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刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号:2-418

历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1989

浅析高中立体几何的入门学习

【作者】 李旭峰

【机构】 陕西省神木市第四中学

【摘要】
【关键词】
【正文】摘   要:立体几何是研究空间图形的 一门学科,这就要求我们在已有的平面图形 知识的基础上,建立空间概念,实现从平面 几何到空间几何的飞跃与提升。
  关键词:高中数学   立体几何  入门
  立体几何的学习主要在于培养空间抽 象能力的基础上,发展学生的逻辑思维能力 和空间想象能力。立体几何是中学数学的一个难点,学生普遍反映“几何比代数难学”。 但很多学好这部分的同学,又觉得这部分很 简单。我这里只是从大的方面讨论学习方 法。
  1 .重视基础知识教学
  立体几何的基础知识是它的基本概念、 公理、定理和方法,尽管立几概念、公理所概 括的事物及其关系广泛地存在于实际生活 中,但由于数学化的立几概念太抽象,与实 际的感受有较大的距离,所以在立几教学的 开始阶段是有一定困难的。克服困难的办法 是要遵循教学的规律,使立体几何基础知识 教学尽可能与学生的认知过程靠近,注重直 观思维的作用,并且逐步把直观思维引导到 分析思维,从而达到对基础知识本质的理 解。
  立几的概念、公理、定理是立几教学的 核心内容,是基础知识的起点,是逻辑推理、 判断的依据,是正确、合理计算的基本保证, 基础知识的教学,应注意教给学生规律性的 知识与知识的规律,使其对知识的掌握条理 分明,系统严谨,达到“招之即来”,“来之即 用”。这样既可使学生对立几知识正确理解, 又可以培养学生阅读和自觉钻研的精神,这 在立几入门教学中显得特别重要。
   2 .平面观念向空间观念的转换
   2.1 诱导迁移,将学生思维观念由“平面” 引向“空间”。由二维平面跨入三维空间,由 平面几何到立体几何,不论是图形还是概念 的拓展、变化,对学生来说往往是个难点。在 学习立体几何的过程中,学生不仅受平面几 何的正迁移作用,而且在思维、概念、理论上 也常被束缚在二维平面上,产生负迁移作 用。例如:“平行于同一条直线的两条直线平 行”,“一个角的两边与另一个角的两边分别 平行,则这两个角相等或互补”,学到这些与 旧知识类似的地方,学生往往产生心理上的 正迁移,很容易接受。有时,学生往往习惯于 把平面几何知识照搬到立体几何中来,又会 产生心理上的负迁移。比如:解答“垂直于同 一条直线的两条直线有几种位置关系”时, 学生会受平面几何中“垂直于同一条直线的 两条直线平行”的干扰。对此,教师课前要做 到心中有数,课堂上注意提醒学生,让学生 观察实验、模型,找一找哪些是垂直于同一 条直线的两条直线,它们的位置关系如何. 通过观察思考,回答正确后,进一步让学生 画出这三种位置关系的直观图。通过诱导迁 移,扬长除弊,使学生逐渐把自己的观念从 “平面”引向“空间”。
  2.2 通过图形的识和画,使学生的想象能 力由“平面”引向“空间”。图形是交流空间想 象的工具,而识图和画图是两个互逆过程, 它们都要通过空间想象来完成。因此,丰富 学生头脑中的空间表象和识图意识,是培养 空间想象能力的一种重要手段。
  在平面几何中,图形与实物形状是统一 的,而立体几何所研究的对象是三维空间的 图形,无法真实地画在一个二维平面上,只 能画出它的直观图。这就难免出现与原来的 实物相比时发生“失真”现象,如正方形不 “正”,直角不“直”等。学生开始很难适应这 种直观图的识和画,比如,不论你在黑板上 画出什么样的空间四边形的直观图,他们总 认为是平面四边形,而把辅助线总爱画成虚 线。为了突破这一难关,在学习立体几何的 起始阶段,我们安排以下四个“梯级”来进行 培养。第一梯级:运用实物、模型等进行直观 教学,使学生在头脑中形成空间观念的整体 形象。第二梯级:通过教师和学生绘制草图 或示意图,使头脑中形成的空间观念和形象 “具体化”。第三梯级:研究图形的组成元素 及其性质,深入了解图形的内部结构和特 性。第四梯级:根据给定条件,运用画图工具 作图,切实掌握空间形式的常用表达方法。
   3. 空间想象能力与逻辑推理能力的培养
  3.1 空间想象能力的培养。培养学生空间 想象力首先要使学生学好有关空间的基础 知识。我们知道,一个建筑设计师能够想象 设计出未曾建造过的建筑物,主要是由于建 筑师不仅具有丰富的建筑物感性认识,而且 还具有建筑物的理性知识。所以学生学好有 关空间形式的几何知识是提高学生空间想 象力而具有理性认识的根本。
  3.2 逻辑推理能力的培养。立体几何的研 究方法与平面几何的研究方法类似,即依据 公理,运用逻辑推理方法,这就要求初学立 体几何的学生要重视逻辑推理能力的培养, 学生在开始学习立体几何的证明过程中,常 常会出现以下两种错误:一个是由学生逻辑 推理能力差而导致证明思路上的错误;另一 个是由学生语言表达能力差而导致的证题 的书面表达上的错误。例如,公理3 的推论 1:“经过一条直线和这条直线外的一点,有 且只有一个平面。”学生们常常这样来证明 这个推论:A 是直线a 外一点。在a 上任取两 点B、C,则A、B、C 三点不共线。根据公理3, 经过不公线三点A、B、C 有且仅有一个平面 ɑ ,又点B、C 都在平面ɑ 内,所以根据公理 1,直线a 在平面ɑ 内,即过直线a 和点A 有且只有一个平面。当然,这样证明是不全 对的,事实上,上面的证明过程中有这样一 个逻辑错误:即先承认过A、B、C 三点的平面 构成的集合与过直线a 和点A 的平面构成 的集合是两个相等的集合,从而由第一个集 合有且仅有一个元素导出第二个集合有且 只有一个元素。正确的逻辑推理应该是这样 的:先证明上面的第二个集合包含于第一个 集合,从而由第一个集合有且只有一个元素 导出第二个集合最多有一个元素;其次,证 明第二个集合集合确实有一个元素,最后, 得出第二个集合有且只有一个元素的结论。 由此不难看出要学好立体几何的基础知识, 必须要注重逻辑推理能力的培养。
  总之,教师要让学生过好概念关,立足课本,打好基础;高中立体几何教师要帮助学生提高逻辑论证能力;高中立体几何教师要努力培养学生的空间想象力;高中立体几何教师要加强对学生几何解题能力的训练。