基于深度學(xué)習(xí)的學(xué)生空間想象能力培養(yǎng)

嚴(yán)巧佩

【摘要】塑造小學(xué)生的空間觀念是核心素養(yǎng)教學(xué)理念對小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)提出的具體要求.教師堅持深度學(xué)習(xí)教學(xué)模式，注重塑造學(xué)生的空間想象能力，從增設(shè)觀察活動、對接生活經(jīng)驗、巧設(shè)認(rèn)知沖突、創(chuàng)新活動載體、依托信息資源等角度入手，能豐富培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力的教學(xué)路徑，為學(xué)生空間觀念核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展提供有力支撐.

【關(guān)鍵詞】深度學(xué)習(xí);小學(xué)數(shù)學(xué);空間想象;能力培養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)是一種強調(diào)學(xué)生思維參與，引導(dǎo)學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上形成認(rèn)知和發(fā)展能力的教學(xué)形式.小學(xué)數(shù)學(xué)是一門思維性很強的學(xué)科，能有效鍛煉學(xué)生的思維能力.因此，教師要關(guān)注對學(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)，注重數(shù)學(xué)教學(xué)中“數(shù)”與“形”的有機結(jié)合，通過增設(shè)觀察活動、對接生活經(jīng)驗、巧設(shè)認(rèn)知沖突、創(chuàng)新活動載體、依托信息資源等多元化的教學(xué)手段，將空間觀念教學(xué)滲透到日常教學(xué)活動中，提升學(xué)生的空間想象思維品質(zhì)，助力學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.

一、增設(shè)觀察活動，拓寬學(xué)生的空間想象域度

觀察學(xué)習(xí)是學(xué)生空間想象能力形成的起點.在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動設(shè)計中，教師有意識地增設(shè)一些觀察性的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動，能拓寬學(xué)生的空間想象域度，引導(dǎo)學(xué)生對觀察對象的大小、形狀、結(jié)構(gòu)、位置關(guān)系等空間特點建構(gòu)更多表象認(rèn)知.教師注重對觀察活動的設(shè)計，鼓勵學(xué)生通過最直觀的觀察說出自己對觀察物品的直接感受和基本認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生從直觀觀察表象中抽象出其中的數(shù)學(xué)事物，鍛煉學(xué)生的抽象思維能力，深化學(xué)生對數(shù)學(xué)事物的基本認(rèn)知.觀察活動的設(shè)計要圍繞各個課時教學(xué)的核心知識，因此，教師要選擇一些與數(shù)學(xué)抽象知識相關(guān)的具象觀察素材，為學(xué)生順利抽象出其中的數(shù)學(xué)知識提供支持.

觀察活動可以依托實物演示，用生活物品、自制教具和學(xué)具展開教學(xué)，也可以借助信息技術(shù)教學(xué)手段，用多媒體課件、Flash動畫、幾何畫板等計算機軟件呈現(xiàn).在教學(xué)“對稱、平移與旋轉(zhuǎn)”這一內(nèi)容時，為了展開軸對稱圖形、平移、旋轉(zhuǎn)三個數(shù)學(xué)概念知識，教師可以創(chuàng)設(shè)觀察活動作為課堂切入，向?qū)W生展示具備軸對稱圖形特點的黑板、課桌;具備平移特點的觀光電梯、傳送帶;具備旋轉(zhuǎn)特點的紙風(fēng)車、汽車輪胎……用實物演示與數(shù)字化資源呈現(xiàn)相配合的教學(xué)形式，啟發(fā)學(xué)生認(rèn)真觀察這些教學(xué)素材分別具備哪些共性特點，鼓勵學(xué)生與小組成員交流與討論自己的學(xué)習(xí)成果，引導(dǎo)學(xué)生從這些觀察對象中抽象出軸對稱圖形、平移、旋轉(zhuǎn)等數(shù)學(xué)概念知識.

教師精心整合課堂導(dǎo)入教學(xué)素材，將具備軸對稱、平移、旋轉(zhuǎn)三種圖形特點的實物素材和數(shù)字化資源融入觀察教學(xué)活動中，用這些典型性較強的觀察對象啟迪學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)思維，引導(dǎo)學(xué)生從具象的實物素材以及圖片、視頻素材中抽象出它們變化的一般特點，促進(jìn)學(xué)生順利生成軸對稱圖形、平移、旋轉(zhuǎn)三個數(shù)學(xué)概念知識，鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)觀察能力和空間思考能力.

