那个点,他们之间的连线方向是相同的,长度是相等的;旋转变换是在原图中选择某一个固定的点,然后绕着这个固定的点进行全等变换,最终得到的图形就是旋转变换。
如上图,比如在摩天轮旋转的过程中,乘客在空中就发生了平移变换。
另外,关于轴对称变换,是指关于新图和原图中所有的点的连线都关于某一直线对称,那么这样形成的图形变化就是轴对称变换。说的更直白一点,轴对称转换就是将某一图形对折,那么对折的那条线也可以看做是对称轴。
如图,就是典型的轴对称变换,图3为一个图形的轴对称变换,图4是两个图形的轴对称变换。
二、初中教学中图形变换的教学建议
图形变换能够将初中数学教学中的很多复杂的几何问题进行简单化,学生在变换的过程中能够找到最佳的解决问题的方法,引导学生应用图形变化的思想来看待生活中的数学现象,将理论联系实际。对此,笔者关于初中教学中图形变换的教学建议由以下几方面:
1. 联系实际生活中图形变换的实例
随着新课改的不断深入和发展,教学活动与学生的实际生活联系的更加紧密,老师也应该在教学活动中为学生提供生活中的一些素材,激发学生在观察生活中学习数学知识。对于初中教学中的图形变换,在实际生活中能找到很多的实例,选择典型的图形变换案例,能够帮助学生更好地认知图形变换的理论知识,理解变换的具体过程。
具体举例:比如,可以让学生观察跳健美操的运动员的动作,看看人的旋转和变换,并说出是属于哪一种图形变换模式;又如,让学生动手操作,如下图所示,分别以铅笔的鼻尖、中间的点和笔头的点为固定点进行旋转来观察图形发生的变化有什么不同和相似的地方。
2. 帮助学生简化图形变换的实例
很多学生在观察图形变换实例的时候,常常把图形变换的过程想象得很复杂,对一些无关紧要的细节可以采取忽略的态度,注意从整体的角度来把握整个图形变换的过程。另外,对于图形变换,老师还可以用物理的知识来为学生进行讲解,帮助学生深刻的理解图形变换的本质,因为图形变换可以理解为图形的一个运动过程,那么图形的大小、形状或者是位置关系必然会在运动的过程中发生一定的变化。
具体举例:比如,对生活中的天安门这个对称图形的观察,老师可以引导学生将其简化成一个简单的几何图形来观察,这样就不难找到它的对称轴了。
3. 引导学生在纸上画出图形变换的过程
在方格纸上画出图形变换的过程是一个特殊的动手实践活动,对学生对图形变换的认知起到了非常重要的作用,学生在绘制图形变换的过程中能够重新再梳理一遍图形变换,对其中蕴含的数学知识也会产生深入的思考。在实际教学过程中可以让学生先观察某一对称图形的特点,以及原图与新图中各个点和对称轴的位置关系,然后再让学生自己动手在方格纸上画出图形变换的过程。
具体举例:比如在下图中,原图变化成新图是要经过三个方格的变换才能完成平移变换。
综上所述,在初中数学教学过程中,不能仅仅局限于为学生讲解关于几何问题的定理和定义,还应该将图形变换的具体过程展现给学生,在此过程中培养学生的想象能力和推理能力。
一、初中数学中图形变换相关概念的理解
在传统的初中数学教学中,只会关注图形的对称性,而在几何问题中逐渐加入了图形变换的知识,要让学生更好地应用图形变换解决实际问题,首先应准确理解图形变换的有关概念。
1. 关于变换
变换一词主要是指关于某一集合中符合一定要求的一种对应的规律。对于初中数学中的图形变换,由于图形可以理解为是多个点的集合,所以图形变换就是关于点的一种变换,即对于原图中的某一个点,在新的图形中也有了对应的新的位置,这就可以理解为一种点的变换,也是图形的变换。对于图形变换还有两种比较常见的分类,即全等变换和相似变换。全等变换,是指在变换的过程中图形的大小和形状都不发生改变,并且在原图中任意两点之间的距离与新图中任意两点之间的距离是相等;相似变化,是指在变换的过程中图形的形状基本可以保持不变,但是图形的大小会发生变化,也就无法保证原图中任意两点之间的距离与新图中任意两点之间的距离相等。
2. 关于平移变换、旋转变换和轴对称变换
首先,平移变换与旋转变换类似。平移变换是指在原图中任意选择一点,它与新图中对应的那个点,他们之间的连线方向是相同的,长度是相等的;旋转变换是在原图中选择某一个固定的点,然后绕着这个固定的点进行全等变换,最终得到的图形就是旋转变换。
如上图,比如在摩天轮旋转的过程中,乘客在空中就发生了平移变换。
另外,关于轴对称变换,是指关于新图和原图中所有的点的连线都关于某一直线对称,那么这样形成的图形变化就是轴对称变换。说的更直白一点,轴对称转换就是将某一图形对折,那么对折的那条线也可以看做是对称轴。
如图,就是典型的轴对称变换,图3为一个图形的轴对称变换,图4是两个图形的轴对称变换。
二、初中教学中图形变换的教学建议
图形变换能够将初中数学教学中的很多复杂的几何问题进行简单化,学生在变换的过程中能够找到最佳的解决问题的方法,引导学生应用图形变化的思想来看待生活中的数学现象,将理论联系实际。对此,笔者关于初中教学中图形变换的教学建议由以下几方面:
1. 联系实际生活中图形变换的实例
随着新课改的不断深入和发展,教学活动与学生的实际生活联系的更加紧密,老师也应该在教学活动中为学生提供生活中的一些素材,激发学生在观察生活中学习数学知识。对于初中教学中的图形变换,在实际生活中能找到很多的实例,选择典型的图形变换案例,能够帮助学生更好地认知图形变换的理论知识,理解变换的具体过程。
具体举例:比如,可以让学生观察跳健美操的运动员的动作,看看人的旋转和变换,并说出是属于哪一种图形变换模式;又如,让学生动手操作,如下图所示,分别以铅笔的鼻尖、中间的点和笔头的点为固定点进行旋转来观察图形发生的变化有什么不同和相似的地方。
2. 帮助学生简化图形变换的实例
很多学生在观察图形变换实例的时候,常常把图形变换的过程想象得很复杂,对一些无关紧要的细节可以采取忽略的态度,注意从整体的角度来把握整个图形变换的过程。另外,对于图形变换,老师还可以用物理的知识来为学生进行讲解,帮助学生深刻的理解图形变换的本质,因为图形变换可以理解为图形的一个运动过程,那么图形的大小、形状或者是位置关系必然会在运动的过程中发生一定的变化。
具体举例:比如,对生活中的天安门这个对称图形的观察,老师可以引导学生将其简化成一个简单的几何图形来观察,这样就不难找到它的对称轴了。
3. 引导学生在纸上画出图形变换的过程
在方格纸上画出图形变换的过程是一个特殊的动手实践活动,对学生对图形变换的认知起到了非常重要的作用,学生在绘制图形变换的过程中能够重新再梳理一遍图形变换,对其中蕴含的数学知识也会产生深入的思考。在实际教学过程中可以让学生先观察某一对称图形的特点,以及原图与新图中各个点和对称轴的位置关系,然后再让学生自己动手在方格纸上画出图形变换的过程。
具体举例:比如在下图中,原图变化成新图是要经过三个方格的变换才能完成平移变换。
综上所述,在初中数学教学过程中,不能仅仅局限于为学生讲解关于几何问题的定理和定义,还应该将图形变换的具体过程展现给学生,在此过程中培养学生的想象能力和推理能力。