空間觀念的培養(yǎng)──以立體圖形的分割和拼接為例

河北省邢臺市達(dá)活泉小學(xué) 牛小敏

空間的概念是物體的形狀、大小、位置、距離和方向在人腦中的反映。空間概念是形成空間想象的基礎(chǔ)，是學(xué)生學(xué)習(xí)立體幾何的保證。在小學(xué)階段，需要加強(qiáng)對學(xué)生空間觀念的培養(yǎng)，確保學(xué)生的未來學(xué)習(xí)能夠順利展開。學(xué)生需要感知大量的物體才能形成高度的抽象概括，進(jìn)而形成空間概念。但是，小學(xué)生的感性經(jīng)驗明顯缺乏，需要借助近距離觀察、實際操作等途徑獲取直接經(jīng)驗，并逐漸形成屬于自己的空間概念。本次研究之中，就對如何培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念進(jìn)行了探討。

一、空間觀念分析

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，對于空間概念的描述包括了以下幾個方面：1.以物體特征為根據(jù)，對幾何圖形進(jìn)行提取，以幾何圖形為基礎(chǔ)，對想象中的實際物體進(jìn)行描述。2.對想象物體的位置以及互相之間存在的位置關(guān)系進(jìn)行想象。3.對圖形的運動以及變化進(jìn)行描述。

4.以語言描述內(nèi)容為基礎(chǔ)，對圖形進(jìn)行準(zhǔn)確繪制。同時，對空間概念的描述是學(xué)生在義務(wù)教育階段學(xué)習(xí)圖形幾何的重要目標(biāo)。

二、教材中與空間觀念培養(yǎng)的相關(guān)內(nèi)容

小學(xué)教學(xué)計劃中，學(xué)生主要是借助對圖形或是物體的直接觀察、實際操作，進(jìn)而理解圖形，形成空間概念。小學(xué)教學(xué)材料安排是先學(xué)三維，再學(xué)平面，最后再回到三維的學(xué)習(xí)中。教材內(nèi)容中，關(guān)于三維圖形知識、平面圖形知識內(nèi)容一共包括兩部分，第一部分的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生對其進(jìn)行識別，第二部分的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生對其加強(qiáng)了解，運用圖形想象與圖形之間的轉(zhuǎn)換來發(fā)展空間概念。

“折疊”以及“展開”是圖形與圖形之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方式。教材中借助對稱剪紙活動，引導(dǎo)學(xué)生對圖形進(jìn)行深入掌握和實踐，同時對于長方體、圓柱體的展開圖進(jìn)行學(xué)習(xí)，借此培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念。在對稱的剪紙活動中，學(xué)生首先需要考慮如何根據(jù)展開的圖紙對折，折疊幾次，然后想象在哪里畫，畫什么樣的畫，最后手工切割。在學(xué)生進(jìn)行圖形折疊以及展開時，可以借助自身的想象力以及操作能力了解三維圖形的結(jié)構(gòu)，同時掌握展開圖之間存在的對應(yīng)關(guān)系。例如，“一個矩形平行六面體和一個立方體的表面積”，首先思考:一個矩形平行六面體展開的盒子是什么？然后切割、折疊，在操作的過程中，更為直觀地對三維和平面轉(zhuǎn)換的過程進(jìn)行體會，并在不斷探究和學(xué)習(xí)的過程中了解長、寬、高等，最后對長方體的空間概念進(jìn)行了解。

三、培養(yǎng)學(xué)生空間觀念的策略

1.由直觀到抽象再到想象

空間概念的形成經(jīng)歷了一個過程，從直觀的識別到表示，再到對基本屬性的抽象和一般性理解，最后到想象。例如，在觀察一個物體時，首先我們應(yīng)該將形狀與對象的具體方面聯(lián)系起來，掌握某個形狀的一般概念，然后在不依賴具體對象的情況下正確識別圖形。在確定方向和位置時，以參考對象為中心，確定從實際觀察點到虛擬的方向，從而確定方向，掌握方向的相對性。進(jìn)行圖形識別時，需要從直觀識別過渡到變體圖形、從圖形的直觀識別到特征的語言描述來識別抽象的本質(zhì)屬性。學(xué)習(xí)圖形動作時，就需要從生活中的直覺轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形動作。

2.現(xiàn)實情境和學(xué)生經(jīng)驗

空間概念的形成是基于對事物的觀察和想象，而學(xué)生的現(xiàn)有經(jīng)驗是觀察、想象和分析的基礎(chǔ)。因此，在實際的課堂教學(xué)之中，觀察、想象、分析、描述、繪畫等，結(jié)合學(xué)生熟悉的現(xiàn)實問題情境和已有經(jīng)驗是培養(yǎng)學(xué)生空間概念的有效方式。如學(xué)生通過不同的方向觀察小正方體的立體結(jié)構(gòu)，并想象什么位置可以看到確切的圖形，從一個位置分析圖形的結(jié)論是否能確定實體的唯一性，描述實體滿足需求的可能性。

綜上所述，空間概念是學(xué)生學(xué)習(xí)立體幾何的基礎(chǔ)，從小學(xué)階段就加強(qiáng)對兒童空間概念的培養(yǎng)有利于發(fā)展兒童的思維能力和空間想象能力。同時，讓孩子生活在真實的空間中，幫助他們理解、探索和把握空間也是非常重要的。