小学生空间观念培养的有效策略

发表时间:2020/7/2   来源:《中小学教育》2020年第6期   作者:刘显锋
[导读] 空间观念是指在空间知觉的基础上形成起来的,对物体的方向、距离、大小和形状的知觉
        【摘要】空间观念是指在空间知觉的基础上形成起来的,对物体的方向、距离、大小和形状的知觉,是客观世界空间形式在人脑中的表象。它是一种比较复杂的知觉过程,包括形状知觉、大小知觉、深度知觉和方位知觉。
        新课程把“培养学生初步的空间观念”作为核心教学任务之一,足以说明“空间与图形”领域的重要性。因此在新课程理念下探索“空间观念培养”的策略就非常有必要。
        【关键词】空间观念  策略
        新课程小学数学的一个重要变化,就是将原来的“几何学习”改成了“空间观念的培养,”这决不仅仅是语言表述上的改变,更重要的是反映了由以往以“几何计算”为主,转向现在以“空间观念的培养”为核心的任务变革。在课堂教学中,我们教师紧密联系生活实际,创设各种动手操作的机会,想让学生在玩中学、动中学,发展空间观念。
        一、抓住概念本质,形成空间观念
        小学生的思维正处于具体形象思维向抽象逻辑思维的过渡阶段,教学中加强直观演示,在学生头脑中形成清晰正确的表象,有利于培养学生的抽象概括能力,有利于发展学生的思维能力和空间观念。
        1.直观认识,让表象正确建立
        观察是一种有目的、有顺序、持久的视觉活动,在几何知识学习中起到重要的作用,是学生获得初步空间观念的主要途径之一。在观察中,学生逐步获得有关几何形体的表象,建立正确的几何概念,从而建立良好的空间观念。
        如:《角的初步认识》教学,教师为了避免“生活角”与“数学角”的冲突,在课堂中创设了一个情景:小明同学到游乐场玩,他选择哪个滑滑梯玩比较好?多媒体出示三个斜度不同的滑滑梯。学生对滑滑梯的认识都有生活经验,能很快地选择斜度比较合适的2号滑滑梯。这时教师抛出问题,“你们为什么选择2号滑滑梯?”引发学生进一步发现2号滑滑梯的斜角比较合适。点击多媒体“斜角”被抽象出来,教师介绍学生认识角。数学意义下的“角”就顺利的进入了学生的表象。这样直观的课件不仅联系学生的生活实际,使学习兴趣高涨,而且能更直接、生动、明确地让学生接受了新的知识。
        2.沟通生活,让经验链接知识
        认识了“1平方厘米”后,课后可以布置这样的作业:收集身边你见过的大小是“1平方厘米”的物品,并把它记录下来。
        一位学生这样记录:我找到1平方厘米的物品有,“骰子一个面的大小大约是1平方厘米;我的大门牙的表面大约是1平方厘米;我的中指的指甲面大约也是1平方厘米。爸爸衬衣纽扣表面的大小大约是1平方厘米;教室里开关按钮的表面大约是1平方厘米;作文本上一个格子的大小大约是1 平方厘米……
        学生在这样的记录中不仅对“1平方厘米”的大小有了一个回忆,重要的是他将面积单位与实物联系在一起,使抽象的单位具体化,生动化;这样的沟通和联系有利于他更深刻地掌握这个单位的直观大小。
        二、把握操作要领,巩固空间观念
        空间观念的形成,只靠观察是不够的,教师还必须引导学生进行操作实验活动,让他们自己比一比、折一折、剪一剪、拼一拼、画一画。由此可见,空间与图形的教学中鼓励学生动手操作、动手实践,在操作中、在实践中发展学生的空间观念,尤其显得重要。学生只有通过实际操作才能真正理解一些抽象的概念,同时也利于培养学生的实践能力。
        1.借助摆放,在动手中明确
        低年级儿童的空间想象能力比较弱,教师在教学中可以让学生通过动手摆一摆的方法,在实物摆放图中验证自己的猜想,从而建立空间观念。如低年级“搭积木”的游戏就很有意思,共用几块立方体积木搭成的?在这个图形中,有二块积木被遮盖了,要找到这两块积木,需要学生有空间想象能力。教师可以先让学生独立想象有几块积木搭成?说一说你是怎么想的?再动手摆一摆,摆好后,验证由几块积木组成,与刚才的想象是否一致。如果不同,是少了还是多了?
