“几何直观”的局限性探讨与教学应用
□李小强
字数:1481
2026-01-11
版名:教育理论
几何直观主要是指运用图表描述和分析问题的意识与习惯,其有助于把握问题的本质,明晰思维的路径,是数学核心素养的主要表现之一。然而,是否所有数学问题都能借助“几何直观”来分析和理解?笔者结合两个例子谈谈其在操作和选图中的局限性,以及我们在教学中如何更好地应用“几何直观”。
一、操作中的局限性
直观操作是几何直观的主要形式之一,具象的操作活动能够将抽象的数学直观呈现。学生在具体的操作活动中能够感知各种几何图形及其组成元素,描述和分析图形的特征与性质,这是理解数学很好的方式之一。例如,曹培英教授曾举例:有教师教学“平行与垂直”时,让学生用红蓝两根小棒(代表两条直线)在桌面(看作平面)上排出两条直线的各种不同位置关系。有学生将红蓝两色小棒接起来成为一条直线;有学生旋转两条相交直线中的一条,使它们的夹角为零度就是重合,认为重合是特殊的相交;也有学生说平移两条平行线中的一条,当它们的间隔距离为零时也是重合,认为重合应该是特殊的平行。学生提出的两条直线重合是“夹角为0度的相交”或“间距为0的平行”,从几何直观的角度来看,言之有理。但从逻辑思维看,又与同一平面内两条直线相交或平行的概念相悖。当两条直线相交时,如果交角趋于0度,它们的极限位置就是重合,量变最终发生了质变,此时两条直线已经不是只有一个交点,而在一刹那有了无数个交点,这是一个非常直观的“悖论”。当两条直线平行时,如果间隔距离趋于0,它们的极限位置也是重合,此时两条直线已经不是没有交点,而是有无数个交点。所以,两条直线重合,既不是相交,也不是平行,而是同一平面内两条直线位置关系的第三种情况。我们要带领学生们跳出几何直观的局限性,更全面地认识理解问题。
二、选图中的局限性
几何直观是学生理解数及其运算的重要工具,主要体现为学生能够直观地用线段图、点子图、小棒图等示意图表征已知信息和问题,解释数的运算规律和运算法则,理解运算中的道理。其重点包括尝试利用图表直观表示问题中的数量关系,或者运用图表列举简单情况,归纳发现其中的规律,进而初步体验用几何模型解决问题的方法等。如一年级学生借助运算解决“小亮锯木头,锯了3次,这根木头变成了几段?”问题是有难度的,此时,教师往往会引导学生通过画一画、说一说等方式去理解和分析,能很直观地看出木头被锯成了4段,一目了然。然而,在不同类型的示意图选择上需要特别注意,否则会适得其反。
例如,在教学“两位数除以一位数的口算除法”时,为了引导学生深入理解36÷3的算理,教师选用教科书中的小棒图和点子图,鼓励学生通过“圈一圈”表示自己的分法。对于小棒图,由于在圈之前有“分一分”的活动经验,学生的分法是一致且正确的,即分为三份,每份12根小棒。然而,在点子图的圈画中,学生却出现了两种不同的分法:一是3个3个地分,即3个为一组,分得12组,符合36÷3=12的计算道理;二是12个12个地分,即12个为一组,分为3组,这样的分法更切合36÷12=3的计算道理。询问和分析发现,事实上,第二种分法的学生在“圈一圈”之前已经有了自己的计算结果,所以他们直接将其结果圈了出来,并没有真正理解算理,这显然是与题意相悖的。教师要结合以往经验,注意到“几何直观”的局限性,在教学中注意选图,如在除法运算中选择小棒图,在乘法运算中,选择点子图。
综上所述,“几何直观”的确具备发现规律或真理的功能,有助于学生更形象直观地探索和理解数学。但事物总有两面性,其在一些具体的操作和选图等活动中存在潜在的局限性,所以,就需要教师在教学过程中多探索实践,因情况而定,将“几何直观”更好地应用于教学中。
(作者单位:陕西省咸阳林凯谦成学校)
一、操作中的局限性
直观操作是几何直观的主要形式之一,具象的操作活动能够将抽象的数学直观呈现。学生在具体的操作活动中能够感知各种几何图形及其组成元素,描述和分析图形的特征与性质,这是理解数学很好的方式之一。例如,曹培英教授曾举例:有教师教学“平行与垂直”时,让学生用红蓝两根小棒(代表两条直线)在桌面(看作平面)上排出两条直线的各种不同位置关系。有学生将红蓝两色小棒接起来成为一条直线;有学生旋转两条相交直线中的一条,使它们的夹角为零度就是重合,认为重合是特殊的相交;也有学生说平移两条平行线中的一条,当它们的间隔距离为零时也是重合,认为重合应该是特殊的平行。学生提出的两条直线重合是“夹角为0度的相交”或“间距为0的平行”,从几何直观的角度来看,言之有理。但从逻辑思维看,又与同一平面内两条直线相交或平行的概念相悖。当两条直线相交时,如果交角趋于0度,它们的极限位置就是重合,量变最终发生了质变,此时两条直线已经不是只有一个交点,而在一刹那有了无数个交点,这是一个非常直观的“悖论”。当两条直线平行时,如果间隔距离趋于0,它们的极限位置也是重合,此时两条直线已经不是没有交点,而是有无数个交点。所以,两条直线重合,既不是相交,也不是平行,而是同一平面内两条直线位置关系的第三种情况。我们要带领学生们跳出几何直观的局限性,更全面地认识理解问题。
二、选图中的局限性
几何直观是学生理解数及其运算的重要工具,主要体现为学生能够直观地用线段图、点子图、小棒图等示意图表征已知信息和问题,解释数的运算规律和运算法则,理解运算中的道理。其重点包括尝试利用图表直观表示问题中的数量关系,或者运用图表列举简单情况,归纳发现其中的规律,进而初步体验用几何模型解决问题的方法等。如一年级学生借助运算解决“小亮锯木头,锯了3次,这根木头变成了几段?”问题是有难度的,此时,教师往往会引导学生通过画一画、说一说等方式去理解和分析,能很直观地看出木头被锯成了4段,一目了然。然而,在不同类型的示意图选择上需要特别注意,否则会适得其反。
例如,在教学“两位数除以一位数的口算除法”时,为了引导学生深入理解36÷3的算理,教师选用教科书中的小棒图和点子图,鼓励学生通过“圈一圈”表示自己的分法。对于小棒图,由于在圈之前有“分一分”的活动经验,学生的分法是一致且正确的,即分为三份,每份12根小棒。然而,在点子图的圈画中,学生却出现了两种不同的分法:一是3个3个地分,即3个为一组,分得12组,符合36÷3=12的计算道理;二是12个12个地分,即12个为一组,分为3组,这样的分法更切合36÷12=3的计算道理。询问和分析发现,事实上,第二种分法的学生在“圈一圈”之前已经有了自己的计算结果,所以他们直接将其结果圈了出来,并没有真正理解算理,这显然是与题意相悖的。教师要结合以往经验,注意到“几何直观”的局限性,在教学中注意选图,如在除法运算中选择小棒图,在乘法运算中,选择点子图。
综上所述,“几何直观”的确具备发现规律或真理的功能,有助于学生更形象直观地探索和理解数学。但事物总有两面性,其在一些具体的操作和选图等活动中存在潜在的局限性,所以,就需要教师在教学过程中多探索实践,因情况而定,将“几何直观”更好地应用于教学中。
(作者单位:陕西省咸阳林凯谦成学校)