初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的“宏觀微觀說”

1、初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的 “宏觀微觀說 初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的 宏觀微觀說 李百勉 （上海市嘉定區(qū)蘇民學(xué)校） 摘 要：宏觀元素，是指幾何圖形中的背景圖形或概念中的主體； 微觀元素是指構(gòu)成宏觀圖形的各個子圖形 隱含在其中的基本圖形 或概念中的修飾語。在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)概念辨析不準(zhǔn)、幾 何證明分析不出的情況，我們可以把原因歸結(jié)為學(xué)生沒有很好地把握 數(shù)學(xué)概念和幾何圖形中的 宏觀元素 和 微觀元素 .將從代數(shù)概念教學(xué) 的 宏觀微觀分析法 、挖掘幾何圖形中的宏觀元素與微觀元素、 圖形運(yùn) 動中的 宏觀化 和微觀化以及幾何概念中的宏觀元素與微觀元素等 方面例談在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的探索與嘗試。 關(guān)鍵詞：概念教學(xué)；宏觀

2、元素；微觀元素；幾何圖形 依照相對性原則，現(xiàn)實(shí)世界的客觀事物都可以根據(jù)事物整體與局 部的相對性，就其結(jié)構(gòu)作出宏觀與微觀兩個層次的劃分。在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí) 中，學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)概念辨析不準(zhǔn)、幾何證明分析不出的情況，這也一 直是令每位教師困擾的問題。很多教師會說這是因?yàn)閷W(xué)生概念理解不 透徹、思考問題不全面、綜合分析能力差等原因，我把它歸結(jié)為學(xué)生 沒有很好地把握數(shù)學(xué)概念和幾何圖形中的 宏觀元素 和微觀元素 . 宏觀元素，是指從幾何圖形中的背景圖形或概念中的主體；微觀 元素是指構(gòu)成宏觀圖形的各個子圖形 隱含在其中的基本圖形或概 念中的修飾語。如果學(xué)生解題時善于從這兩方面進(jìn)行分析，解題的效 率一定會有所提高。 一、

3、代數(shù)概念教學(xué)的 宏觀微觀分析法 數(shù)學(xué)概念（mathematical concepts）:是指人腦對現(xiàn)實(shí)對象的數(shù)量 關(guān)系和空間形式的本質(zhì)特征的一種反映形式， 即一種數(shù)學(xué)的思維形式。 正確地理解和形成一個數(shù)學(xué)概念， 必須明確這個數(shù)學(xué)概念的內(nèi)涵 對 象的 質(zhì)的特征（宏觀元素）及其外延 對象的 量的范圍（微觀元 素） 。宏觀與微觀 分析法在數(shù)學(xué)代數(shù)概念的教學(xué)中應(yīng)用比較多。 解析: B、C 選項(xiàng)應(yīng)該首先排除掉，因?yàn)檫@兩個方程根本不具備宏 觀元素一一整式方程，而A、D選項(xiàng)已經(jīng)具備宏觀元素，但還要由微觀 元素含有未知數(shù)的項(xiàng)的最高次數(shù)大于 2 來衡量，因此，應(yīng)該選 D. 二、幾何圖形中的宏觀元素與微觀元素 初

4、中數(shù)學(xué)中，幾何證明是難點(diǎn)，很多學(xué)生不知從何入手，找不到 解題的策略與方法，學(xué)生在學(xué)習(xí)幾何的過程中，迫切想要知道的就是 幾何問題思考方法、分析方法的規(guī)律性，最迫切地想要知道的就是幾 何問題中添加的每一條輔助線是怎樣想出來的。教師該如何幫助學(xué)生 分析問題，找到解題策略顯得尤為重要。實(shí)際上，解題時善于找出幾 何圖形中的宏觀元素和微觀元素，會給解題帶來事半功倍的效果。 【教學(xué)片段】（外出教研活動的素材） 題目 如圖，正方形 ABCD的邊AB上任取一點(diǎn)E作EF丄AB于點(diǎn) F取FD的中點(diǎn)G,聯(lián)結(jié)EG CG. （1）如圖 2-1 （1）,求證：EG二CG且 EG丄CG （2）將ABEF繞點(diǎn)B逆時針旋轉(zhuǎn)90如

5、圖2-1（2），則線段EG 和CG有怎樣的數(shù)量關(guān)系和位置關(guān)系？請直接寫出你的猜想。 （3）將厶BEF繞點(diǎn)B逆時針旋轉(zhuǎn)180如圖2-1（3），則線段EG 和CG有怎樣的數(shù)量關(guān)系和位置關(guān)系？請寫出你的猜想，并加以證明 生：自主思考問題，尋求解題思路。 （能夠填出輔助線的學(xué)生為數(shù) 不多） 師：（師生共同分析）本題是以正方形為背景的幾何證明題，我們 應(yīng)該知道正方形的性質(zhì)，如，四條邊都相等、對邊平行、四個角都為 直角、對角線相等且互相垂直平分、每一條對角線平分一組對角。從 而得出/ EBF玄EFB=45。要證明EG=CG且EG丄CG則在本題的背景 下應(yīng)該考慮到證 全等.由于本題中沒有這兩條邊所在的全等三

6、角形， 所以，要構(gòu)造全等三角形過點(diǎn)G作GM丄AB于點(diǎn)M,并延長MG 交DC于點(diǎn)N （為了構(gòu)造 GME與厶CNG全等），同時，也出現(xiàn)了 一線 三等角的基本圖形，如圖2-1 （4）結(jié)合點(diǎn)G為DF的中點(diǎn)，容易證出 AM=ME=DN=GN從 而得證。 師：講解了將 GFE繞點(diǎn)G順時針旋轉(zhuǎn)90的方法，如圖2-1 （ 5） 對于這位教師的分析，我覺得可以充分肯定兩點(diǎn)： 利用了幾何 圖形的宏觀元素一一正方形，構(gòu)造出圖形中的微觀元素 一一解題的 切入點(diǎn)是從要證的結(jié)論入手。這都是幾何證明中的常用思路和方法。 但是，我個人覺得本題的微觀元素不止這些，還有點(diǎn)G為DF的中點(diǎn)（即 DG=GF和EF/ AD,如果這樣的兩

