如何在數(shù)學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)高中生的空間想象力

【摘 要】作為高中學(xué)生，他們已有了二維空間（平面）的知識(shí)，對(duì)三維空間的感知也有，但對(duì)三維空間的無限性、復(fù)雜性認(rèn)識(shí)不夠.因此，通過對(duì)直線的無限延伸、平面的無限延展性的認(rèn)識(shí)；通過比較平面內(nèi)與空間中兩直線位置關(guān)系的不同；通過認(rèn)識(shí)線面關(guān)系、面面關(guān)系來強(qiáng)化學(xué)生對(duì)三維空間的認(rèn)識(shí)就顯得尤為重要.單從教學(xué)上講，充分利用多媒體教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力，提高學(xué)生空間想象力的有效途徑。

【關(guān)鍵詞】高中數(shù)學(xué)；空間想象力；學(xué)生發(fā)展；有效性

所謂空間想象力，就是人們對(duì)客觀事物的空間形式進(jìn)行觀察、分析和抽象思維的能力.這種數(shù)學(xué)能力的特點(diǎn)在于善于在頭腦中構(gòu)成研究對(duì)象的空間形狀和簡明的結(jié)構(gòu)，并能將對(duì)實(shí)物所進(jìn)行的一些操作，在頭腦中進(jìn)行相應(yīng)的思考.辯證唯物主義認(rèn)為，任何事物的變化發(fā)展都有其內(nèi)在規(guī)律。空間想象力的提高也是如此，它是逐級(jí)向上的，即有明顯的層次性.教師惟有把握好這一規(guī)律，將之有機(jī)地滲透到教學(xué)實(shí)踐中去，有意識(shí)、有針對(duì)性地采取得當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和措施，才能有效地提高學(xué)生的空間想象力。

一、充分利用多媒體技術(shù)

在“多面體與旋轉(zhuǎn)體的體積”這一章中，主要內(nèi)容是柱、錐、臺(tái)、球四種體積公式的推導(dǎo)，關(guān)鍵是對(duì)立體圖形分析與理解。為了幫助學(xué)生在觀察圖形的基礎(chǔ)上從感性認(rèn)識(shí)向理性認(rèn)識(shí)過渡，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)設(shè)備，設(shè)計(jì)編制圖形軟件來輔助教學(xué)。在繪制過程中，利用畫面的連續(xù)移動(dòng)構(gòu)成動(dòng)畫來體現(xiàn)切割、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等動(dòng)態(tài)動(dòng)作。在講解祖原理時(shí)，其主要內(nèi)容為：兩個(gè)等高的幾何體，若被平行于底的平面截得的兩個(gè)截面面積相等，則這兩個(gè)幾何體的體積相等。為了體現(xiàn)其中的關(guān)鍵點(diǎn)：兩個(gè)幾何體任意位置的平行截面相等，可以繪制多幅不同位置截面的圖形，并將截面涂上鮮明的色彩，按順序編排好，連續(xù)播放時(shí)即形成了截面上下移動(dòng)的動(dòng)畫效果，使學(xué)生形象地認(rèn)識(shí)到不同位置的平行截面處處相等。又如在講解錐體的體積公式推導(dǎo)時(shí)，由于要將三棱柱分割成三個(gè)三棱錐，圖形變化較大，學(xué)生不易理解，因此將切割過程從頭至尾展現(xiàn)給學(xué)生，在講解時(shí)又將所要比較的兩個(gè)三棱錐逐步恢復(fù)到切割前的狀態(tài)，再分開。隨著分開一復(fù)原一再分開的移動(dòng)過程，學(xué)生們清楚自然地得出了所要推證的結(jié)論，同時(shí)也使得教師的講解輕松而且順理成章。有了錐的體積公式，又進(jìn)一步依據(jù)大錐被平行于底的平面截去一小錐得到臺(tái)體的思路，利用已推導(dǎo)出的錐體體積公式去推導(dǎo)臺(tái)體的體積公式。利用動(dòng)畫效果使一平面進(jìn)行移動(dòng)呈現(xiàn)出動(dòng)割大錐的過程，即讓平面從大錐錐體某處以平行于底的方式插入，從另一側(cè)抽出，留下切割的痕跡，進(jìn)而將截得的小錐移到其它位置，將剩下的臺(tái)體展現(xiàn)給學(xué)生。這一過程的加入，在學(xué)生的頭腦中非常深刻地留下了臺(tái)體與錐體的聯(lián)系，可以說是過目不忘，收到了很好的效果。