二、對接生活經(jīng)驗，強化學(xué)生的空間想象體驗

數(shù)學(xué)課堂教學(xué)生活化是小學(xué)數(shù)學(xué)教師的普遍共識.教師在塑造學(xué)生的空間想象能力時，有意識地對接學(xué)生的直接經(jīng)驗，用學(xué)生熟悉的生活素材設(shè)置數(shù)學(xué)教學(xué)活動，能增強學(xué)生對數(shù)學(xué)事物的空間感知，強化學(xué)生的空間想象體驗，助力學(xué)生空間觀念的形成.數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生生活經(jīng)驗有著諸多切合點，因此，教師要加強對生活資源的開發(fā)與整合，在數(shù)學(xué)課堂中有序?qū)脒@些生活素材，拉近數(shù)學(xué)知識與學(xué)生之間的距離，激活學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的探究欲望，提高學(xué)生對數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的全面性和系統(tǒng)性.同時，教師要注重生活素材在課堂上滲透的時機，根據(jù)各環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)知識教學(xué)的特殊需求，靈活投放與數(shù)學(xué)知識相關(guān)的生活教學(xué)資源，用啟發(fā)式教學(xué)、引導(dǎo)式教學(xué)的方式推動學(xué)生在數(shù)學(xué)課堂上的遷移學(xué)習(xí).

教師以生活經(jīng)驗作為空間教學(xué)的生成點，啟發(fā)學(xué)生立足具體的生活物品、生活現(xiàn)象的感知經(jīng)驗，發(fā)散學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)思維，使學(xué)生展開空間想象，專項訓(xùn)練學(xué)生的空間想象能力.在教學(xué)“周長”這一內(nèi)容時，為了讓學(xué)生對“周長”這一數(shù)學(xué)概念建構(gòu)準(zhǔn)確認(rèn)知，教師積極地對接日常生活中蘊含周長概念原型的生活化教學(xué)素材，啟發(fā)學(xué)生回憶繞操場跑步一圈、繞花壇澆水一圈等生活場景，讓學(xué)生抽象出操場、花壇的數(shù)學(xué)圖形元素，畫出繞一圈的路線圖.教師用PPT展示學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，能讓學(xué)生用語言說明這些生活場景中的行進(jìn)路線有什么特點，并且結(jié)合學(xué)生回答的內(nèi)容，切入對“周長”概念的解讀，緊抓“周長”概念的所有邊長、一周等關(guān)鍵詞，為學(xué)生剖析周長概念的數(shù)學(xué)內(nèi)涵.

教師選擇繞操場跑步一圈、繞花壇澆水一圈等生活化的教學(xué)資源輔助“周長”概念教學(xué)，能為學(xué)生認(rèn)識周長概念的基本特點搭建思維立足點，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活場景抽象出數(shù)學(xué)圖形，強化學(xué)生空間想象的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)體驗.教師由此拓展，能深化學(xué)生的思維層次，再加上緊抓“周長”概念描述的關(guān)鍵詞匯展開教學(xué)，能加深學(xué)生對數(shù)學(xué)概念的理解，促使學(xué)生完成數(shù)學(xué)新知的遷移學(xué)習(xí).

