初中旋转变换结构化复习策略探析

作者: 徐光辉 张娜

为破解传统复习知识巩固碎片化、题型练习机械化、反馈指导笼统化的问题,本文聚焦知识联结、方法迁移、策略优化,探析旋转变换的结构化复习策略。

一、知识结构化:构建三层认知体系

1.生活化切入,夯实概念根基

把握旋转三要素是理解旋转变换的关键点,笔者借助生活素材巩固学生对旋转三要素的认识,夯实基本概念。对旋转中心,笔者通过门开合过程中门轴这个固定点等生活实例,强化学生对“不动点”作用的认识。对旋转方向,笔者借助钟表指针运动轨迹等,向学生强调顺时针方向与逆时针方向的规范定义。对旋转角度,笔者利用动态模型,如正方形纸片绕中心点旋转 初中旋转变换结构化复习策略探析0 后与原来的图形重合、钟表走动15分钟对应分针顺时针旋转 初中旋转变换结构化复习策略探析0 等,深化学生对旋转角度与图形位置动态关联的认识。在此基础上,笔者结合实例引导学生从几何直观、代数表达和三角函数值三重视角理解和描述旋转角。

2.系统性联结,构建知识网络

为帮助学生构建旋转性质“推理链”,笔者从旋转三要素出发,引导学生发现旋转变换与其他几何知识的内在联系,构建知识网络。首先,基于“找对应点 对应点到旋转中心等距 对应边长度守恒 旋转角相等 图形全等”的递推关系,建立证明框架;其次,通过平移、轴对称等变换与旋转变换的对比,凸显旋转“绕点保距"的独特性;最后,结合正三角形绕中心点旋转 初中旋转变换结构化复习策略探析2 后“自重合”、圆绕圆心旋转任意角度后“恒重合"等案例,深人理解全等变换。

在跨模块知识融合方面,笔者先将旋转与对称结合,引导学生分析图形旋转 初中旋转变换结构化复习策略探析3 与中心对称的等价性,然后将旋转与相似联动,引导学生探究旋转缩放复合变换下相似图形的构造(如三角形相似中的“一旋转二相似"模型),最后将旋转与对称、函数图象融合,通过平面直角坐标系中点旋转的坐标变换,向学生渗透函数图象旋转规律,如抛物线关于 x 轴、y 轴对称或绕坐标系中某个点旋转 初中旋转变换结构化复习策略探析3 时,只要将顶点按要求对称或旋转,再结合新的开口方向(开口大小不变),就可以直接得到新图象的解析式。

3.深层次拓展,强化数学本质

笔者从三个方面拓展学生的思维深度:一是运动观的培养,把旋转视为图形在平面内的位置变化运动,理解其“保距、保角"特性;二是不变性的挖掘,分析旋转过程中线段长度、角度大小、图形面积的不变性;三是对称美的感悟,基于敦煌藻井纹样、雪花晶体等艺术图案,赏析旋转变换的对称美。

二、题型结构化:实施四阶复习策略

1.基础操作题:三步规范作图

基础操作题的错误往往集中于选错旋转中心,如在平行四边形绕对角线交点旋转的情况下,部分学生错误地把图形顶点作为旋转中心。对此,笔者总结“定中心、标方向、抓关键点”三步规范作图法,即先根据题目描述或图形特征确定旋转中心(如平行四边形对角线交点),然后用箭头标明旋转方向,若题目未说明则需讨论两种可能,最后连接旋转后的各顶点,并用圆规确保对应点到旋转中心等距。

2.综合推理题:四步破解难题

教师可以引导学生通过“模型识别一方法提炼—结论梳理一体系建构"四个步骤破解难题。以“手拉手模型构造技巧"复习教学为例。课堂上,笔者呈现2024年深圳某区期末数学试题。

(1)如图1,已知, Δ A B C 和△ECD是等边三角形,点 B , C , D 在同一直线上,连接 B E , 和边 A C 交于点 G 连接 A D 和 B E 交于点 初中旋转变换结构化复习策略探析5 求证: 初中旋转变换结构化复习策略探析6

