【正文】
畫點、畫圓、畫線、和文字工具。可以用這些工具按照尺規(guī)作圖的法則畫出各種幾何圖形。畫出的圖形與黑板上的圖形不同是動態(tài)的,在動態(tài)中保持設定的幾何關系不變。在畫板上任意取A、B、C三點,連接成三角形同時作出AB邊上的中點D。此時利用“移動”工具拉動A點就看到了一個變化著的三角形,在變化中D點保持為AB線段的中點。同樣可以拉動B、C兩點或是移動三角形的邊(亦能運用一些技巧讓某幾個元素同時移動)。如果作出三角形ABC三條邊上的中線,就可以在這種動態(tài)變化中清楚觀察到“任意三角形三中線交于一點”的現(xiàn)象。過去討論這一條幾何定理是必須依靠邏輯證明的,現(xiàn)在利用“幾何畫板”可以根據(jù)觀察來確認這個事實。還可以利用系統(tǒng)提供的其它功能(例如度量的功能,動態(tài)地觀察有關的數(shù)據(jù)),來發(fā)現(xiàn)圖形中存在的規(guī)律和各種關系。就是可以用一種區(qū)別于傳統(tǒng)手段的,全新的、更加直觀的過程來學習幾何。過去我們討論同一個圓內(nèi),對應一段弧的圓周角與圓心角的關系,必需要靠證明。現(xiàn)在可以:在圓O上任意作出C、D、E三點,得到圓周角CDE和圓心角COD;度量出它們的角度,就能看出是圓周角為圓心角的一半。然后在圓上移動E點,度量的值將隨著E點的移動而變化,總能看到圓周角是圓心角的一半的關系。我們還可以移動D點,將看到所有的度量值不變化。其實這也是一個定理:“同弧上的圓周角相等”。當D點移動到與C、O在同一直線上時,就是證明圓周角有關定理的特殊位置。這說明利用“幾何畫板”對圖形觀察的過程中,也是可能啟發(fā)我們得到進行邏輯證明的思路。圓O的大小和位置也是能夠變化的,從而保證了動態(tài)觀察和分析的普遍性。上述過程可以是在教師的指導下,由學生獨立或分組進行觀察和分析,不必用教師講學生聽的傳統(tǒng)教學方式進行。這就實現(xiàn)了又充分發(fā)揮教師的主導作用、又使學生成為學習的主體,是一個探索性學習的直觀環(huán)境,是一種新型的教學模式。其實“幾何畫板”提供的動態(tài)幾何環(huán)境,不僅一般地幫助學生直觀地去理解教師指定的圖形或問題。而是能為學生提供了一個培養(yǎng)創(chuàng)造能力的實踐園地。甚至可以讓他們對一些“異想天開”設想的幾何圖形系統(tǒng),實施動態(tài)的觀察和分析研究。在圓O上任取一點E和圓外一點F作一線段,過線段中點G作垂線,若E點在圓上運動則垂線將跟隨著運動,我們想知道垂線的運動規(guī)律。在這個設定的條件下,是可以討論(推導)出某些結(jié)果的,但是對一般的學生(甚至對教師)來講實在是要求太高了,在傳統(tǒng)的學習環(huán)境下無論是觀察和推導都很困難。現(xiàn)在就不一樣了,可以在“幾何畫板”上讓E點在圓上移動,同時跟蹤(使垂線現(xiàn)出軌跡)觀察垂線的運動看看出現(xiàn)什么,然后再作進一步的分析和思考。分別讓F點在圓外較遠處、較近處、F點在圓內(nèi),三種不同位置在圖上留下的垂線軌跡??吹竭@些直觀圖不難產(chǎn)生一些猜想:直線軌跡的包絡線是二次曲線族(橢圓、雙曲線、拋物線)?同學和教師可能有能力進一步的分析和討論,發(fā)現(xiàn)這組圖形中許多有趣的現(xiàn)象和規(guī)律。學生還可以在平時解幾何問題時,根據(jù)給定的已知條件,用“幾何畫板”作出草圖然后去求解。由于在“幾何畫板”上作出的草圖不但準確而且是“動態(tài)的”,學生可能在它的動態(tài)變化中的某些特殊位置,找到求解的思路。在使用“幾何畫板”給予學生探索性學習的環(huán)境以后,我們看到了培養(yǎng)他們創(chuàng)新精神和實踐能力的奇特效果。其實“幾何畫板”提供的動態(tài)幾何環(huán)境,不僅一般地幫助學生直觀地去理解教師指定的圖形或問題。而是能為學生提供了一個培養(yǎng)創(chuàng)造能力的實踐園地。甚至可以讓他們對一些“異想天開”設想的幾何圖形系統(tǒng),實施動態(tài)的觀察和分析研究。初中幾何課本中的一個習題,從圓O任意一條弦的中點E作兩根直線與圓交得四個點,連接兩條線段后得圖形像一只蝴蝶,兩線段與弦分別交于L、M兩點則有:LE=EM,即蝴蝶兩翼截得的線段相等,稱為“蝴蝶定理”。有這樣一位同學,他不滿足于一般的證明完成這個練習。首先他使用“幾何畫板”的”度量”功能,通過移動E點觀察兩線段長度確實相等,“看到了”定理是成立的。他加了一個同心圓,兩圓與直線交得八個點,連接得一擴展的蝴蝶,其兩翼與弦交得四點。他猜想左側(cè)線段SE、TE與右側(cè)線段EU、EV也應該有某種等式關系。他猜想可能有SE + TE = EU + EV 或SE * TE = EU * EV 這樣的猜想并不稀奇,但在傳統(tǒng)的學習環(huán)境下這些猜想很難證實或否定,最后只能不了了之掩滅了創(chuàng)造的火花?,F(xiàn)在他利用“幾何畫板”度量了這些線段的長度,并進行了計算,計算的結(jié)果否定了他的兩個猜想。這位同學沒有停止探求,在他鍥而不舍的努力下終于找到了它們之間的等式關系。利用“幾何畫板”的度量和計算,找到了這個有趣的關系式并完成了證明,他命名其為“廣義蝴蝶定理”。此后他還對這個圖形進行了更多的擴展和深入的分析研究,這是一個多么令人興奮的成果??!中學生在學習的過程中的發(fā)現(xiàn)是否有價值并不重要,運用”智能教學工具平臺培養(yǎng)了他的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造性思維的能力,是很有意義的。其實,在目前已經(jīng)知道的學生或?qū)W生與教師共同運用“幾何畫板”安排探索性教、學的過程中,一些創(chuàng)新的命題和成果,也有很多是有價值的。我們正繼續(xù)進行運用”幾何畫板”等”平臺”,推廣計算機輔助中學數(shù)學教學的實驗,希望能夠有所突破,找到有效的實現(xiàn)計算機輔助數(shù)學教學的途徑和模式。并總結(jié)在數(shù)學教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的方法和經(jīng)驗。