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“空间与图形”是《数学课程标准》安排的四个学习领域之一,其核心目的是要发展学生的空间观念。空间观念是在空间知觉的基础上形成起来的,是几何形体的大小、形状及其相互位置关系在人脑中的表象及想象。空间观念的形成与几何初步知识的教学密不可分,学生对几何形体的再现,对周长、面积、体积的计算,往往需要离开这些几何实体,而依赖于头脑中对物体的形状、大小和相互位置关系的形象反映,这就要求学生必须有一定的空间观念。空间观念的培养,依赖于学生多种感官的参与,依赖于空间想象能力的发展。对于小学生来说,他们的思维还处于从具体形象思维向抽象思维的过渡阶段,而空间观的培养,也正是进行抽象思维的培养。为此,我们在进行几何知识教学时,不能仅着眼于学生认识一些图形和能进行有关的求积计算,还应致力于如何采用合理的、有实效的教学方法,培养学生的空间观念。下面我就谈一下个人在培养小学生空间观念方面的一些体会。
一、引导学生观察,形成空间观念
观察是一种有目的、有顺序、持久的视觉活动,它是小学生获得初步空间观念的主要途径之一。在观察中,可让学生逐步获得有关几何形体的表象,形成良好的空间观念。赞科夫指出:“进行观察是很可贵的,儿童能够积累自己关于自然界的表象,同时还能掌握仔细观察事物的技能,观察应当在认识自然界上占有重要的地位”。在观察中,学生可以逐步获得有关几何形体的表象(表象是由感知到概念之间的阶梯,它具有直观性和概括性),形成良好的空间观念。例如,在学习“长方体和正方体的体积”时,教师设计如下实验,建立体积的概念:在一个底部留有一个小孔的铁盒中装满橡皮泥,再把一个长方体木块塞入橡皮泥中,盖紧盒盖,盒中的一些橡皮泥就从底部的小孔中挤出;在一个盛满水的容器中放入一个铁块,水就会溢出来。引导学生观察上述实验得出:物体占有空间。在此基础上引导学生观察橡皮、文具盒、书包,问哪一个物体所占空间大?进而得出:物体所占空间的大小叫做物体的体积。这样,学生通过观察、感知,不但理解了体积的概念,而且建立了初步的空间观念。
二、注重操作实践,强化空间观念。
空间观念的形成,只靠观察是不够的,教师还应该引导学生进行操作活动,让他们自己去比一比、折一折、剪一剪、拼一拼、画一画、量一量,调动视觉、触觉、听觉等多种感官,空间观念便易于形成和巩固。例如,为了使学生初步认识长方体和正方体,了解长方体相对的面的大小相同,教师课前可准备两个大小、形状不一的长方体,并在相对的一面贴上相同颜色彩色纸片,讲课时,指名学生帮助演示,要求把上面的贴到下面、左面的交换到右面,前面的交换到后面。其余学生认真观察。教学过程中虽然没有提“相对的面大小相等”等詞语,但学生对于长方体的这一特征却有了直观的认识。再如教材没有给长方体下定义,而是通过课本中图形的观察,指出某些物体的形状是长方体。但是由6个面、12条棱、8个顶点所组成的立体不一定都是长方体,所以在教学时,就要拿出学生熟悉的日常生活中的实物和模型,如装食品的纸盒、铅笔盒、保健箱、长方体和正方体模型等,引导学生仔细摸这些实物和模型的面、棱、顶点的情况,它们分别有几个面?几条棱?几个顶点?每个面是什么形状?相对的面的面积怎样?相对的棱的长度怎样?然后把作为教具的空纸盒展开成平面图(相对的面和相对的棱课前分别涂上不同的颜色),让学生观察、比较一下,着重加深对长方体的“6个面都是长方形(也可能有两个相对的面是正方形),相对的面的面积相等”、“相对的棱的长度相等”的认识,使具体事物的形象在头脑里得到全面的反映,从而使学生对长方体的理解更加深刻。接着再引入正方体的知识,学生通过对实物、模型和平面展开图的观察,突出正方体这一属概念所具有的,区别于其它属概念的性质是长、宽、高都相等,并且能了解正方体和长方体之间的关系。学生在活动中运用多种感官参与活动,在做中模仿、做中探索、做中发现长方体的面、棱和顶点的特点,把感知经验上升为数学认识,实现了知识建构,空间观念得到了培养。
三.发展学生空间想象,深化空间观念
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,需要使学生的个别表象不断地向概括表象发展。所以让学生练习不看实物和模型,只看几何图形来想它所表示的实物和模型。如在学习圆锥体的认识时,先让学生认真观察书上画的童帽、铅锤、粮堆等圆锥体图,再引导学生根据这些图想象出童帽、铅锤、粮堆等实物的形状,然后进一步引导学生想象童帽、铅锤、粮堆等圆锥体的底面是个什么?它们的高线各是怎样的?圆锥体的高线学生看不见,摸不着,较难想象,教师可以先用模型演示,并进行实际操作,用圆锥教具沿底面圆的直径到圆锥顶点切开,让学生观察切开后的横截面是一个等腰三角形,它的底边正是圆锥底面圆的直径,从圆锥顶点到底面圆心的距离就是圆锥的高。可让学生去量一量圆锥的高,还可以在黑板上画一草图标出圆锥的高,再引导学生根据画出的高线想象童帽、铅锤、粮堆等实物的高线。这样,抽象的概念形象具体了,有助于学生的理解和想象。根据几何图形想象,是进一步使其离开直接感知物(直观图),并进而形成图像或“录像带”的过程。通过“想象”来促进学生形成概括表象。
四.重视实际应用,拓展空间观念
在初步形成概念、掌握求积计算的基础上,要重视知识的运用,加深对知识的理解,完善几何形体的空间形象,深化学生的空间观念。例如,学习“平行线和垂线的认识”“三角形的认识”“梯形的认识”后教师应设计一些变式练习,让学生判别,从而突出图形的本质特征,帮助学生形成正确的空间观念。在运用中还要重视理论联系实际,引导学生用所学知识解决实际问题。例如,学习“长方体和正方体的表面积计算”后,出现一些实际中常遇到的情况,如计算做火柴盒、下水管、烟囱、大厅柱子要多少材料,使学生能够根据不同的情况确定实际需要计算几个面的面积,加强了与现实生活的联系,强化了学生的空间观念,深刻体现了老师与学生共同成长的新课改理念,大大地提高了学生解决问题的能力和创造力。
培养学生初步的空间观念,是我们每一位实施新课程数学教师的一项重要任务,更依赖于学生多种感观的参与,依赖于空间想象能力的发展,教学中,我们应根据学生的认识规律,排除学生在学习中的心理干扰,采用多种教学手段,教学方法,引导学生运用多种感官积极主动地参与到教学中来,协调活动,使具体事物的形象在头脑中得到全面的反映,以促使学生对几何形体有深刻的认识,这样有利于学生空间观念的形成。