數(shù)學(xué)教學(xué)中利用現(xiàn)代信息技術(shù)培養(yǎng)小學(xué)生空間觀念

■山東省淄博市張店區(qū)華潤實驗小學(xué) 鄭亞芳 李紀(jì)飛

隨著科技的發(fā)展，在教育領(lǐng)域信息技術(shù)得到了普及與廣泛應(yīng)用，為小學(xué)數(shù)學(xué)教育提供了改革的機(jī)遇，激勵教師改進(jìn)教學(xué)方法、與時俱進(jìn)地樹立新的教學(xué)思想?，F(xiàn)代信息技術(shù)在小學(xué)幾何教學(xué)中的應(yīng)用可培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念，為學(xué)生打好幾何知識的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。要求教師合理運用教學(xué)資源，發(fā)揮出多種信息技術(shù)的優(yōu)勢，使教學(xué)形式得到創(chuàng)新，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

一、現(xiàn)代信息技術(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的意義

（一）激發(fā)課堂教學(xué)活力

與英語、語文等理解類的文科科目不同，數(shù)學(xué)是一門具有較大難度的思維類科目，對小學(xué)生而言具有挑戰(zhàn)性。無論任何學(xué)科的學(xué)習(xí)，興趣是學(xué)習(xí)的敲門磚，學(xué)生只有對這一科目產(chǎn)生了興趣，才能進(jìn)行更深一步的學(xué)習(xí)。當(dāng)小學(xué)生初步接觸數(shù)學(xué)學(xué)科時，尤其是幾何類的知識，部分基礎(chǔ)能力有待完善的學(xué)困生容易被“打敗”，由此失去對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的積極性。將現(xiàn)代信息技術(shù)融入至小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，對活化教學(xué)活動具有現(xiàn)實意義。利用現(xiàn)代信息技術(shù)中新穎、有趣的元素，能將數(shù)學(xué)符號、圖形躍然展現(xiàn)給學(xué)生，將其轉(zhuǎn)化為生動、形象的效果，這種表現(xiàn)方式能迅速、有效地聚焦學(xué)生的目光，提高學(xué)生課堂教學(xué)參與程度，使學(xué)習(xí)氛圍更加活躍，讓學(xué)生能在輕松、愉快的環(huán)境中接受教師的知識傳輸，獲得良好的學(xué)習(xí)效果。

（二）鞏固學(xué)生知識體系

對一節(jié)完整的數(shù)學(xué)教學(xué)來講，教師的授課任務(wù)和效果與學(xué)生的接受程度密切相關(guān)，教師不可單純地推進(jìn)教學(xué)進(jìn)度而忽視了教學(xué)效率和質(zhì)量，學(xué)生也不能由于某部分內(nèi)容掌握不佳而忽視接下來的學(xué)習(xí)。將現(xiàn)代信息技術(shù)融入至小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，要師生縮短兩者之間的距離。在學(xué)習(xí)中，會有部分學(xué)生由于個人因素對知識點理解得不夠深刻，長此以往必然會影響到今后的學(xué)習(xí)?，F(xiàn)代信息技術(shù)中的互聯(lián)網(wǎng)平臺，可幫助教師打造家?；ヂ?lián)體系，教師將每日教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行發(fā)布，根據(jù)任務(wù)內(nèi)容還能明確學(xué)生對當(dāng)堂課知識的掌握程度，不但對教師的教學(xué)實踐具有較大幫助，也對學(xué)生的學(xué)習(xí)大有裨益，加深了學(xué)生對知識的印象，促使掌握知識不夠牢固的學(xué)生進(jìn)行再學(xué)習(xí)，在有效的時間內(nèi)使學(xué)習(xí)成效得到保證。