7、個隱性元素結(jié)合在一起，我們自然會 想到利用中心對稱構(gòu)造三角形全等，即X型全等,如圖2-1 （4）和2-1 （ 5 ） 。同時，也引發(fā)出下一個基本圖形 等腰三角形的 三線合一圖 也就挖掘出兩個基本圖形。這樣的解題學(xué)生更容易接受，也起到了多 題一解的效果，學(xué)生更容易掌握圖形運(yùn)動的 不變形 ,也就充分體現(xiàn)了 數(shù)學(xué)教學(xué)中的通性通法。 因此，在幾何證明中，我比較提倡在 宏觀的背景下，從微觀元素 尋求解題方法 .這就要求教師和學(xué)生對微觀元素的組合比較熟悉。 以上 兩個基本圖形，應(yīng)用比較廣泛。如，三角形中位線、梯形中位線的證 明。 三、圖形運(yùn)動中的 宏觀化和微觀化 學(xué)生學(xué)習(xí)幾何， 最怕圖形中有動點(diǎn)或 背景圖

8、形 宏觀元素變換， 經(jīng)常出現(xiàn)束手無策的情況。這就要求教師在教學(xué)中要有機(jī)地變換宏觀 元素與微觀元素，抓住一個 點(diǎn)將其放大到 面,即把微觀元素 宏觀 化（圖形中的特殊元素更加一般化） ，將宏觀元素 微觀化（減少背景 圖的特殊性），由研究一個問題，變成研究一類問題。 在教學(xué)片段 1 中，如果將教師所構(gòu)造的微觀元素 一線三角圖進(jìn) 行放大，將上圖中的微觀元素 一一 BEF繞點(diǎn)B旋轉(zhuǎn)90和180放大 到繞點(diǎn)B旋轉(zhuǎn)任意角度,G為DF中點(diǎn)，如圖3-1（ 1）,結(jié)論仍然成立 如果將圖 3-1（1）中的宏觀元素 正方形微化成兩個 等腰直 角三角形,G為DF的中點(diǎn)不變，如圖3-1（2），這里的ABEF則是宏觀 元素

9、，結(jié)論仍然成立，同時得出點(diǎn) F 和點(diǎn) D 到直線 l 的距離之和等于 EC點(diǎn) G到I的距離等于1/2EC的一般性結(jié)論。即將微觀元素一一一個 一線三等角圖 放大到兩個。 【舉例】如圖3-3（ 1），已知在矩形ABCD中，點(diǎn)E是BC的中點(diǎn)， 將厶ABE沿AE折疊后得到 AFE點(diǎn)F在矩形ABCD內(nèi)部，延長AF交CD 于點(diǎn) G, （ 1 ）求證： GF=GC. （2）類比探究，如圖3-3（2），將第（1）問中的矩形ABCD改為 平行四邊形，其他條件不變， （1）中的結(jié)論是否仍然成立？請說明理 由。 本題中，第（2）問，實(shí)際是將（1）中宏觀元素矩形ABCD微化 到平行四邊形ABCD微觀元素RtAGEF

10、RtAGEC（H.L）宏化到一般 三角形，由/ B二/ AFE玄GFE=90宏化到非直角因此，由圖形3-3 （1）變到 3-3（ 2），通過證明三角形全等來證明等線段的方法行不通 （因?yàn)檫呥吔遣灰欢ㄈ龋?。但是本源性的元素BE=EF=EC和 /GFE2 GCE（等角的補(bǔ)角相等）不變，結(jié)論GF=FC仍然成立，諸如 此類的題目有很多。 四、幾何概念中的宏觀元素與微觀元素 宏觀與微觀是相對的、辯證的。在數(shù)學(xué)教學(xué)中，我們教師都應(yīng)該 不斷地探索宏觀元素 微化，微觀元素 宏化來研究問題。 在初中數(shù)學(xué) 領(lǐng)域，不止在代數(shù)概念、幾何圖形分析證明中存在 宏觀微觀說 ,在幾 何概念辨析的教學(xué)中也實(shí)用， 如，在四邊形

11、的教學(xué)中， 在宏觀元素 四邊形的基礎(chǔ)上，添加一個微觀元素，如， 對角線互相平分 或一組 對邊平行且相等 或兩組對邊分別平行 等，就可以得出該四邊形為平 行四邊形。 又如，在宏觀元素 平行四邊形的基礎(chǔ)上，添加一個微觀元素 對角線相等， 則會得出該四邊形為矩形， 即對角線相等的平行四邊 形是矩形。如果再將這里的宏觀元素 平行四邊形 微化成 四邊形 ,結(jié)論仍然成立，那么微觀元素 對角線相等 則要繼續(xù) 微化，變 成對角線互相平分且相等 .因此，在幾何概念教學(xué)中，存在宏觀 宏, 微觀微的說法。 如果把一堂課的總體達(dá)成度看成 宏觀 元素，那么學(xué)生的個性發(fā)言 則是起主導(dǎo)作用的 微觀 元素。教師在批改作業(yè)時，要關(guān)注學(xué)生的微 觀個體，講評作業(yè)時， 則要關(guān)注的是學(xué)生的 宏觀 問題，即主要問題。 圖形運(yùn)動有規(guī)律，動中不變很常見