小學(xué)生空間想象力的培養(yǎng)策略研究

空間觀念是普遍公認的心智技能之一，是數(shù)學(xué)素養(yǎng)的重要表現(xiàn)。《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標準（2022年版）》指出，數(shù)學(xué)課程要重視學(xué)生的空間觀念和模型意識，即要根據(jù)物體特征抽象出幾何圖形，根據(jù)幾何圖形想象出所描述的實際物體；想象物體的方位和相互之間的位置關(guān)系；描述圖形的運動和變化；依據(jù)語言的描述畫出圖形。新課標重視小學(xué)生的空間觀念和幾何直觀的培養(yǎng)，追其根本就是空間想象力的發(fā)展[1]。陸嘯云（2020）針對目前的幾何內(nèi)容的教學(xué)實施部分提出：要發(fā)展學(xué)生的空間觀念，就必須要讓學(xué)生在真實具體的情境中認識圖形、描述物體的位置關(guān)系以及清楚圖形的轉(zhuǎn)換情況，從而培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念[2]。立足于理論來看，空間想象力是空間能力的核心，空間想象能力的基礎(chǔ)是空間觀念，而空間觀念是基于我們現(xiàn)實世界的直接感知與認識，是小學(xué)生的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容[3]。新課改后，空間想象力逐漸被學(xué)者重視起來，成為學(xué)者研究的一個新方向。1研究現(xiàn)狀1.1感知情境較少，空間認知不夠以幾何概念的定義、性質(zhì)等內(nèi)容講授和習(xí)題訓(xùn)練為主的教學(xué)方法，使得學(xué)習(xí)過程缺乏對真實情境的感知與體驗，難以喚起學(xué)生的知識和經(jīng)驗[4]。在幼兒階段，學(xué)生通過教師的圖形辨析、識別與再認，具備一定的認知經(jīng)驗和圖形想象力，但這一能力處于最基礎(chǔ)的初級階段。小學(xué)生關(guān)于圖形的認知更多是聚焦于平面圖形，但對立體圖形所知甚少。為培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，需要教師有目的、有意識地呈現(xiàn)立體模型，認識不同的立體圖形，找到平面圖形和立體圖形之間的不同，發(fā)現(xiàn)二者的差異。但在實際的教學(xué)中，學(xué)生的空間想象力表現(xiàn)并不理想，小學(xué)生的空間感知培養(yǎng)存在有一定問題，學(xué)生未能接觸足夠多的立體圖形或立體模型，導(dǎo)致空間認知不夠。1.2圖形轉(zhuǎn)化困難，空間想象局限空間想象力培育的第二個關(guān)鍵要素是實現(xiàn)平面圖形和立體圖形之間的轉(zhuǎn)化。即能認知到平面圖形，可由立體圖形而來，立體圖形也會變成平面圖形，二者具有一定的內(nèi)在聯(lián)系。這便要求教師應(yīng)反復(fù)、動態(tài)且清晰地展示二者之間的轉(zhuǎn)化過程，一步一動式揭示二者的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，給予學(xué)生一定幫助。但實際教學(xué)中依舊存在不足，主要體現(xiàn)為，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很難實現(xiàn)平面圖形和立體圖形的轉(zhuǎn)化。如A班級，課程教師呈現(xiàn)多種立體圖形，學(xué)生的情緒高昂，興趣濃厚，并能積極配合，與教師互動。但當課程講授到圖形轉(zhuǎn)化時，對立體圖形轉(zhuǎn)化不同平面圖形時，學(xué)生感覺吃力，課堂活躍度明顯降低。1.3動手能力弱，空間理解不足操作對于培養(yǎng)學(xué)生空間想象力同樣發(fā)揮著重要作用。即能把立體圖形根據(jù)一定的裁剪思路，轉(zhuǎn)變成不同的平面圖形；能依據(jù)現(xiàn)有平面圖形，通過不同的折疊思路，轉(zhuǎn)化成立體圖形。在理解兩類圖形轉(zhuǎn)換的邏輯后，通過動手實操實現(xiàn)二者的有效重建或創(chuàng)新。但在當前的教學(xué)中，小學(xué)生的動手能力差，很難依據(jù)現(xiàn)有的圖紙，實現(xiàn)兩類圖形的自由轉(zhuǎn)化或者完成模型組裝，學(xué)生的空間理解力明顯不足。