“图形与几何”是小学数学课程四大领域中比较重要、涉及范围比较广泛的内容之一。本课题小组以“图形与几何”领域的教学内容为研究对象,分析基于学生已有的生活经验,培养学生空间观念的教学策略,发展学生的空间想象能力。
《义务教育数学课程标准(2011版)》对空间观念的阐述如下:“根据物体特征抽象出几何图形,根据几何图形想象出所描绘的实际物体;想象出物体的方位和相互之间的位置关系;描绘图形的运动和变化;依据语言的描述画出图形等。”
由此可见,空间观念的形成是人认识客观世界时,认知从低级到高级发展的一个过程,这个过程蕴含着学生实际的观察、思维的想象、图形的比较、结果的综合与抽象分析等。
在日常生活中,学生已经积累了很多与“图形与几何”有关的生活经验,例如,生活中的轴对称现象,像蛋糕和比萨这样的圆形模型;绳子和纸带这样的线形模型;随处可见、触手可及的长方体(正方体)形状的物体……学生的生活经验已经成为发展空间观念的重要基础。
基于这样的思考,课题小组成员边思考、边实践、边研究,总结了如下几点关于培养学生空间观念的策略。
由于数学知识与生活具有较强的联系,学生的数学学习离不开生活经验的迁移,有效的数学课堂情境创设更需要生动的生活素材提供支撑。与生活情境相结合有利于确保学习的过程更基于学生的认知,贴近学生的生活。
例如,在教学“圆的初步认识”一课,教师创设了如下情境:“小丁丁家正在装修,爸爸准备在小红点处安装一个无线发射信号装备。已知该品牌的有效覆盖范围大约是5米”,提出“在平面图中的哪些地方能接收到信号?”这一关键问题。学生根据已有的生活经验判断无线信号的大致范围是个圆。教师通过引导学生找一找哪些地方能接收到无线信号,在激发学习兴趣的同时引出“圆”的概念,进而展开后续学习。
基于小学生的年龄特点,学生在学习数学的过程中,需要充分调动各种感官参与学习活动,通过动手操作,如拼拼凑凑、剪剪贴贴、摆摆弄弄、量量画画等活动,在具象思维到抽象思维的发展过程中积累一定的活动经验,这也是学生学习数学知识和发展数学思维的一条重要路径。学生通过实践操作进行直观感知,从而建立空间观念,这是一个想象、思考、验证的过程。
“用火柴棒围图形”是三年级第二学期“几何小实践”中的内容,教师设计了用12根小棒围出3种不同图形的操作活动,学生通过不同的摆放方式,呈现了一个个不同的图形。用12根火柴棒究竟能围成多少个不同的内部联通的封闭图形呢?带着这个问题,学生在“玩”火柴棒过程中,自主发现图形有序变化的规律,再通过边摆火柴棒边想象,发现周长与面积的规律,并通过分类进一步学习平移法的思想。
发展空间观念的过程是一个基于观察、想象、比较、分析、综合、抽象、概括且不断由浅入深认识客观事物的过程。小学数学“空间与图形”教学内容的各知识点之间具有紧密的联系,但并不是一个严格的公理化体系,仅属于经验几何或实验几何的范畴。这些内容是建立在小学生的经验和活动之上的。其中,“大胆想象”在“经验积累”和“空间观念”之间起到了桥梁的作用,是发展空间观念的重要思维活动。
在“轴对称图形”一课中,教师分别在6处精心设计培养学生空间观念的教学环节,分别是:①观察蝴蝶、笑脸、爱心、红双喜等图案,引导学生发现生活中的对称现象,初步感悟轴对称图形的特点;②寻找生活中的对称现象,会判断轴对称图形并找出相应的对称轴;③判断几何图形中的轴对称图形并找出所有对称轴;④根据轴对称图形的一半先想象另一半,再画出图形的另一半,从而完成整个轴对称图形;⑤除了交流的两种情况外,继续思考还可以怎么画;⑥根据轴对称图形的一半想象完整的图形是什么(如飞机、星星、雪松等),然后再剪一剪,观察完整的图形。
从教学实践来看,想象学习小伙伴画出的完整的轴对称图形是一个难点。由于对称轴位置的不同,另一半图形的位置也不同,这对学生的想象能力有一定的要求。尽管课上学生较难想到,但作为教师,在日常教学中要有意识地渗透和培养学生的空间想象能力,这需要日常的不断积累和教师的坚持。
综上所述,培养学生的空间观念是我们每位老师的一项重要任务。我们要根据学生的认知规律,充分尊重学生的认知起点,有效利用生活经验,从真实的生活情境入手,以动手操作活动为载体,在想象中建立丰富的空间表象,促进学生空间观念的发展。