中學以下的素養教育與經驗談:國三上數學,圓形(1)

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國三幾何會把過去一二年級學過的全部用上,所以考試成績會讓學生很挫折。這種考驗過去有沒學好的總整理,筆者個人的經驗是:「沒辦法」。過去沒打好的底,想要臨時抱佛腳,在幾何這種非常需要累積的部分一定撞牆。此時想從頭鍛鍊實在很拚,做不到也不勉強,就抓好基礎題型的觀念,把握基本分就對了。


第二部分是圓形,這是一個非常非常難用文字說明的章節,影片會比較好,或是圖文說明檔。怎麼說呢,筆者的經驗是,這章節用動態方式教比較好,透過肢體語言跟筆順,讓學生可以抓到那個點。

顯然這樣講實在太抽象,不過筆者也只能先這樣。

圓形

圓形的基本,是相互關係,分為「點與圓」、「線與圓」、「圓與圓」三種,關係看圖就可以懂,先懂名詞是必要的,如下圖。

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這個或許是廢話,不過到國三也還有人搞不清楚,筆者建議可以補充兩者的關係,「圓心到圓上任何一點的距離都一樣,這個距離就是半徑」,筆者個人經驗,的確有同學是敗在,忘記圓心到圓上任何一點距離都一樣這件事。倒不是他忘了,是因為從來沒學過,只學過定義,然後又太自然而然以為自己「怎麼會不知道」。

點與圓:圓內、圓上、圓外

點與圓的關係如下:

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這裡要注意的,是點在哪一個地方,有一個不常見,但學生會問的問題。那就是「圓上」一點算不算圓內?

不算,圓的定義是「平面中一點(圓心),距離此一點等距離的所有點的集合」,這個做圖就知道,我們會先用圓規定住圓心,然後用鉛筆在一個相等距離,畫一筆連出封閉圖形,這就是圓。所以圓內「不在圓上」。

會有這種疑問,大部分是解題遇到,因為有時候題目講面積時,是圓以內且包含圓上,所以會有同學弄不清楚。這對解題或許沒影響,但題目敘述有可能造成學生混亂,建議稍微花點時間,或是補一行字在講義上說明,但請註記「不會考」。

線與圓:學習邏輯別太跳

接下來是線與圓的關係

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單純講線與圓,關係真的很單純,但務必要詳記「交點」關係。也就是

割線「交圓於兩點」、切線「交圓於一點」,其他就是不相交,也就是一般直線,沒有特殊關係。

然後然後,請不要急著講圓與圓的關係,保證絕對死給你看。課本為何先講弦心距跟弦的關係,而不是直接接著圓跟圓,是有一定的道理。

有的補習班,或是新進教師會想說,透過點、線、面很「和諧」的方式去授課,然後就爆炸了。學生也是,有看筆者寫這系列的同學,請記得為何老師如此教?都是有學習邏輯在,你可以讀通之後自己筆記,順序調成你熟悉的去記憶,萬不可一開始就自作主張。

接下來就是最容易錯的第一個:

「弦是割線的一部分,割線不是弦」

如下圖,弦是藍色的部分,只是在圓割線中,屬於「圓上兩點之間的範圍」。這個很重要,請老師千萬要記得,不要忘了提,家長如果忘了請找專業補教老師,不要自己亂講。

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所以,直徑是不是一條割線?不是,直徑是最長的「弦」。

弦心距:題目多直角三角形、概念可延伸到切線

一條割線可以通過圓心,讓其中一段變成弦,但直徑不是割線。

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如上圖所示,弦心距指到圓上一條弦的垂直距離,是距離不是線,不過一般來講都是直接畫線,就先不管這個。由於弦心距連到圓心,這也表示做紅線到圓上,就是圓的半徑,故弦心距的題目幾乎都會跟直角三角形有關,照道理說只要直角三角形學好就沒問題,弦心距題型多半是圖形複雜,瞬間看不出切入點。

弦心距的概念是「點到線」,「點到割線」是如此,那麼「點到切線」呢?這當中有一個問題,許多老師授課時會忘記,導致學生一直不懂,為何「半徑垂直於切點」?

呃,講到這,老師應該恍然大悟哪邊漏講了。漏掉了點到切線的變化,所以筆者通常會在這當中,夾一兩張圖如下,讓學生自然而然記住切點到圓心連線垂直。因為這就是弦心距的變形啊。

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其實不會很花時間,順便畫兩個圓,動態的表示那個「紅線」圍起來的三角型,好像越來越小對不對?學生自然就會理解,小到不能再小變成一條線,這就是弦心距垂直的概念而已。

總之,弦心距的性質,諸如垂直平分弦、延長線會變成直徑,這反而在「動態教學」上面沒那麼主要,學生會自然記起來。

圓與圓:加上割線跟切線就變成複雜題型

最後,是圓與圓的關係,這個就煩了。

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關係好懂,重點在交點,有看圖應該都看得懂。筆者是建議,如果是用電子白板上課的,可以把那個紅圓從外到內慢慢移動,邊移動邊解說。(待續)

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