（三）增加課堂教學(xué)容量

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，以教材為主導(dǎo)進(jìn)行授課是極為重要的環(huán)節(jié)。對學(xué)習(xí)活動本身便具有的全方位、多角度來看，這種方式在現(xiàn)代教育環(huán)境中具有較大的局限性?，F(xiàn)代信息技術(shù)的引入能較好地解決這一問題，突破傳統(tǒng)教學(xué)的牢籠，強化了學(xué)習(xí)活動的廣泛性。在信息技術(shù)支持下，運用多媒體、增強現(xiàn)實技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、各種制圖軟件、各類演示工具等，可以在很大程度將教材中涉及的內(nèi)容有所擴(kuò)大。不但有效減少了以往教學(xué)實踐中的教師板書的非必要時間，也可以讓知識內(nèi)容不再局限于教材本身，豐富了學(xué)生的知識框架，開闊了學(xué)生的視野。教師靈活運用現(xiàn)代信息技術(shù)，還可以為學(xué)生提供多元化的知識練習(xí)，將娛樂與學(xué)習(xí)活動融為一體，使課堂教學(xué)形式得到了豐富，增加了學(xué)習(xí)的內(nèi)容，也有助于讓知識以小學(xué)生更容易接受的形式加以展現(xiàn)，在和諧的氛圍下學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)得到了提升。

（四）降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度

小學(xué)數(shù)學(xué)是一門具有較強工具性的學(xué)科，許多小學(xué)生存在一定的畏難心理?，F(xiàn)代信息技術(shù)的投用，能使教師轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，將教學(xué)內(nèi)容以互動式、趣味式的方法展示給學(xué)生，幫助學(xué)生更加客觀、系統(tǒng)地認(rèn)識到教材與試題練習(xí)間的緊密練習(xí)。信息化的教學(xué)模式可以讓學(xué)生切身體會到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的規(guī)律，意識到數(shù)學(xué)核心知識均來自教材中，促使學(xué)生能更深入地探索教材中的知識要點。隨著新課改的推進(jìn)、“雙減”等政策的落實，現(xiàn)代信息技術(shù)的使用也要求教師結(jié)合當(dāng)前學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，根據(jù)新教育大綱要求幫助學(xué)生高效學(xué)習(xí)、靈活練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生理順學(xué)習(xí)思路，使學(xué)習(xí)難度得到降低。

（五）活躍課堂教學(xué)氣氛

從小學(xué)生的角度來看，他們正處于好動、愛玩的年齡狀態(tài)，對世間萬物也充滿了較強的好奇心，但數(shù)學(xué)中的理論知識由于抽象性較強，如果教學(xué)氣氛也處于壓抑、枯燥的狀態(tài)，必然不利于學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。在教學(xué)互動中引入現(xiàn)代信息技術(shù)，能將理論、概念轉(zhuǎn)化為有趣的知識，當(dāng)更具趣味性的內(nèi)容展現(xiàn)在學(xué)生面前時，必然能吸引學(xué)生的注意力，減輕其對理論學(xué)習(xí)的抗拒。多種符合學(xué)生興趣點的信息技術(shù)，也能增強師生、生生之間的交流和互動，拉近師生間的距離，使其配合更默契，令課堂教學(xué)氣氛更活躍。

（六）培養(yǎng)數(shù)形結(jié)合思想

圖形與幾何是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)體系中不可或缺的一個領(lǐng)域，主要以培養(yǎng)學(xué)生推理、空間觀念等為主要目標(biāo)，圍繞圖形的認(rèn)知、位置、測量、運動等展開教學(xué)。這些內(nèi)容的掌握，要求學(xué)生具備一定的抽象思維與空間想象力。由于小學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)科接觸得不夠深入，其數(shù)學(xué)思維仍處在成長階段，如果缺少合理得引導(dǎo)，在認(rèn)識數(shù)字與圖形之間內(nèi)在聯(lián)系的過程中會存在困難。教師引入現(xiàn)代信息技術(shù)后，可利用其生動性解釋幾何中的理論知識，增強教學(xué)的互動性、宜觀性，在潛移默化中使學(xué)生的數(shù)形結(jié)合思想得到良好的培育。

