學(xué)科融合下第三學(xué)段學(xué)生空間想象能力培養(yǎng)的策略探究

摘 要：小學(xué)數(shù)學(xué)教師須打破單一學(xué)科的孤立性，積極尋找數(shù)學(xué)和其他學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系，整合學(xué)科之間的資源。文章從多學(xué)科融合的角度，提出培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力的教學(xué)策略，從而促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展，增強(qiáng)教師在教學(xué)中對學(xué)生空間想象能力培養(yǎng)的重視，拓寬學(xué)生空間想象能力培養(yǎng)的新路徑。

關(guān)鍵詞：學(xué)科融合；小學(xué)數(shù)學(xué)；第三學(xué)段；空間想象能力；培養(yǎng)策略

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出十大核心素養(yǎng)，其中包含幾何直觀與空間觀念。一些教師雖然認(rèn)識到在數(shù)學(xué)課堂中提高學(xué)生數(shù)學(xué)空間想象能力的重要性，但是沒有采取正確的措施，甚至只是一味采取空間想象能力應(yīng)試技能的訓(xùn)練。另外，關(guān)于空間想象能力的培養(yǎng)，教師在課堂教學(xué)上常輔以信息技術(shù)手段，缺乏與其他學(xué)科進(jìn)行聯(lián)系，且僅僅停留在淺層的“協(xié)作”，并未實(shí)現(xiàn)真正的“融合”。筆者結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從學(xué)科融合的角度，對提高學(xué)生的空間想象能力進(jìn)行深入研究，拓寬學(xué)生空間想象能力培養(yǎng)的新路徑，為小學(xué)數(shù)學(xué)提供教學(xué)新思路。

一、充分利用美術(shù)資源，有效提升學(xué)生空間想象能力

教師要充分挖掘美術(shù)資源，緊扣數(shù)學(xué)知識與美術(shù)資源的關(guān)聯(lián)處，創(chuàng)造學(xué)生自主學(xué)習(xí)的條件，從而提升學(xué)生空間想象能力。例如在教學(xué)五年級下冊的“長方體的表面積”時(shí)，學(xué)生準(zhǔn)備好長方體物品和相應(yīng)的美術(shù)用品。教師問：“同學(xué)們帶來的長方體物品都是不能拆開的，那你能用學(xué)過的美術(shù)知識最直觀地表示出手上的長方體的表面積嗎？”學(xué)生分小組展開思考和討論，最后發(fā)現(xiàn)可以利用美術(shù)課上拓印樹葉的方法，把長方體的每個(gè)面都涂上顏料，在本子上把六個(gè)面都印出來，這樣就可以直觀地表示出長方體的表面積。學(xué)生在印的過程中，發(fā)現(xiàn)長方體相對的面，面積是相等的，計(jì)算表面積的時(shí)候，其實(shí)印出三個(gè)面就可以了。還有學(xué)生發(fā)現(xiàn)有一些面有相同的邊，例如前面和底面、前面和右面，這樣只需要印出三個(gè)面，把相等的邊連著印在一起，計(jì)算時(shí)相等的邊只需要測量一次。學(xué)生不僅在自主探索中掌握求長方體表面積的方法，學(xué)生的空間觀念也得到有效的培養(yǎng)。

再如在“長方體和正方體”的單元教學(xué)中，往往需要學(xué)生畫簡單的立體圖形對問題進(jìn)行分析。此時(shí)，數(shù)學(xué)教師可借助美術(shù)教師的協(xié)作，讓學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)之前就掌握畫透視圖的基本技能，提高畫圖能力的同時(shí)，空間想象能力也得到提升，便能更好地學(xué)習(xí)長方體和正方體的相關(guān)概念和計(jì)算，更熟練地畫草圖分析問題并解決幾何問題。

二、通過具體的操作活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力

從小學(xué)數(shù)學(xué)教材中的實(shí)踐操作活動(dòng)梳理可以看出，數(shù)學(xué)教材中的實(shí)踐活動(dòng)主要圍繞“圖形與幾何”和“綜合與實(shí)踐”板塊?！皥D形與幾何”板塊對學(xué)生的空間觀念、量感以及幾何直觀等核心素養(yǎng)的形成至關(guān)重要，而“圖形與幾何”知識的抽象性與學(xué)生思維的具象性之間的矛盾決定了數(shù)學(xué)教學(xué)中需要采取動(dòng)手操作、多通道感官協(xié)同運(yùn)作的方式，幫助學(xué)生深刻感知與理解。學(xué)生可以通過設(shè)計(jì)制作手提袋、筆筒、收納盒、圓柱圓錐模型，搭建長正方體框架，用彩帶包裝禮物盒等動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)，增強(qiáng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識，發(fā)展綜合運(yùn)用知識和解決問題的能力。這些具體的操作活動(dòng)有助于他們實(shí)現(xiàn)知識的內(nèi)化和生成。同時(shí)，有助于學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐知識，將操作經(jīng)驗(yàn)升華為思維經(jīng)驗(yàn)，從而提升他們的抽象思維能力，在勞動(dòng)實(shí)踐中培養(yǎng)空間想象能力。

