網(wǎng)絡(luò)畫板在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

陳琪

摘 要：初中數(shù)學(xué)教學(xué)可以借助網(wǎng)絡(luò)畫板來開發(fā)資源，形成豐富的教學(xué)活動.本文就北師大版九年級上冊第一章《特殊平行四邊形》中的新授課、章節(jié)復(fù)習(xí)課、習(xí)題課的中相應(yīng)課例應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)畫板進行繪制動態(tài)幾何，促進學(xué)生的幾何直觀和推理能力的發(fā)展，并形成網(wǎng)絡(luò)共享文件以期為初中數(shù)學(xué)教學(xué)提供一定的參考.

關(guān)鍵詞：初中數(shù)學(xué)；網(wǎng)絡(luò)畫板；特殊平行四邊形；幾何直觀

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（下文簡稱課標(biāo)）指出要促進信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程融合，以豐富的學(xué)習(xí)資源、生動的教學(xué)活動促進數(shù)學(xué)教學(xué)方式方法的變革^［1］.信息技術(shù)輔助數(shù)學(xué)教學(xué)活動是現(xiàn)在數(shù)學(xué)課堂中教師廣泛采用的手段，特別注意的是，信息技術(shù)要深入到學(xué)科之中，并結(jié)合學(xué)科特征進行設(shè)計并給予相應(yīng)支持，否則就難以取得實際的教育教學(xué)效果^［2］.而網(wǎng)絡(luò)畫板是一款基于網(wǎng)頁操作的動態(tài)畫圖軟件，在如今網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的情況下其方便性好、操作更加快捷，在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)幾何直觀的核心素養(yǎng)中具有推助力作用.

1 網(wǎng)絡(luò)畫板簡述

網(wǎng)絡(luò)畫板是在超級畫板的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下教育信息化發(fā)展的新趨勢，運用國內(nèi)領(lǐng)先的動態(tài)幾何技術(shù)、智能推理技術(shù)、符號運算、網(wǎng)絡(luò)交互技術(shù)開發(fā)的第一款國內(nèi)領(lǐng)先的移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的動態(tài)數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)工具.其具有免安裝、跨終端、跨平臺的特點^［3］.網(wǎng)絡(luò)畫板可以實現(xiàn)動態(tài)展示幾何圖形，并且智能畫筆功能強大，包含點、線、圓以及幾何的特殊關(guān)系的繪制；通過參數(shù)的設(shè)置，可以實現(xiàn)動態(tài)演示，如一次函數(shù)的一次項系數(shù)為可變參數(shù)，當(dāng)參數(shù)變化時，一次函數(shù)圖象發(fā)生改變.當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)畫板的功能不僅于此，網(wǎng)絡(luò)畫板網(wǎng)頁配備有學(xué)習(xí)資源以及共享資源，可以通過網(wǎng)絡(luò)視頻的學(xué)習(xí)進行網(wǎng)絡(luò)畫板操作，同樣可以通過他人共享的資源中作者的作圖步驟進行學(xué)習(xí).總之，強大的網(wǎng)絡(luò)互通造就網(wǎng)絡(luò)畫板其應(yīng)用性與便捷性.

目前希沃白板5.0課件提供網(wǎng)絡(luò)畫板輔助教學(xué)，形成互聯(lián)網(wǎng)下技術(shù)豐富、學(xué)生高度參與的智慧課堂環(huán)境^［4］.特別地，網(wǎng)絡(luò)畫板具有資源共享的功能，教師或其他用戶在完成創(chuàng)作時若呈現(xiàn)為共享形式，則其他人可以借助該資源進行學(xué)習(xí)或者幫助授課，是集眾數(shù)學(xué)教育者的智慧于一體的便攜式網(wǎng)頁輔助數(shù)學(xué)工具.

2 網(wǎng)絡(luò)畫板在初中數(shù)學(xué)課堂應(yīng)用意義

《特殊平行四邊形》該章節(jié)是北師大版數(shù)學(xué)九年級上冊第一章的內(nèi)容，承接八年級平行四邊形的性質(zhì)與判定以及七年級簡單的平面圖形相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，體現(xiàn)數(shù)學(xué)知識的螺旋式上升.初中數(shù)學(xué)強調(diào)在直觀理解和掌握圖形與幾何基本事實的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷得到和驗證數(shù)學(xué)結(jié)論的過程，感悟具有傳遞性的數(shù)學(xué)邏輯，形成幾何直觀和推理能力^［5］.利用網(wǎng)絡(luò)畫板輔助教學(xué)，形象的動畫演示、具體直觀的測量、充滿探究的拖拽變換等功能，可以使學(xué)生參與到數(shù)學(xué)探究活動中，幫助學(xué)生更好地理解幾何圖形中的定理，體會知識的本質(zhì)，構(gòu)建知識體系，進而提升學(xué)生的觀察聯(lián)想、類比學(xué)習(xí)的能力，進而發(fā)展數(shù)學(xué)幾何直觀和推理能力.

