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如何理解平移、旋转、轴对称?
平移、旋转、轴对称是小学数学"图形与几何"的内容中最为生动的部分,是在"图形的运动"这样的标题下给出的。既然是运动,就不仅要知道运动的结果,还需要想象运动的过程。这类运动有一个共同的特点,就是运动之后保持两点间距离不变,这样就保证了物体运动之后形状不变,人们称这类运动为刚体运动。刚体运动是两个图形全等的充分必要条件,因此可以用刚体运动来定义图形的全等[^24],也就是说,可以通过平移、旋转、轴对称来定义图形的全等。
显然,判断一个物体是否运动是需要参照物的,因此,描述三种图形运动必须构建参照物。因为是在平面上描述这些运动,因此,参照物必须是二维的。可以如下构建三种图形运动的参照物,进而借助参照物定义三种图形运动:
平移:参照物是一条射线。称图形上的所有点与射线的距离保持不变,沿射线的方向移动相同的距离的运动为平移。
旋转:参照物是一条射线。称图形上的所有点到射线原点距离保持不变,相对射线移动了相同的角度的运动为旋转[^25]。
轴对称:参照物是一条直线。称图上的每一点到直线的距离不变的运动为轴对称[^26]。
从本质上说,应当是先有参照物然后再规定图形的运动,当然,也可以先有了图形的运动然后判断这个运动的参照物是什么。因为后一个问题涉及到判断,因此更加困难。
图形的许多几何性质可以通过图形的运动直观得到,这是小学数学"图形与几何"内容的要点。比如:如果一条直线是另一直线通过平移得到的,那么这两条直线平行,甚至可以借此来定义平行线;等腰三角形关于底边上的中位线对称,因此等腰三角形的两个底角相等;一个四边形是正方形的充分必要条件是关于对角线对称;等等。在教学过程中教师要把握一个最基本的原则,就是图形的这三种运动保持两点间距离不变,直观地说,就是保持图形的全等。
在日常生活中图形的这三种运动的表现丰富多彩许多教科书中都给出了生动的例子。但有一个例子是富有哲理的其应用也是非常深刻的这就是《义务教育数学课程标准》中的例35。这个例子是信息技术中图形数字化的思维基础这个想法可以直接应用于电视画面的输送也可以应用于网络图形输送过程中的加密解密的方法就是知道输送图形与原有图形之间的变换关系。在高年段"综合与实践"的教学中可以安排这样的内容,让学生在游戏中感悟图形的运动,学会用符号表示图形的运动。