(2)在(1)的条件下,如图2,将 Δ E C D 绕点 C 顺时针旋转一定的角度 初中旋转变换结构化复习策略探析7 ),连接CF。 ①∠ A F B = ·② 猜想线段 C F , A F 和 初中旋转变换结构化复习策略探析8 的数量关系,并证明。(如果证明需要用到 ① 的结论,可以直接使用,无需再次证明。)

(3)如图3,在 Δ A B C 中, A B = A C ,过 Δ A B C 外一点 D ,作 ∠ A D B = ∠ A C B , B D 和边 A C 交于点 F , 连接 C D ,过点 A 作 A E ⊥ B F , ,垂足为点 E ,若 C D = 3 B D = 9 , A D = 7 ,请直接写出 初中旋转变换结构化复习策略探析9 的值。

初中旋转变换结构化复习策略探析10
图1



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初中旋转变换结构化复习策略探析11
图2
初中旋转变换结构化复习策略探析12
图3

模型识别阶段,笔者引导学生找出图1中两个等边三角形的共顶点 C , 发现 C A 和 C B 长度相等, C E 和 C D 长度相等,其夹角也相等的典型特征。方法提炼阶段,笔者引导学生从共顶点入手,将共顶点的两组等边以“大手拉小手"的方式重新组合,获得“手拉手”全等即 初中旋转变换结构化复习策略探析13 由此,问题(1)得以解决。证得全等后,笔者引导学生关注“第三边"(“大手小手”之外的边) A D , B E 的位置关系,根据“8字形”导角可得 初中旋转变换结构化复习策略探析14 ,根据第三边上的高相等可得点 C 到 A D , B E 的距离相等,进而通过证明得出 F C 平分 初中旋转变换结构化复习策略探析15 ,最后基于 初中旋转变换结构化复习策略探析16 ,在 初中旋转变换结构化复习策略探析17 上截取线段 F P . 使 F P = F C ,构造等边 Δ P C F , 完成问题(2)的证明。对于问题(3),基于前两问中的"旋转手拉手”全等和条件 A B = A C 笔者引导学生在 B D 上取点 K , 使 A K = A D ,构造“旋转手拉手”全等即 Δ A B K ≅ Δ A C D ,并进一步求解。结论梳理阶段,笔者引导学生归纳解题思路:“SAS”证全等 全等三角形的第三边 A D 和 B E 相等 第三边夹角 ∠ A F B 等于旋转角 ∠ A C B 第三边的交点与共顶点的连线 F C 平分第三边的夹角 初中旋转变换结构化复习策略探析18 体系建构阶段,笔者引导学生从以下三个方向拓展学习。

方向一:婆罗摩笈多模型。如图4所示,点 C 是两个等腰直角三角形共有的直角顶点,“大手” C A , C B 和“小手” C D , C E 由原来的标准"手拉手"变为错位“手拉手”,可得如图5所示的两个新的三角形,即 Δ B C D 和 Δ A C E ,这就是婆罗摩笈多模型。其常常涉及如下结论: 初中旋转变换结构化复习策略探析19 中第三边 B D 上的中线长度等于 Δ A C E 中第三边 A E 长度的一半,且 B D 上的中线垂直于 初中旋转变换结构化复习策略探析20 此外,教师还可以将条件“ 初中旋转变换结构化复习策略探析21 ”变为一般条件“ ∠ A C B + 初中旋转变换结构化复习策略探析22 ”,让原模型变成如图6所示的旋补四边形(两三角形顶角互补的普通等腰三角形共顶点),进而引导学生建立通用模型。

初中旋转变换结构化复习策略探析23
图4
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图5
初中旋转变换结构化复习策略探析25
图6

方向二:全等变相似。例如,把图7所示模型的条件 初中旋转变换结构化复习策略探析26 变为“ 初中旋转变换结构化复习策略探析27 ”的普通关系(如图8),则 Δ B C E ≅ Δ A C D 变成 Δ B C E ~ Δ A C D 从而将“手拉手"全等归纳为“手拉手"相似的特殊情况,实现从特殊到一般的过渡。



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