3 網(wǎng)絡(luò)畫板在初中教學(xué)中的應(yīng)用例析

3.1 網(wǎng)絡(luò)畫板在新授課中的應(yīng)用——“矩形的判定”

北師大教材中《矩形的性質(zhì)與判定》關(guān)于“矩形的判定”內(nèi)容部分涉及“平行四邊形活動框架”，該部分設(shè)計指出可以通過直觀教具引導(dǎo)學(xué)生進行對矩形的判定定理的猜想.

教材中在導(dǎo)入矩形的判定時，采用平行四邊形活動框架進行觀察，該活動在向?qū)W生展示四邊形不穩(wěn)定性的同時，學(xué)生注意到平行四邊形的其中一個內(nèi)角的變化，從而發(fā)現(xiàn)對角線長度以及平行四邊形的形狀也在發(fā)生變化.教師的教學(xué)設(shè)計意圖即著落于通過直觀教具的演示而引導(dǎo)學(xué)生得到一個猜想：對角線相等的平行四邊形是矩形.事實上，在整個教學(xué)過程中，除了教具的新舊會影響整個演示過程，學(xué)生實際參與度也缺乏.應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)畫板的技術(shù)則可以規(guī)避這些缺陷，同時其便捷以及資源共享的性質(zhì)使得教師在自我動手創(chuàng)作時也可以就地取材——甄選其他教師共享的資源進行教學(xué).

利用網(wǎng)絡(luò)畫板的技術(shù)可以快速得到一個平行四邊形活動框架，并且以動畫的形式展示從不同方向開始變化的平行四邊形形狀.如圖1中的演示界面上呈現(xiàn)的內(nèi)容，教師可以以交互式教學(xué)與學(xué)生一起應(yīng)

用網(wǎng)絡(luò)畫板進行操作，點擊“從右向左”或“從左向右”的播放鍵，此時平行四邊形框架中∠α的度數(shù)以及兩條對角線的數(shù)值都快速呈現(xiàn)在頁面右下方.以動畫的方式展示過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)隨著平行四邊形的一個內(nèi)角的變化成直角時，該活動框架形似矩形，此時的兩條對角線長度相等，由此推出“對角線相等的平行四邊形是矩形”的猜想.整個教學(xué)過程更為便捷且直觀，教師與學(xué)生在無法獲取實物工具時，網(wǎng)絡(luò)畫板不失為一劑良方，特別在智慧課堂——學(xué)習(xí)平板與希沃白板交互課堂中，學(xué)生可以自主進行操作.

3.2 網(wǎng)絡(luò)畫板在章節(jié)復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用——“特殊平行四邊形的對角線”

特殊平行四邊形的對角線相關(guān)知識是整個章節(jié)學(xué)習(xí)過程中的重點以及難點，菱形、矩形與正方形的兩條對角線的長度或位置關(guān)系各不相同，因此可從對角線的長度、角度對特殊平行四邊形的性質(zhì)與判定進行專項復(fù)習(xí).通過網(wǎng)絡(luò)畫板可以將菱形、矩形與正方形的對角線特征展示，即平行四邊形的兩條對角線特殊變化引起一般平行四邊形轉(zhuǎn)化為特殊的平行四邊形，整個動畫演示過程使得學(xué)生形成更為深刻的印象，知識結(jié)構(gòu)更為完善.

平行四邊形的兩條對角線互相平分，在此基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)畫板設(shè)置變量進行繪制，以便學(xué)生觀察變化進行知識聯(lián)結(jié).如圖2中演示界面左側(cè)上方顯示兩條對角線長度，平行四邊形的A、C

兩點可以分別進行拖動以改變AC長度.左側(cè)下方a表示BDAC的值，拖動滑竿時BD長度會跟隨變化；α角為兩條對角線之間的夾角，已在平行四邊形中標(biāo)出，拖動滑竿時α角發(fā)生變化.點擊“對角線長度變化”播放按鍵，BD長度開始變化，最終形成BD=AC，即平行四邊形兩條對角線相等，從一般平行四邊形變?yōu)榫匦?；點擊“對角線角度變化”播放按鍵，α角開始變化，最終形成α=90°即平行四邊形兩條對角線垂直，從一般平行四邊形變?yōu)榱庑?；同時點擊“對角線長度變化”播放按鍵與“對角線角度變化”播放按鍵，最終形成BD=AC、α=90°即平行四邊形的兩條對角線垂直且相等，從一般平行四邊化為正方形.同時在演示界面的右下方，點擊“線段”與“角度”圖標(biāo)，可以分別顯示或隱藏平行四邊形四條邊、四個內(nèi)角的數(shù)值.