上述环节,学生看图形有思考、有想象;再动手操作,学生有验证、有反思;这样的动手操作不仅明确了结论,更培养了空间观念。
        2.巧用活动,在思考中深刻
        如:《圆柱的认识》这节课让学生知道“圆柱的侧面展开图(沿高剪开)与长方形(正方形)各部分的关系”是教学重点也是教学难点。通过课件演示,让学生观察两者之间的关系不失为一种好方法。但怎样能让学生自主的体验到侧面展开图与长方形各部分的关系,让学生动手做一做,显得尤为重要。
        当学生认识了圆柱的“底面、侧面”后,教师问,“你觉得这两个底面的大小怎么样?你有办法证明吗?”
        学生在白纸上描出了其中一个底面的大小,再用另一个底面扣在刚才画出的圆形上面,比较大小,发现完全重合。(教师看着学生表现,微笑、点头。)
        当学生完成了这个验证,教师接着问:“侧面是什么形状的,它有多大?你能也把它展示出来吗?”
        受底面验证的影响,学生也想到画。当圆柱倒在纸上的一瞬间,学生否定了自己的想法。(看着学生着急的“左右倒腾”,教师耐心地等待着。)
        这时,有学生用纸将圆柱围了起来。(教师请他说想法)同学们茅塞顿开,马上也围出了一个侧面,并剪去多余的部分。
        此时,教师引导学生比较“你围的这个侧面展开是什么形状的?它和圆柱侧面有什么关系?”
        由于在动手操作中,学生充分感知,所以他们能很准确地将圆柱侧面与展开图长方形(正方形)各部分名称联上关系。
        在这个教学活动中,学生参与了圆柱侧面形成过程的研究。在研究中,学生遇到问题,并不断的调整自己的思考,领悟“长方形(正方形)与圆柱侧面”大小的关系。整个学习的过程,学生紧张而有序,他们认真投入,积极思考,在动手操作中碰撞出智慧的火花。
        三、培养想象能力,提升空间观念
        爱因斯坦曾经说过:“想象比知识更重要,因为知识是有限的,而想象要概括世界的一切。”想象是思维的翅膀,往往和观察、实验、思考等活动结合起来。因此,在教学中,我们要有意识地培养学生的空间想象能力。
        数学思维能力是数学各种能力的核心,通过思维训练,完善学生的思维结构,教给学生一些思维方法,优化学生的思维品质,可以从根本上提高学生的空间想象能力。
        比如,对“锻造”问题。也可以进行专题训练。一个圆柱形容器中的水,倒到正方体的容器里,水有多深?一个长方体改造成一个正方体等问题的提出都是对的知识的系统运用。需要学生灵活的空间想象能力,更需要学生良好的空间转化能力。对于有困难的学生,教师可以引导他们用橡皮泥捏制,在捏制过程中,让学生清楚地意识到两种形体变了,但体积不变。
        总之,培养空间观念并不是一朝一夕的事情,不仅需要有很好的空间想象能力,还需要有很丰富的生活经验。

我们应当在数学教学活动中重视学生想象力的培养,要充分挖掘一切可以调动学生思维活跃的因素,通过多种途径,有效展开教学,使学生空间想象能力得到发展,空间观念得以建立。
        二、培养小学生空间观念的策略??