三、多用語言描述空間，強(qiáng)化學(xué)生的空間感知能力

數(shù)學(xué)新課標(biāo)中指出空間觀念的內(nèi)涵包括“能夠想象并表達(dá)物體的空間方位和相互之間的位置關(guān)系；能夠感知并描述圖形的運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律”?？梢钥闯?，概括和描述能力對空間觀念的培養(yǎng)也至關(guān)重要。而在小學(xué)階段，學(xué)生對空間的描述往往是比較薄弱的，很多學(xué)生知道答案卻不知如何表達(dá)。所以，教師要讓學(xué)生多用語言描述空間，并與語文學(xué)科進(jìn)行融合，要求學(xué)生用數(shù)學(xué)語言進(jìn)行總結(jié)、闡述的同時(shí)，還要引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)得更清晰、更流暢、更完整。例如探究平行四邊形的面積時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生用文字表述平行四邊形的面積轉(zhuǎn)化為長方形的面積的過程：

方法1：過平行四邊形左上方頂點(diǎn)往底邊作高，然后沿著高剪開得到一個(gè)三角形和一個(gè)直角梯形，往右平移三角形，使三角形的斜邊與直角梯形右手邊的腰重合，拼成一個(gè)長方形。

方法2：選取平行四邊形左上方頂點(diǎn)旁邊的一點(diǎn)，過這個(gè)點(diǎn)往底邊作高，然后沿著高剪開得到兩個(gè)直角梯形，往右平移左手邊的梯形，使兩個(gè)直角梯形非直角邊上的腰重合，拼成一個(gè)長方形。

方法3：從平行四邊形左右兩邊的中點(diǎn)向上下兩條邊作垂線，沿著垂線剪開，再將剪下的兩個(gè)三角形分別以兩邊的中點(diǎn)為中心順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)180°，也可以拼成一個(gè)長方形。

這樣的描述過程可以豐富學(xué)生的幾何語言，強(qiáng)化空間感知能力，從而進(jìn)一步促進(jìn)空間想象能力的形成。

四、融合科學(xué)知識激發(fā)興趣意識，發(fā)展學(xué)生空間想象能力

數(shù)學(xué)與科學(xué)是兩個(gè)緊密相連的學(xué)科。且小學(xué)生有著很強(qiáng)的好奇心，希望更多地去認(rèn)識自然界的規(guī)律，了解數(shù)學(xué)知識在生活中的應(yīng)用。在教學(xué)中將數(shù)學(xué)和科學(xué)進(jìn)行融合，可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。例如在五年級下冊“排水法求不規(guī)則物體體積”的教學(xué)中，學(xué)生需要運(yùn)用科學(xué)學(xué)科的相關(guān)知識，如量杯的使用方法、刻度的觀察方法等，學(xué)生通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)，在操作中感悟“變化部分水的體積＝不規(guī)則物體的體積”，再聯(lián)系數(shù)學(xué)學(xué)科求長方體體積的基本方法，從而解決排水法求不規(guī)則物體體積的數(shù)學(xué)問題，對排水法求物體體積有直觀的了解。在學(xué)習(xí)完不規(guī)則物體體積計(jì)算之后完成作業(yè)：研究發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)梭w的心臟大小和拳頭大小類似，而人的大腦和并攏的雙拳差不多大小。想一想，可以用什么方法來知道自己的心臟和大腦的體積？請你想出步驟并記錄測量的全過程。通過融合科學(xué)知識，不僅提高學(xué)生幾何知識的學(xué)習(xí)積極性，還提高了學(xué)生幾何知識學(xué)習(xí)的質(zhì)量，發(fā)展空間想象能力。

五、善于利用信息技術(shù)突破知識難點(diǎn)，鍛煉學(xué)生空間想象能力

在“圖形與幾何”板塊的學(xué)習(xí)中，很多圖形呈現(xiàn)的都是平面圖形，甚至有些題目完全沒有給出圖形。對于一些抽象的知識難點(diǎn)，學(xué)生往往會(huì)感覺困難，難以理解。因此，教師要善于利用信息技術(shù)，把一些難以想象的問題通過圖像、動(dòng)畫等形式具象化，幫助他們在腦海中形成空間想象體，從而輕松理解和突破知識難點(diǎn)。例如五年級下冊有一道題目：一個(gè)長8dm、寬6dm、高5dm的長方體箱子，最多能放多少個(gè)棱長是2dm的正方體包裝盒（厚度忽略不計(jì)）？很多學(xué)生錯(cuò)解為用長方體箱子的體積除以小正方體的體積來算個(gè)數(shù)，也很難想象出箱子只能放兩層小正方體。但通過動(dòng)畫演示，箱子里面放了第一、第二層后再放第三層就會(huì)超出1dm。通過這種演示方法，學(xué)生可以很清晰、直觀地理解做題關(guān)鍵點(diǎn)，同時(shí)也能鍛煉他們的抽象思維能力和空間想象能力。

綜上所述，數(shù)學(xué)教學(xué)要充分利用美術(shù)資源、進(jìn)行具體的操作活動(dòng)、多用語言描述空間、融合科學(xué)知識激發(fā)興趣意識、善用信息技術(shù)突破知識難點(diǎn)，來培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。一線教師要深入學(xué)習(xí)新課標(biāo)，準(zhǔn)確領(lǐng)悟其精髓，在學(xué)科融合的理念下豐富空間想象能力培養(yǎng)的課例研究，有效培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展和教師專業(yè)成長。

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