在教學(xué)過程中，通過網(wǎng)絡(luò)畫板演示出平行四邊形兩條對角線的變化從而形成不同的特殊平行四邊形，平行四邊形、菱形、矩形以及正方形之間的包含關(guān)系也就躍然紙上.

3.3 網(wǎng)絡(luò)畫板在習(xí)題講解中的應(yīng)用——“菱形中求線段和最小值”

學(xué)生在學(xué)習(xí)完知識后需要及時鞏固常見的手段就是必要的練習(xí)，在《特殊平行四邊形》該章節(jié)中幾何圖形的練習(xí)中重在考查學(xué)生的幾何直觀和推理能力，如利用特殊平行四邊形的性質(zhì)求解習(xí)題.下文對菱形中求線段和最小值一類問題進行應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)畫板技術(shù)繪制動態(tài)演示，以此促進學(xué)生的幾何直觀和推理能力的發(fā)展.

例1 （2020·陜西模擬）如圖3，菱形ABCD的邊長為3，∠BAD＝60°，點E、F在對角線AC上（點E在點F的左側(cè)），且EF＝1，則DE+BF最小值為_________.

該題中平行四邊形為特殊平行四邊形——菱形，問題的要求的是DE+BF的最小值，從題中可以發(fā)現(xiàn)E點、F點是動點，B點、D點則為定點，但是E點與F點之間存在EF=1，實際上只要考查E點、F點中的一點，則另外一點的位置也隨之而定.于是不妨考慮使得兩個點“合為一個點”，即作出某個線段使得與另一個線段的一端同為一個端點，由于圖中沒有此條件，此時考慮做輔助線.

此題的講解可以利用網(wǎng)絡(luò)畫板進行，本文繪制如下圖4所示資源：第一，點擊左側(cè)按鈕“幫助”出現(xiàn)E點、F點在AC上移動的軌跡動畫，并且可視DE、BF、DE+BF的值，實際上也可通過拉動E點，發(fā)現(xiàn)DE+BF的值會經(jīng)歷從大到小再到大的過程，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)存在最小值以及其大致位置；第二，點擊“步驟一”，畫面呈現(xiàn)作輔助線DM∥AC，使得DM=EF=1，則得到四邊形DEFM為平行四邊形，即DE=MF，同時出現(xiàn)“解答過程一”，如何找到將DE、BF化為連接的兩條線段是本題的關(guān)鍵，引導(dǎo)學(xué)生利用平行四邊形的性質(zhì)可以作出平行四邊形DEFM，以達(dá)到DE=MF；第三，點擊“提示”，F(xiàn)點移動到DM與AC的交點處，即連接BM交AC于F點，當(dāng)F點為DM與AC的交點，這是依據(jù)兩點之間線段最短找到，此時MF+BF的值最小即DE+BF的值最?。坏谒?，點擊“步驟二”，找到符合條件的F點位置后，根據(jù)菱形、平行四邊形以及∠BAD＝60°，即連接BD作出直角三角形，利用勾股定理進行求解，同時呈現(xiàn)“解答過程二”.

回望本題，考查了菱形的性質(zhì)、平行四邊形的判定和性質(zhì)、兩點之間線段最短、勾股定理等知識，在整個解題中要借助輔助線將問題進行轉(zhuǎn)化，即兩點之間線段最短.通過網(wǎng)絡(luò)畫板進行動態(tài)演示的意圖在于，學(xué)生在變化中找到特殊的位置，通過觀察后判斷出解題的要點在于畫出輔助線，最終得到結(jié)果.

4 結(jié)語

信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課堂的融合是現(xiàn)代數(shù)學(xué)教師們在努力嘗試并付諸行動的課題，由于數(shù)學(xué)的抽象性區(qū)別于其他學(xué)科，幾何圖形的學(xué)習(xí)考驗學(xué)生的幾何直觀和推理能力，數(shù)學(xué)教師利用網(wǎng)絡(luò)畫板進行相關(guān)方面的教學(xué)可以起到事半功倍的效果.本文對《特殊平行四邊形》章節(jié)中各種課例中可使用網(wǎng)絡(luò)畫板環(huán)節(jié)進行設(shè)計繪制并形成網(wǎng)絡(luò)分享文件，助力學(xué)生發(fā)展幾何直觀素養(yǎng)，一線教師以及學(xué)生都可以通過掃碼的方式進行觀看以及應(yīng)用，以期為初中數(shù)學(xué)教學(xué)與信息技術(shù)的融合提供一定的參考.

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