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七巧板:数学里的魔术师
    四川省西充县扶君小学段仕德老师发现,在四川省小学数学中心教研组组织编写的《知识与能力训练·数学》第五册“实践活动”中,引用的七巧板图形有误,图中画错了一条分割线,使三角形的比例关系发生了变化,难以拼成所要求的组合图形。四川省小学数学中心教研组对段老师的意见很重视,经过核对,这条分割线确实画错了。
      四川省小学数学中心教研组致信本报,拟通过本报对段老师的指正表示感谢,并对七巧板图形予以更正。

      七巧板的秘密

      七巧板是我国古代发明的一种拼图玩具,由七个不同几何形状的薄木片组成。它构思巧妙,变化无穷,可以拆分拼合成不计其数的形状,儿童在游戏中能加强形象思维的训练,掌握有关图形的大小关系,培养创造性,是一种极为有趣的益智玩具。

      七巧板分拆后,能得到正方形、平行四边形和三种大小不等的等腰三角形。其中,最大的三角形面积为中等三角形面积的2倍,中等三角形面积为小三角形面积的2倍;而平行四边形的面积和正方形面积相等,且都等于中等三角形的面积。当七个图形组合成一个大正方形以后,大三角形面积为整体面积的四分之一,中等三角形面积为整体面积的八分之一,小三角形面积为整体面积的十六分之一。有兴趣的同学可以自己去求证一下。

      自己做个七巧板

      从七巧板的七个几何图形可以拼合成一个大正方形,以及它们的大小比例关系,我们可以自己动手来制作一个七巧板。

      先准备一块三层板或硬纸板,然后在上面画一个七巧板组合成大正方形的各条分割线。

      画图时,首先根据板子的大小画一个大正方形和它的两条对角线。为了叙述方便,我们在图上标上字母(如图2)。接下来,找出AB、AD两条边长的中点E和F,连接EF;再在对角线BD上找出BJ、JD的中点H和I,分别连接GH和FI;擦去对角线AC上的AG部分,图就画完了,如图2中的粗线。这些线就是七巧板拼合的缝,沿这些线条用美工刀划开,就得到七巧板的七个几何图形。其中,四边形GJIF为正方形,四边形EBHG为平行四边形,三角形JBC和三角形JCD是两个最大的等腰三角形,三角形AEF是中等等腰三角形,三角形JGH和三角形IDF是两个最小的等腰三角形。

      七巧板史话

      “七巧板”又名“七巧图”,最初传到外国时,被称为“唐图”,意为“中国的图板”。

      既然叫“唐图”,自然与唐代有关。有关专家认为七巧板的发明是受了唐代的“燕几”的启发。“燕”即“宴”,就是唐朝人创制的专用于宴请宾客的几案,其特点是可以随宾客人数多少而任意分拆组合。到了北宋,仕官秘书郎黄伯思又对这种“燕几”作了进一步改进,设计成六件一套的长方形案几系列,既可视宾客多少拼合,又可分开陈设古玩书籍。案几有大有小,但都以六为度,因此取名为“骰子桌”。他的朋友宣谷卿看到这套“骰子桌”后,十分欣赏,再为其增设了一件小几,以便增加变化,所以又改名“七星桌”,这应该就是七巧板的雏形。可以说,七巧板是在兼顾生活的实用价值和艺术审美的拼合中产生的。

      到了元明两代,为了顺应都市生活对组合家具的需要,许多工匠都借鉴黄伯思的《燕几图》,采用木块进行模拟设计。据说有个叫严澄的明朝官员根据《燕几图》的原理,尝试着引进了三角形,设计成一套十三件的几案系列,合起来呈蝶翅形,分开组合的图形可达百余种,并据此编成《蝶几谱》。至此,从工匠设计图板中脱颖而出的拼图玩具产生了,并逐渐演变成了一种常见的数学游戏,时间大致在明末清初,当时是用薄木片或厚纸做成七件套样式,也称“七巧牌”。

      七巧板很快便传往日本和欧洲。在欧洲,1805年编的书目中已收有介绍中国七巧板拼图的书籍。日本七巧板的分割方式略有不同,它应该是采用蝶几法的中心正方形补充分割而成。

      四川省小学数学中心教研组供稿
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