1.4抽象思維能力不足，空間感偏差空間想象力的培養(yǎng)還應(yīng)包括培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。即要求學(xué)生能依據(jù)現(xiàn)有平面圖形的展開圖，在腦海中想象出立體圖形的形狀，完成建模過程；能看到立體圖形時，腦海里想象出平面圖形的樣子。這是學(xué)生在建立理性認知后，發(fā)展二者轉(zhuǎn)化的能力。例如，根據(jù)提供的物體特征準確說出對應(yīng)的幾何圖形，抽象概括圖形特征、性質(zhì)及其之間的相互關(guān)系，具有抽象概括性。但在這一階段，諸多班級都存在學(xué)生抽象思維能力不足、空間感偏差的問題。1.5多媒體教學(xué)較少，空間訓(xùn)練缺乏多媒體教學(xué)的開展對于小學(xué)生形成良好的空間想象力、鍛煉卓越的空間想象技能具有至關(guān)重要的作用，這也是國家當前大力推進多媒體進入課堂、鼓勵教師開展多媒體教學(xué)的主要原因。多媒體可以呈現(xiàn)多種立體圖形，展現(xiàn)3D圖形的直觀變化，幫助學(xué)生認識立體圖形的特征。但在實際教學(xué)中，由于教師的教學(xué)手段單一化，導(dǎo)致學(xué)生缺乏這方面的訓(xùn)練。在D班，教師講到圖形轉(zhuǎn)化時，側(cè)重于依靠直觀教學(xué)的方式，較少采用多媒體教學(xué)，學(xué)生明顯跟不上，具體表現(xiàn)為練習(xí)中錯誤率高。2造成當前小學(xué)生空間想象力弱的成因分析2.1圖形呈現(xiàn)不夠培養(yǎng)學(xué)生空間想象力離不開圖形的呈現(xiàn)，當前學(xué)生空間認知不夠的原因是現(xiàn)實的教學(xué)中教師不能為學(xué)生提供充分的立體模型、不能有意識地引導(dǎo)學(xué)生認識身邊的立體實物，不注重學(xué)生發(fā)現(xiàn)幾何圖形間差異的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生對立體圖形的認知處于一個模糊階段，從而影響后期學(xué)習(xí)。2.2圖形轉(zhuǎn)化教學(xué)缺乏現(xiàn)實表明，大多數(shù)班級的小學(xué)生在涉及平面圖形和立體圖形之間的轉(zhuǎn)化中有諸多困難。分析表明，其根源在于教師在教學(xué)中對于圖形轉(zhuǎn)化過程和動態(tài)教學(xué)的重要性認識不夠，忽略了轉(zhuǎn)化這一步驟對于學(xué)生空間想象力培養(yǎng)的重要性，所以教師在教學(xué)中容易簡略帶過，導(dǎo)致很多學(xué)生對二者是如何轉(zhuǎn)化的，為什么能夠轉(zhuǎn)化等問題無法理解，阻礙了學(xué)生空間想象力的發(fā)展。2.3圖形操作機會不足對于小學(xué)生來說，“圖形與幾何”知識的學(xué)習(xí)本身就具有一定的難度，學(xué)生存有畏難心理，學(xué)習(xí)興趣和積極性偏低。這就需要教師充分調(diào)動學(xué)生動手操作的積極性，在自身的有效指示下完成動手操作。但是在部分教學(xué)中，沒有充足的、豐富的游戲或者活動呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生進行模型組裝、拆分、重建等。如在C班，到操作環(huán)節(jié)時，教師提前設(shè)計了很多游戲，學(xué)生能夠很快投入游戲中，玩積木，進行模型構(gòu)建，學(xué)生反饋較好。但在D班，教師則采用單一講授形式，學(xué)生難以理解。2.4抽象思維訓(xùn)練少無實物的思考對于抽象邏輯思維能力尚處于形成期的小學(xué)生來說，是一個極其困難的任務(wù)。要達到這一預(yù)期目標，教師需要在學(xué)生前期學(xué)習(xí)打牢基礎(chǔ)的前提下，鍛煉授課技巧。教師可結(jié)合日常生活中的實例，如利用實際物體或者建筑舉例，給予學(xué)生充分的時間思考，并在生生之間相互啟發(fā)交流的情況下，充分鍛煉抽象邏輯思維能力。但在具體的教學(xué)中，教師的啟發(fā)性不足，導(dǎo)致學(xué)生抽象思維訓(xùn)練少，訓(xùn)練效果差，同時因為抽象思維能力難以有效測量，教師的考核方式單一，難以實時監(jiān)控學(xué)生的掌握水平。2.5多媒體教學(xué)的重要性認知不足現(xiàn)有的教學(xué)中，因為教師較少使用多媒體開展教學(xué)或使用多媒體不當，導(dǎo)致多媒體教學(xué)在發(fā)展學(xué)生空間想象力方面不能完全發(fā)揮作用。