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空间观念培养的视角研究

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空间观念是几何课程改革的一个核心概念,也是小学数学学习重要任务之一。纵观现状,小学阶段“形”这个内容不仅仅使学生感到难学,而且很多教师都感到教学效果不佳,因而造成学生的空间经验难以累积、空间观念不易建立。对此诸多名师都做过深入地研究,笔者试着从以下几个视角谈一谈这方面的想法。

化静为动

小学教材中的绝大多数几何内容都是以静态方式呈现的,与几何内容相比其他领域的知识具有空间上的延展性,因此,给形象思维占主导的小学生造成学习上的困难。对于难点内容,化静为动,是比较好的策略。在人教版六下《圆柱的认识》一课中,教师是这样演绎的:

片断一:研究圆柱的展开图 教师问:“如果把圆柱的三个面展开,会是什么图形?”学生回答:“两个圆,一个长方形。”之后,教师把包裹在圆柱形水杯上的两个圆和一个侧面沿高剪开并展开,得到两个圆和一个长方形。然后教师再问:“还可能得到什么图形?”在学生回答的基础上继续把包裹在水杯上的第二、第三层侧面沿斜线段剪开并展开,同时辅以课件动态演示。

片断二:研究切和平移旋转 研究切东西时,教师问:“如果横着切一刀,会是什么样子呢?继续切,都一样吗?”“如果竖着切一刀,又是什么样子呢?继续切?每一刀切出都一样吗?”先引导学生思考、再交流,然后动态演示验证。研究平移旋转成圆柱:逐一出示一个圆片和长方形,引导学生思考怎样成为圆柱,并辅以课件动态演示。

虚实相间

小学生抽象能力和空间想象能力相对比较缺失,因此要注重动眼、动手、动脑的有效结合。这里的“实”即观察和操作,“虚”即动态想象。通过两者结合,便于呈现现实原型,有利于从视觉上去感受,同时在学习活动中辅操作活动与合情想象,增强空间感。在人教版五下《长方体和正方体的认识》一课中,笔者设置了如下任务:

任务一(虚实):巧动手――选择合适的小棒,搭长方体框架。①先独立思考,想一想可以选择怎样长度的小棒,然后独立思考。②小组里交流想法并合作搭长方体框架,然后交流:怎样的小棒能搭成长方体?(学生得出三种搭法)教师提问:“为什么不选用5厘米的小棒呢?同一个长度的小棒至少要几根?”

任务二(虚):巧动脑――以棱想形。抽象出直观图,引导观察思考:①看到了几个面?几条棱?其他的面在哪里?其他的棱藏在哪里?你能指一指吗?②出示完整的透视图(隐藏的棱用虚线)。教师再问:“现在请你闭上眼睛在脑子里想象出长方体的模样。想一想,最少留下几条棱就能想象出长方体的样子?”

任务三(虚):根据给定的材料,想象另外两个面。上述的教学采用了虚实结合的策略,通过脑子中想象搭,动手操作搭,积累感性经验,并再次予以动态想象。在这其中,既有二维到三维的顺向空间,又有三维到二维的逆向空间,学生的空间观念得以较好地训练。

打通联系

对图形之间关系把握能力和图形之间的转化沟通能力欠缺,也是造成“形”内容难学的原因之一。这就提醒我们在教学中,还应关注“形”之间的前世今生、前因后果,帮助学生从整体把握,有利于形成正确的空间观念,可以从“同、异”两个方面入手。

相“同”沟通 相“同”沟通指的是同一内容之间建立联系、有效沟通。比如在人教版五下《组合图形的整理和复习》一课中,以梯形的面积公式为基点建立联系的。

教师问:“如果有一种图形的面积公式可以通用其他平面图形的面积计算,你会选择谁?你是怎么想的?”学生有选长方形的,也有选平行四边形的。教师再结合课件动态演示对三种情况予以研究:①当上底a缩小为一个点时;②当a一端延迟至和b相等时;③当a两端分别延长和b相等成长方形时。然后教师再问:“现在你觉得哪个图形面积公式适用于其他平面图形的面积计算?你有什么启发?”以上的教学片断,通过经历猜测思考、演示验证,把几种平面图形的面积计算从线性提高到网状,打通了联系,形成了网络。

相“异”沟通 比如人教版六年级上册《数与形》,往往有教师把这块内容单纯在数上找规律,那就背离了教材的原意和编者的意图,其实这个内容是通过沟通数与形这两个领域之间的关系,寓数与形,数形结合,凸显对形的进一步理解,发展空间观念。在教学中,可以采用如下的思路:第一层次先逐一出示叠加的正方形,通过用式子表示小正方体个数和,发现数与形之间的联系,能画一画接下去的叠加图并找到规律;第二层次让学生借助数与形之间的关系,根据数想象形,再用课件动态演示根据数相加的特点演示相对应的形,借助数在脑子里建立形的表象,找准数形联系的节点,不仅沟通彼此的联系,更是促进对形的有意义的正确建构,从而促进空间观念的进一步发展。

学生空间观念的形成是一个复杂的过程,不是一朝一夕所能达成的,在这个过程,本文中赘述的观察、操作、识别、想象、再现是比较有效地训练方法。诚然,仅仅有这些还不够,还需要教师有教材上的整体观和教学上的系统观,才有可能发挥这些方法的有效性,真正提升并发展学生的空间观念。