二、小學(xué)數(shù)學(xué)中利用現(xiàn)代信息技術(shù)培養(yǎng)小學(xué)生空間觀念的策略

（一）利用現(xiàn)代信息技術(shù)突破教學(xué)重難點

課堂教學(xué)時間十分有限，每個教學(xué)安排與整體進(jìn)度的契合，都是教師課前辛勤準(zhǔn)備的勞動成果。若想保證獲得理想的教學(xué)效果，教師應(yīng)在教學(xué)設(shè)計階段吃透教材，充分理解其中蘊涵的知識內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)大綱合理安排本節(jié)課的教學(xué)重難點內(nèi)容，使學(xué)生抓住知識要點，在課上緊跟教師的節(jié)奏。通過將知識用現(xiàn)代信息技術(shù)加以展示，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率獲得到明顯提高。空間幾何是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的關(guān)鍵，但空間觀念的形成和培養(yǎng)對學(xué)生來講較難，教師可使用多種先進(jìn)技術(shù)為學(xué)生營造培養(yǎng)空間思維的環(huán)境，對學(xué)生多種能力的培養(yǎng)均具有重要意義。

例如，在五四制青島版三年級上冊第二章“走進(jìn)新農(nóng)村——位置與變換”第一部分中，本課教學(xué)重難點是，要求學(xué)生在具體情境中辨認(rèn)八個方向，用術(shù)語進(jìn)行描述，根據(jù)線路圖說出方位。能根據(jù)給定的一個方向辨認(rèn)其余方向，描述行走路線，使學(xué)生的觀察、空間想象、解決問題的能力得到培養(yǎng)。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師會在導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，將教材中的新農(nóng)村情境圖直接展示給學(xué)生，達(dá)到創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的目的，再詢問學(xué)生某景點的方向、路線等。使用信息技術(shù)后，可讓這一情境的創(chuàng)設(shè)更貼近學(xué)生實際。在教學(xué)設(shè)計階段中，教師可事先根據(jù)教材中這一新農(nóng)村展示圖轉(zhuǎn)化為二維模型，以牡丹亭景點為中心，根據(jù)其方位和周圍存在的其他建筑物和景觀等，將這些位置信息按照建模的規(guī)范與方位數(shù)據(jù)，構(gòu)建一個新農(nóng)村的虛擬環(huán)境。利用增強現(xiàn)實技術(shù)，按照比例將這一二維模型縮小到接近教室面積大小的程度。在展開這一活動時，教師不僅要為學(xué)生提供增強現(xiàn)實技術(shù)需要的設(shè)備，也要帶領(lǐng)學(xué)生事先整理教室環(huán)境，留出足夠的活動場地，以免出現(xiàn)磕碰。在引導(dǎo)學(xué)生觀察這一虛擬環(huán)境時，教師可根據(jù)情境提出相關(guān)的啟發(fā)式問題引起學(xué)生思考，如“牡丹亭‘下方’有哪些建筑？”“住宅區(qū)的‘左右’有什么景點？”等，以二維平面的四個方位為基礎(chǔ)，逐漸引出東、西、南、北的方位概念，再以此提出新的問題，引入本課的方位概念。當(dāng)學(xué)生適應(yīng)了這一情境后，教師可引入指南針的相關(guān)內(nèi)容，在每個學(xué)生的增強現(xiàn)實設(shè)備中安裝簡易指南針軟件，通過教師的語言描述和講解，配合學(xué)生對軟件的實際操作，讓學(xué)生深入了解指針中白色、紅色分別代表了南與北兩個方向，從而能判斷東與西方向。學(xué)生掌握了二維平面辨認(rèn)方位的能力后，為加強二維模型的利用率，教師可將其轉(zhuǎn)化為三維虛擬空間?？墒孪仍诮處焹?nèi)擺放桌椅搭建起“建筑物”，用以代表牡丹亭、文化中心、老年公寓等景點，發(fā)揮出增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)有的功效，新農(nóng)村環(huán)境也會變得更真實。根據(jù)手機(jī)中三維地圖使用的經(jīng)驗，參考剛學(xué)過的二維平面相關(guān)知識，教師可在虛擬空間中繼續(xù)提問，設(shè)定不同的角度點?？芍苯釉O(shè)置在每個景點上，也可設(shè)置在景點之間的“道路”中，之后再提出問題，如“你的南面有什么景點？”“你的西北方向有幾個景點？”等。也可以只給出某一景點的名稱，讓學(xué)生尋找在其他方位的景點，如“老年公寓的北方有什么景點？”等。針對路線圖方面知識的聯(lián)系，教師可繼續(xù)使用這一情境提出問題，如“怎樣從文化中心走到老年公寓？”“怎樣從住宅區(qū)走到柳編工藝廠距離最近？”等。此外，由于教材中呈現(xiàn)出的景點之間的道路較少，為豐富內(nèi)容，教師可帶領(lǐng)學(xué)生在教學(xué)活動開始前與學(xué)生一同“造路”，如在住宅區(qū)和老年公寓之間造一條路，構(gòu)成一個十字路口，便于學(xué)生在回答問題時能夠“抄近道”直接前往鳳凰山風(fēng)景區(qū)。對這一情況，教師還可以創(chuàng)設(shè)其他情境，如“假如我是一名游客，現(xiàn)在我在牡丹亭，誰能帶我以最短路線游覽一下新農(nóng)村，最后回到牡丹亭？”，以此讓學(xué)生進(jìn)行討論，使用增強現(xiàn)實設(shè)備自發(fā)組成小組從牡丹亭環(huán)繞新農(nóng)村景區(qū)走動，思考走遍所有景點的最短路線?；蚩杉尤刖嚯x元素，在“造路”階段中修建長度不同的“道路”，增加難度。訓(xùn)練的方式形形色色，但使用增強現(xiàn)實配合二維、三維模型的模式可以讓學(xué)生在教室內(nèi)便能體會到方位知識在生活中應(yīng)用的重要性。學(xué)生在這一活動中表現(xiàn)得很積極，盡管部分學(xué)生要經(jīng)過多次嘗試才能找到最短路線，或出現(xiàn)了方向混淆等問題，但依舊能維持高漲的熱情進(jìn)行知識探究。