        对于小学生来说,空间观念是在经验活动的过程中逐步建立起来的。学生的经验是他们发展空间观念的基础。发展小学生空间观念的基本途径是多样的,而且都是以学生的经验为基础。这些途径包括:生活经验的再现,实物观察活动,操作活动,想象与表达活动等。在这些活动中,学生感知和体验空间与图形的现实意义,初步体验数与形的联系,逐步发展空间观念。
        (一)生活经验的再现
        学生在很小的时候就开始接触各种形状,如圆形的车轮、正方形的地砖、长方形的门窗等。他们具有较多的关于形状的感知方面的早期经验,所以学生的几何知识有丰富的现实原形。然而如何让学生将所学的知识与生活经验产生联想,这是我们教学的重点。举个例子,如果一个人发现桌子有点摇晃,准备用一根木条固定住,该怎样钉才最牢固呢?小朋友会看到有经验的人将木条斜着钉下去,经过这样的修理后,讲桌就会很牢固了。这种经验使学生感悟到物体的形状会带来某些特殊的物理性质,教师在讲解时,就可以把这个经验再现于课堂,这样才有助于学生的理解。当教师教“对称”时,可以将小学生经常参与的折飞机活动带入课堂,这样既调动了他们的学习兴趣,又让他们产生了切身体会,同时,也让学生感悟到一个几何图形中有好多方面可以进一步探讨。学生在生活中接触过许多几何图形,这是他们理解几何图形,发展空间观念的宝贵资源。因此,在发展学生空间观念时,这些已有的活动经验起着非常重要的作用。在学习几何知识时,他们一定会联系生活中熟悉的实际事物,回忆生活中的实际事例等。教师应该引导他们将课堂中的几何学习与生活经验相联系,找到它们的连结点,尽快地从生活经验中抽象出几何本质。
        (二)观察活动
        观察是一种有目的的、有顺序的、持久的、以视觉为主的认知活动,是学生建立空间观念的又一个重要途径。除了利用已有的经验外,学生学习几何知识也可以从观察活动开始。教师一方面要有目的地诱导学生再现相关的生活经验,另一方面又要让学生进行有目的的观察。在观察活动中,学生观察的效果与教师提供图形的方式有很大的关系。
        如认识长方体时,先让学生通过观察,感知长方体的面、棱、顶点等,形成表象;接着,放手让学生分成几个小组,对长方体模型或本身所处的教室进行观察、研究,并填写观察记录表;最后组织学生讨论合理有效的观察方法,创造性地得出棱的条数,可这样计算:3×8÷2=12条。因为每个顶点都有相交的3条棱,8个顶点应有3×8=24条棱,由于每条棱都相交于2个顶点,每条棱重复数了一次,所以要除以2,这样,学生从对实物、模型的感知,已过渡到对本质的概括,但仅仅有这些还不够,教师还应该提供细长的长方体,让学生边观察,边描述长方体前后、左右、上下这三对相对的面,以加强学生的深度感知能力。这样,长方体的空间观念就比较容易形成。当然,在观察实物的活动中,要注意实物与几何形体的区别,尤其值得强调的是当实物是非标准图形时,如何引导学生从实物中抽象出本质的,舍弃掉非本质的特征。如畸形的西瓜,该如何引导学生将之抽象为球体呢?这是比较关键的地方。我们可以让学生绘画,然后提问,“你画的西瓜是什么形状的?”即使画得不象,也完全可以想象成球体来进行观察。
        (三)操作活动
        空间观念的形成,只靠观察是不够的,哪怕是观察别人的操作也是不够的,教师还必须引导学生自己进行独立的操作实验活动,让他们去比一比,折一折,剪一剪,拼一拼、画一画。通过视觉、触觉、听觉等多种分析器官共同参与的操作活动,可能产生两种情况,一种是学生没有任何目的地操作,就会有一些新的发现;另一种情况是学生有预先设计好的目的,那么就能验证一些原有的猜想。比如,用一张硬纸片制作一个正方体。学生在操作前,首先得考虑该如何制作。这就需要学生将立体的图形转换成平面的图形。有的学生可能会在硬纸片上画下6个相等的正方形,然后用透明胶带布一个一个粘起来;有的学生可能会想到直接在硬纸片上画正方体的展开图,然后再粘;有的学生还会想到在正方体的展开图相关的正方形的一边留下一点粘合胶水的地方等等。学生在制作之前就先想好了一定的步骤,但是这种想法也只是想象,还需要实际操作来进行验证。在这个操作过程中,学生的思维不断地在二维与三维之间转换,进一步确立了学生的空间观念。