二、學(xué)會(huì)正確測(cè)量，把握?qǐng)D形，加深學(xué)生對(duì)空間想象的思維力。

學(xué)習(xí)測(cè)量物體，是高中數(shù)學(xué)教學(xué)的內(nèi)容之一。通過對(duì)物體的測(cè)量，有利于形成和加深學(xué)生的實(shí)體觀念和空間感，幫助發(fā)展空間思維力。教材要求先結(jié)合生活實(shí)際和具體情境，經(jīng)歷用不同方式測(cè)量物體的長度，體會(huì)建立統(tǒng)一度量單位的重要性，及能測(cè)量具體圖形的周長、面積，能自選單位估計(jì)和測(cè)量圖形的周長、面積，接著再探索并掌握?qǐng)A的周長與面積公式，以及了解體積的意義及度量單位等。所以，學(xué)習(xí)測(cè)量和體驗(yàn)圖形的教學(xué)策略，重點(diǎn)應(yīng)該放在把實(shí)物圖形的測(cè)量與抽象思維計(jì)算結(jié)合起來。這仍然需要注意從學(xué)生的生活情境或具體事物出發(fā)，展開教學(xué)內(nèi)容。如：讓學(xué)生運(yùn)用長方形、正方形的周長和面積的計(jì)算方法去解決生活中的簡單問題，讓學(xué)生體會(huì)到數(shù)學(xué)知識(shí)與日常生活的聯(lián)系。其次要加大學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的力度，讓學(xué)生在動(dòng)手操作中，感受測(cè)量的意義，建立對(duì)測(cè)量單位的理解及對(duì)測(cè)量單位的選擇，再是要培養(yǎng)學(xué)生的估測(cè)意識(shí)。如練一練中，有“對(duì)于你的鉛筆盒的長度、你的橡皮的長度、你的課桌的長度，你的估計(jì)是多少？測(cè)量結(jié)果是多少？”這樣的問題都有助于空間思維力的發(fā)展此外，還要通過學(xué)生之間的合作學(xué)習(xí)、互動(dòng)交流等新的學(xué)習(xí)方式的應(yīng)用，加大實(shí)踐和體驗(yàn)力度因?yàn)闇y(cè)量需要互助合作才好完成。我們?cè)诮虒W(xué)中引導(dǎo)學(xué)生測(cè)量一片樹葉的周長，自身的周長等等，學(xué)生互相幫助測(cè)量，在合作交流中總結(jié)測(cè)量的結(jié)果，這都有助于對(duì)不同圖形的體驗(yàn)。

三、創(chuàng)設(shè)情景，誘發(fā)猜想，培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力

數(shù)學(xué)猜想實(shí)際上是一種數(shù)學(xué)想象，是人的思維在探索數(shù)學(xué)規(guī)律、本質(zhì)時(shí)的一種策略，它是建立在已有的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用非邏輯手段而得到的一種假使，是合理的推導(dǎo)。數(shù)學(xué)方法理論的倡導(dǎo)者G波利亞說過：“在數(shù)學(xué)領(lǐng)域中猜想是合理的，值得尊重的，是負(fù)責(zé)任的態(tài)度?！彼J(rèn)為在有些情況下，教猜想比教證明更重要。數(shù)學(xué)猜想能縮短解決問題的時(shí)間，使學(xué)生獲得更多的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，并且運(yùn)用猜想可以營造學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生飽滿的熱情和積極思維，培養(yǎng)學(xué)生克服困難的堅(jiān)強(qiáng)意志，自始自終地主動(dòng)參與，體會(huì)數(shù)學(xué)知識(shí)探索的過程。比如，在學(xué)習(xí)“能被3整除的數(shù)的特征”時(shí)，教者先出示一組數(shù)：1254、715、63、398、57、149、1506、321。提問：請(qǐng)同學(xué)們判斷一下，這些數(shù)中哪些能被2整除？哪些能被5整除？當(dāng)學(xué)生完成這一復(fù)習(xí)過程后，教者再問：那么這里的數(shù)哪些能被3整除？學(xué)生通過口算很快就說出了正確答案。此時(shí)，教者誘發(fā)學(xué)生猜想：“其實(shí)能被3整除的數(shù)也有自己的特征，請(qǐng)大家猜一猜，它們有什么特征？”于是，學(xué)生思維的閘門打開了，情緒被完全調(diào)動(dòng)起來了。他們盡情地表述自己的意見，有的說：我猜個(gè)位上的數(shù)字是3、6、9的能被3整除。有的說：我猜一個(gè)數(shù)各位上的數(shù)字之和是6、9、12的能被3整除。也有個(gè)別學(xué)生猜想到“一個(gè)數(shù)的各位數(shù)字之和能被3整除，這個(gè)數(shù)就能被3整除。”不管學(xué)生的猜想是對(duì)還是錯(cuò)，都是難能可貴的，因?yàn)檫@是學(xué)生自己在探索知識(shí)過程中邁出的可喜的第一步。由此可以看出，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情景不失時(shí)機(jī)地引導(dǎo)學(xué)生猜想，不但可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，使其思維處于亢奮的狀態(tài)，還可使學(xué)生在猜想的過程中初步勾勒出知識(shí)的輪廓，從整體 了解所學(xué)知識(shí)內(nèi)。

【參考文獻(xiàn)】

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