由此可見，使用現(xiàn)代信息技術(shù)，尤其是其中的建模軟件、增強現(xiàn)實技術(shù)，能為學(xué)生打造一個更具數(shù)字化、智慧化的教學(xué)環(huán)境，運用教材中的教學(xué)資源進(jìn)行加工，將內(nèi)容得以擴(kuò)展，形成由淺入深、由表及里的整體教學(xué)情境，成功突破了教學(xué)重難點。不僅符合學(xué)生當(dāng)前的認(rèn)知習(xí)慣，也充分培養(yǎng)了學(xué)生的空間觀念。

（二）利用現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)化教學(xué)過程

教學(xué)過程是教師開展教學(xué)的路徑，在課中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，在課后為學(xué)生布置作業(yè)任務(wù)，是傳統(tǒng)教學(xué)的流程。但部分學(xué)生受到教學(xué)時間、自身數(shù)學(xué)能力等主客觀因素的影響，并不能有效掌握所有課中學(xué)習(xí)的內(nèi)容，會逐漸對學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來不良影響。在課堂學(xué)習(xí)效果不佳的情況下，學(xué)生完成課后作業(yè)的質(zhì)量也會隨之降低?，F(xiàn)代信息技術(shù)則能為學(xué)生提供更加開闊的學(xué)習(xí)空間，教師可充分借助其力量，使學(xué)生的學(xué)習(xí)活動發(fā)生前置，先讓學(xué)生自主探究，形成對知識的初步認(rèn)識，再立足于學(xué)生自主學(xué)習(xí)中得到的收獲，帶領(lǐng)學(xué)生更具針對性地解決問題，進(jìn)行課堂練習(xí)、答疑解惑等，節(jié)約了教學(xué)時間，也能讓學(xué)生實現(xiàn)學(xué)以致用的目標(biāo)。