        很多教师从小学到现在,学习过程中没有切身参与过数学操作活动,所以,空间观念的水平比较低,给学习和生活带来了诸多不便。在教学中的操作能力常常不及学生。现在,我们不但要有意识地提高自己的空间观念水平,而且要有意识地培养学生的空间观念。
        (四)想象活动
        学生通过想象、绘制和比较放在不同位置上的物体或实物模型,逐步形成各种表象,再进一步确立空间观念。想象往往和观察、实验等活动结合起来,几何学习中的想象要有实际依据。例如,从不同角度观察一张桌子。先把自己看到的画下来,然后学生进行交流,猜一猜某幅画是谁画的,他坐在哪个位置。又如,学习了长方形、正方形的面积后,教师可以设计如下题目:有一块边长是10米的正方形空地,现在要在空地上建造一个花坛,使花坛的面积是空地面积的二分之一,可以怎样建造?学生可以设计出许多颇具创新的方案。
        通过表象的旋转、平移和切割,可以让静止的表象动起来,培养学生的空间想象能力。比如有这样一道题目:现有一条长3厘米的线段沿着其固定的一个端点旋转一周,它的另一个端点所经过的路程是多少?教师提出要求,让学生闭着眼睛想,一条线段在平面上绕固定的一个端点旋转一周,另一个端点所经过的路程其实就是求圆的周长。这样的问题还很多。三角形的面积教学中,教师引导学生想象,如何把两个完全相同的三角形叠在一起,拼成一个平行四边形,以比较三角形的高及底与平行四边形的高及低的关系。我想,如果每一位教师都能大胆地把主动权放手给学生,让学生的思维自由驰骋,学生的空间观念何愁不能培养。
        (五)交流活动
        几何语言是在探索和体验空间与图形的过程中逐步发展起来的,所以在几何教学中,教师应该尽力为学生提供操作和交流的机会,而不应该简单地、机械地让学生模仿教师或书本上的语言。例如,模拟说明从家到学校的路线,打电话告诉别人行走的路线,或学画路线图。又如,学会用上、下、左、右,描述物体的位置,具体认识东北、西北、东南、西南,并用这些方位词描述方向和位置。这里的交流活动主要是让学生交流对空间的感受,提高他们的描述空间、感受空间的能力,同时也提高了学生从语言描述中感受空间的能力。
        (六)创作活动
        我国的传统游戏中有七巧板,学生能利用七块神奇的图形拼出有新意、有美感、抽象的各种图案,在这个游戏中,不但要让学生感受七巧板在生活中是确实存在的,而且也是完全有可能用于现实中的。在几何学习的过程中,学生自己的创作对发展空间观念的作用很大。例如:利用平移和旋转制作一个美丽的花边图案。在制作过程中,学生需要综合运用对称、平移和旋转完成这个图案,这样的问题可以设计成开放式的,让学生从一个或几个简单的图形出发,设计成一个新的图案,并让学生说明自己所设计的图案的特点,让他们在创作和交流活动中相互欣赏,获得成功的体验。学生在这个过程中,既感受到几何的美,又巩固了对各种图形的认识,同时发展了空间想象力。
        课程标准中强调几何初步知识教学要注意通过数形结合来培养学生的空间观念,但是很多教师由于受传统观念与“应试教育”思想的影响,还没有意识到培养空间观念的重要性,他们只重视计算教学,忽视概念教学或者过分强调抽象逻辑思维能力的培养,而忽视直观和表象的作用,以至于造成学生对几何图形的表象不深刻,空间观念淡漠,从而影响到学生的计算与逻辑思维能力。
        总而言之,学生空间观念的发展不是一朝一夕的事情,另外,空间观念也不是能够简单地评价的,但是,它对几何乃至其它任何学科的学习,对各种能力的培养都有很大的影响,因此,只有充分理解了空间观念对将来进一步深入学习平面几何、立体几何有很大的帮助,才能更有效地培养学生的空间观念。
        参考文献:
        [1]李萍. 小学生空间观念培养的教学策略探析[J]. 西北成人教育学报, 2013, 000(001):136-138.
        [2]方亚华. 培养小学生空间观念的有效策略[J]. 速读旬刊, 2017(6).
       
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