三、巧設(shè)認(rèn)知沖突，對接學(xué)生的空間想象思維

數(shù)學(xué)思維“沖突”發(fā)展的學(xué)習(xí)過程，可以延伸學(xué)生的認(rèn)知深度，激活學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)思維，觸發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí).教師在數(shù)學(xué)空間知識教學(xué)中巧設(shè)一些認(rèn)知沖突，能帶動學(xué)生的求知欲望和探索欲望，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱情，助推學(xué)生空間想象思維的發(fā)展.在具體操作時，教師可以從逆向思維角度展開教學(xué)思考，結(jié)合學(xué)生對數(shù)學(xué)知識產(chǎn)生的固有認(rèn)知和思維定式，設(shè)置一些逆向思考的數(shù)學(xué)問題、探究任務(wù)，用與學(xué)生常規(guī)思維相違背的認(rèn)知沖突，啟迪學(xué)生的數(shù)學(xué)探究思維，鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力.同時，教師可以圍繞課時教學(xué)的核心內(nèi)容，對教學(xué)安排進(jìn)行分層設(shè)計，促使學(xué)生在一開始淺層次的認(rèn)知學(xué)習(xí)中認(rèn)識到已有數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法的片面性，引領(lǐng)學(xué)生從多個角度探索數(shù)學(xué)任務(wù)的解決方案，使學(xué)生循序漸進(jìn)地完成新知探索.

教師在數(shù)學(xué)課堂上要有目的性地滲透一些數(shù)學(xué)思想方法，引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)學(xué)思想方法形成更多思考，豐富學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)手段，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)效率.在教學(xué)“面積”這一內(nèi)容時，教師可以在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)向?qū)W生展示多組一個邊長相等的長方形和正方形，引導(dǎo)學(xué)生通過直接觀察、重疊比較的方法比較每組長方形和正方形的大小.在這之后，教師可以投放一些正方形的邊長長度大于長方形的寬且小于長方形長的學(xué)習(xí)素材，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，啟發(fā)學(xué)生思考處理這種難以直接觀察、重疊比較的素材時應(yīng)該選擇什么解決方法.此時，學(xué)生積極地投入課堂探究學(xué)習(xí)，想出了用更小的正方形、正三角形、圓形作為標(biāo)準(zhǔn)表示兩者的面積，進(jìn)行面積大小比較的解決方案.

教師用簡單問題來切入，能強化學(xué)生對圖形面積大小比較的基本方法的鞏固應(yīng)用，通過改變圖形邊長制造認(rèn)知沖突，啟發(fā)學(xué)生思考在原有學(xué)習(xí)方法不適用的情況下，如何進(jìn)行面積大小的比較.教師采用層次性的問題設(shè)計能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和掌握用小圖形做標(biāo)準(zhǔn)表示面積大小的圖形轉(zhuǎn)化方法，引導(dǎo)學(xué)生正確理解長方形、正方形的面積計算方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.

四、創(chuàng)新活動載體，延伸學(xué)生的空間想象維度

為了培養(yǎng)小學(xué)生的空間想象能力，教師要為學(xué)生主動思考、自主學(xué)習(xí)搭建數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)平臺，讓學(xué)生主動參與到空間想象的學(xué)習(xí)活動中來.教師創(chuàng)新數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動載體，豐富多彩的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動，能提高學(xué)生參與空間想象學(xué)習(xí)活動的效度，延伸學(xué)生的空間想象維度.與只注重知識教學(xué)的單一化數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式相比，小學(xué)生對多元化的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動抱有很高的參與熱情，因此，教師在設(shè)計數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動時要專注對學(xué)生空間想象思維能力的專項訓(xùn)練，有針對性地調(diào)整數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動載體、活動形式、活動內(nèi)容，為學(xué)生營造積極、活潑的數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生在手腦并用的空間學(xué)習(xí)活動中得到充分的思維鍛煉和能力提升.

在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生的主觀能動性得以發(fā)揮，但他們受限于經(jīng)驗認(rèn)知和思維能力，在構(gòu)建幾何圖形等空間知識時容易出現(xiàn)偏差.因此，教師要做好活動教學(xué)的必要指導(dǎo)，用指向性更為明確的操作要求、活動任務(wù)引領(lǐng)學(xué)生高效地完成數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動.在教學(xué)“觀察物體”這一內(nèi)容時（該教學(xué)目標(biāo)主要是教會學(xué)生如何從正面、側(cè)面、上面三個角度觀察和辨識簡單物體），教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新數(shù)學(xué)課堂活動設(shè)計，讓學(xué)生找出長方體、正方體、圓柱、球等基礎(chǔ)性的立體幾何圖形學(xué)具，以小組為單位，分別從正面、側(cè)面、上面三個角度進(jìn)行觀察，說一說自己在三個角度下觀察的結(jié)果分別是什么.隨著活動的深入開展，教師可以為各小組提供筆筒、鉛筆盒、汽車模型等生活物品，以供他們觀察，提高他們對課堂學(xué)習(xí)活動的認(rèn)知難度.

