在小学数学“图形与几何”的教学中,由于几何的抽象性,学生常常出现 “眼中有物,脑中无形”的状况,陷入老师难教,学生难学的尴尬境地。笔者认为,这样的状况是学生缺乏空间表象和空间想象力不足造成的。在“图形与几何”教学中,教师如何走出这种尴尬境地,发展小学生的空间观念呢?
一、借助直观-----让学生“眼中有物”
小学生以具体形象思维为主,在课堂教学中教师可依此特点,借助直观,使学生“眼中有物”,通过数学活动去充分感知 “物”,形成正确的表象。
1.借助实物,建立表象
课堂上尽量创造机会让学生接触实物,丰富其感性认知,建立空间表象。如三年级上册《认识正方形》,学生在此之前已能辨认正方形,但对特征是模糊的。如果孩子仅凭印象中的正方形而脱离实物去认知是违背学生思维特点的。因此,课前让每个孩子准备正方形实物,先通过数边的条数,摸边的曲直,折或量边的长短,比角的大小,从边到角分局部去感知特征;然后从整体上记住正方形样子,感知其的方方正正;其次变换呈现方位,观察摆放位置变了,特征变化了吗?最后,让学生选择合适的小棒拼摆出正方形。这样借助实物,创设丰富的活动感知,丰富和建立“正方形四边相等,四个角都是直角”的表象特征。
2.借助图示,建立表象
教学过程中,有时难以借助实物,不妨改用图示的方法,同样能辅助学生建立表象。
如人教版六上《圆的认识》练习:至少要多少平方分米的正方形纸片才能剪出一个面积是9.42平方米的圆形纸片?
此题隐含的信息抽象而复杂,学生很难理解更谈不上正确解答。此时教师借助3个关联图,建立表象,梳理方法。根据图1:“s=∏r2=9.42,可求出 r2=?”图2:“r是半径,r2可以联想到什么?”图3:“小正方形的面积是多少?需要的正方形纸片是图3中哪一部分?与图3中的小正方形有什么关系?”化难为易,借图点拨释疑,建立“圆面积是小正方形面积的∏倍、需要的正方形纸片面积是r2的4倍”的表象,梳理方法9.42÷3.14×4=12。
3.借助演示,建立表象
除了借助实物,图示,有时还可以借助演示,有助于学生建立表象。
如人教版五上《平行四边形的面积》,借助PPT课件动态演示,与长方形为参照,图4的4幅图逐一呈现,帮助学生清晰地建立了“平行四边形的一组邻边即长方形的长和宽长度相等,以长为底,平行四边形高度不断变短,面积变小,而周长不变” 的表征。
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可见,课堂教学中借助实物,图示、演示等直观形式让小学生“眼中有物”,在丰富的活动中建立“物”的表象特征,为后续的“脑中有形”打下坚实的基础。
二、多维想象-----让学生“脑中有形”
想象力是人们对客观事物的空间形式进行想象的能力,多维想象亦是实现学生“脑中有形”,发展空间观念的重要途径。
1.观察与想象结合,建立空间观念
观察是学生认识图形的重要途径,教学中要引导学生在观察中想象,帮助学生建立空间观念。
如人教版六下圆柱练习:一个的瓶子内直径是8cm,装入7cm高的水,无水部分是高度为18cm圆柱形。该瓶子的容积是多少?
该题学生很难把文本与配图有效对接,正确解题。这时,教师要引导孩子观察配图:“图中的每个数据表示文本的哪一部分?”“图5和图6中,哪些部分是相等的?”“相等部分能互换位置吗?”“如果互换位置,你头脑中能想出它的样子吗?”如果能,试着画下来(如图7)”“怎样求不规则的物体的体积呢?”
教师设计以上几个问题引导学生有序观察:数据含义→相等部分→等量代换→大胆想象→问题解决,从不会观察到有序观察,并与想象结合,重构非规则物体的体积计算,建立学生的空间观念。
2.操作与想象结合,发展空间观念
在操作中想象也是发展学生空间观念的重要途径。让学生根据观察到的平面图形还原立体图形,是从二维到三维空间的转化,对小学生来说有一定难度。教学时借助动手操作降低空间想象的难度,还原立体图形,发展空间观念。如用4个同样的小正方体,摆出从正面看到的是3个正方形的图形。教学时可分以下几个层次引导操作与想象。
(1)猜一猜、摆一摆:根据自己的理解、猜测和想象摆出符合要求的图形(如图8);
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(2)想一想:这些摆法从正面看到的都是3个正方形吗?这些图形有什么联系吗?
(3)搭一搭:根据刚才自己总结的方法,想像一下这些图形的拼摆过程,你能很快再搭出来吗?
以上教学让学生充分经历“猜”“摆”“想”“再搭”的过程,学生由最初猜测式的摆,不断调整中的摆,到最后有方法的摆,经历了无序到有序的操作,然后教师对比梳理:首先一行先摆好3个小正方体,从正面看有3个小正方形;然后任意前移或后移一个小正方体,从正面看到的仍是3个小正方形;其次再在3个的后或前面任意摆一个,结果不变。通过最后“再搭”的实践活动,借助学生“脑中之形”把想象外显,发展了学生的空间观念。
3.应用与想象结合,提升空间观念
数学的学习要落实到应用中,才富有生命力。教学中,不妨拓宽应用思路,给想象一根坚实的“拐杖”,让空间观念在课堂落地生根。
如,五年级学生学了长方体的特征后,可设计“用小棒搭一个长方体框架”的练习课。(4组小棒:①长度不等的12根小棒;②8厘米,6厘米,3厘米的小棒各4根;③10厘米,8厘米小棒各6根;④8厘米4根,5厘米8根)要求:(1)想一想,搭一个长方体,需要怎样的小棒?(2)搭一搭,你们搭的是长方体框架吗?如果不是,还需要几根多长的小棒?(3)闭上眼睛想像一下,你搭成的长方体有什么特征?(4)假设你搭的长方体被老师拆分到大屏幕上了,你还能找到吗?
教师在开放的问题情境中为学生搭起想象空间,学生利用已学过的长方体特征进行想象,重构,重构的过程正是长方体特征的应用过程-——学生需要想像长方体外形,对小棒的根数与长短进行选择与调整。搭成后,再根据长方体框架想象出它的面、棱、顶点的特征,并用语言描述出来。最后,想象一下拆分后是怎样的,由立体到平面,实现二维到三维空间的转换,提升了学生的空间观念。
综上所述,在小学“图形与几何”的教学中,借助实物、图示,演示等直观形式,让学生“眼中有物”,因“物”创设丰富的活动,建立学生空间表象;借助观察、操作、应用,引导多维想象,实现“脑中亦有形”,让小学生的空间观念在数学课堂上建立和发展。