例如，在五四制青島版四年級上冊第六章“趣味拼搭——觀察物體”中，本課教學(xué)目標(biāo)是，要求學(xué)生通過實物的觀察，體會到觀察物體時從不同角度看到的形狀存在差異性的原理，學(xué)會辨認(rèn)不同位置觀察到物體的形狀，感悟數(shù)學(xué)知識與生活的聯(lián)系。經(jīng)過對教學(xué)內(nèi)容的分析，可知本課在內(nèi)容上理論知識的量相對較少，更多的是學(xué)生的練習(xí)。為了達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程的目的，教師可將理論知識部分完全作為微課視頻中的內(nèi)容。要求教師在教學(xué)設(shè)計中錄制視頻內(nèi)容，將其上傳至教學(xué)平臺。讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)中進(jìn)行觀看，記錄知識要點和存在問題之處，實現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)活動前置于課前預(yù)習(xí)中。首先，教師應(yīng)簡要概述本課中涉及的理論知識，使學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容由大致了解?；趦?nèi)容上具有較強實踐性的特點，教師可通過引入實例，為學(xué)生講解三視圖的知識?？上扔萌舾蓪嶓w盒子拼搭出一個立體形狀，引出啟發(fā)性問題，如“從不同角度觀察這些盒子的形狀是相同的么？”“從任何一個角度看這些盒子，最多能看到幾個面？”等，可將這些問題布置在微課視頻結(jié)尾出作為思考題，在課上階段讓學(xué)生回答。課堂教學(xué)中，教師可繼續(xù)使用增強現(xiàn)實技術(shù)，為每個學(xué)生分發(fā)若干積木塊，拼搭成同一的固定形狀。根據(jù)教學(xué)要求，提出與微課視頻實例中類似的問題，幫助學(xué)生鞏固知識。為增加難度和調(diào)用增強現(xiàn)實技術(shù)的真正功效，教師可以讓學(xué)生將拼搭好的積木塊形狀進(jìn)行變化，如變成一把椅子、一個桌子等。在椅子不同位置擺放其他積木塊，再把這些積木塊變化成其他小物體等。只使用積木塊便能構(gòu)建出不同的物體場景，如一個桌子上有一個花籃，桌子下有一個箱子，旁邊還有一只小狗等，再要求學(xué)生按照三視圖的角度畫出看到的形狀。在這種更具挑戰(zhàn)性的情境中，能深化學(xué)生觀察物體的要領(lǐng)和空間觀念，使學(xué)生在拼搭和繪畫時動用空間能力、產(chǎn)生積極思考。最后，教師要統(tǒng)一檢查學(xué)生的練習(xí)結(jié)果，對學(xué)生普遍存在的問題予以同一處理。這種使用增強現(xiàn)實技術(shù)的手段可增強教學(xué)內(nèi)容的趣味性，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

三、結(jié)語

綜上所述，空間觀念所啟示的對象和結(jié)果對學(xué)生來講具有重要價值，是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的源泉。因此，教師應(yīng)充分運用現(xiàn)代信息技術(shù)，使學(xué)生的空間思維得到優(yōu)化和健全。通過增強現(xiàn)實技術(shù)與其他技術(shù)的合理搭配，可實現(xiàn)教學(xué)重難點的突破、教學(xué)過程的優(yōu)化，進(jìn)一步推動我國小學(xué)數(shù)學(xué)教育事業(yè)的發(fā)展。