讓學(xué)生親身參與到數(shù)學(xué)理論性知識的探究學(xué)習(xí)過程中無疑要比簡單的語言剖析更能收到教學(xué)成效，因此，教師要設(shè)計小組合作活動，組織學(xué)生與同伴一起完成各類物體的觀察學(xué)習(xí)活動，引領(lǐng)學(xué)生由易到難、由淺及深地認(rèn)識和掌握從三種不同的角度進(jìn)行觀察的學(xué)習(xí)方法，從而有效鍛煉學(xué)生的空間想象能力，落實數(shù)學(xué)課堂教學(xué)目標(biāo).

五、依托信息資源，提高學(xué)生的空間想象品質(zhì)

信息資源不僅具備形象性、直觀性的教學(xué)特點，可以把抽象難懂的數(shù)學(xué)知識直觀呈現(xiàn)出來，簡化數(shù)學(xué)知識的理解難度，而且能化靜態(tài)為動態(tài)，將學(xué)生代入動態(tài)變化的信息化學(xué)習(xí)場景中.教師要正確認(rèn)識信息資源在提高學(xué)生空間想象品質(zhì)方面獨特的教學(xué)優(yōu)勢，依托信息資源設(shè)計數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動，擴充數(shù)學(xué)課堂教學(xué)容量，在除數(shù)學(xué)教材以外為學(xué)生展示更多直觀、形象、動態(tài)的空間感性認(rèn)知學(xué)習(xí)素材.小學(xué)生的抽象能力和空間想象能力都在快速發(fā)展，因此，教師在課堂上配合信息資源展開教學(xué)，能與小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律相契合，更好地體現(xiàn)信息資源在數(shù)學(xué)課堂上的調(diào)度作用.

信息資源對數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的支撐效果體現(xiàn)在多個方面，因此，教師要在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)活動中整合與滲透典型性較強的數(shù)字化教學(xué)資源，實現(xiàn)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的高效交互.在教學(xué)“認(rèn)識圖形”這一內(nèi)容時，教師可以采用多媒體課件的形式為學(xué)生呈現(xiàn)由很多基礎(chǔ)圖形變化之后的優(yōu)秀圖案，要求學(xué)生從中找出基礎(chǔ)圖形，思考這些圖案設(shè)計對基礎(chǔ)圖形進(jìn)行了怎樣的處理.教師選擇的信息資源具有很強的代表性，或是幾組圖片集中體現(xiàn)某一種圖形變換方法，或是一組圖片素材中蘊含多種圖形變換方法.教師讓多名學(xué)生分析并作答同一組圖形，引導(dǎo)學(xué)生對每組圖形都能形成更全面的認(rèn)識.

“圖案欣賞”課時教學(xué)本就需要依托必要的欣賞教學(xué)素材展開教學(xué).教師可以以信息資源為抓手，做好欣賞教學(xué)素材的收集和篩選，從中選出典型性、代表性較強的素材內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生對這些圖案設(shè)計中蘊含的圖形變換知識形成更多思考，提升學(xué)生的空間想象品質(zhì).在學(xué)生形成充分認(rèn)知之后，教師可以組織學(xué)生開展自主設(shè)計學(xué)習(xí)活動，這樣能收到事半功倍的教學(xué)效果.

基于深度學(xué)習(xí)的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)能提高學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)參與效度，激活學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)思維，在培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力方面有著天然的教學(xué)優(yōu)勢.教師在創(chuàng)新日常教學(xué)活動的過程中，通過增設(shè)觀察活動，能拓寬學(xué)生的空間想象域度;通過對接生活經(jīng)驗，能強化學(xué)生的空間想象體驗;通過巧設(shè)認(rèn)知沖突，能對接學(xué)生的空間想象思維;通過創(chuàng)新活動載體，能延伸學(xué)生的空間想象維度;通過依托信息資源，能提高學(xué)生的空間想象品質(zhì)，以靈活性、多元化的教學(xué)設(shè)計，支撐學(xué)生空間想象能力的穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)的全面提升.