究其緣由，其一，教師欠缺采用現(xiàn)代化教學(xué)手段的意識，導(dǎo)致在教學(xué)中經(jīng)常忽略多媒體來發(fā)展學(xué)生空間想象力的思維。其二，教師在多媒體的使用上存在能力欠缺的情況，不能完全發(fā)揮多媒體教學(xué)對空間想象力培養(yǎng)的作用。3提升小學(xué)生空間想象力的策略3.1鼓勵學(xué)生多觀察多接觸，創(chuàng)造學(xué)生的空間感知情境正確建立空間圖形觀念，離不開日常的觀察，在熟悉的基礎(chǔ)下，形成事物的形狀。在日常生活中，與多種事物接觸后，感官就會對事物的表象留下印象。因此，教師應(yīng)在學(xué)生觀察的過程中，積極引導(dǎo)其在頭腦中形成基礎(chǔ)表象，這樣有利于學(xué)生養(yǎng)成能動地感知直觀事物的好習(xí)慣。教師可借鑒如下方法：一是引導(dǎo)學(xué)生觀察日常中可以接觸到的建筑和實體，多方面地認識立體實物，二是“送同類回家”的游戲，學(xué)生分辨平面圖形與立體圖形之間的差異，進行分類，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察二者的異同點，三是在授課時教師鼓勵學(xué)生把自己看到的畫面畫出來，通過學(xué)生喜聞樂見的形式發(fā)展空間觀念。例如，在認識圖形中，教師應(yīng)從生活中熟悉的事物出發(fā)，選取貼近生活的素材，在觀察后引出長方體、正方體、圓等立體圖形的名稱。并通過學(xué)生對具體事物的感知，來歸納出它們的特征，重視學(xué)生的畫圖訓(xùn)練。3.2強化學(xué)生圖形轉(zhuǎn)化練習(xí)，增強學(xué)生的空間轉(zhuǎn)化能力小學(xué)階段離不開平面圖形與立體圖形的轉(zhuǎn)化，強化學(xué)生圖形轉(zhuǎn)化練習(xí)，成為教師教學(xué)中需要特別關(guān)注的環(huán)節(jié)。一有意識地帶領(lǐng)學(xué)生在生活中認識平面圖形和立體圖形，在講立體圖形的展開圖時，引導(dǎo)學(xué)生觀察熟悉的物品，帶領(lǐng)學(xué)生剪一剪，折一折，建立立體和平面的關(guān)系。二為學(xué)生創(chuàng)造手工制作的機會，將平面圖形以“圍”“疊”“立”等形式制作成立體圖形，這種動手過程更有利于學(xué)生的思維發(fā)展。3.3培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力，幫助學(xué)生建立空間感動手操作是必不可少的環(huán)節(jié)，教師可以通過以下舉措來加強：一搭建活動。七巧板對于低階段學(xué)生用處很大，教師選取能夠直接展示在學(xué)生面前的物體，讓學(xué)生進行觀察，隨后令學(xué)生自行利用七巧板進行抽象事物的拼接與組裝，為后期學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。二自主創(chuàng)作活動。教師可以利用課余時間讓學(xué)生發(fā)揮想象自主創(chuàng)作圖形，并上臺進行展示與說明。三室外操作活動。在教學(xué)過程中的動手操作行為總是被局限于教室之中，一定程度上阻礙思維的發(fā)展。在“北師大版”小學(xué)數(shù)學(xué)一上“左右”中，教師可以將學(xué)生帶領(lǐng)到操場上通過指令性行為“向左轉(zhuǎn)”“向右轉(zhuǎn)”等行為動詞，讓學(xué)生深刻體會左右的含義，這種實踐與思考相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，帶動學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。3.4鍛煉學(xué)生的抽象思維能力，建構(gòu)學(xué)生的空間感覺良好的抽象思維能力有利于空間想象力的發(fā)展。因此，教師應(yīng)從以下幾方面入手：首先，學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)的空間幾何方面的數(shù)學(xué)知識時，不僅要重視幾何領(lǐng)域，還要放眼數(shù)形結(jié)合的內(nèi)容，在解決相關(guān)問題時，思維上會有一種數(shù)形結(jié)合的解決思路，由此可以在復(fù)雜的問題中找到熟悉的解決方法，這樣激勵學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時還鍛煉抽象思維。在推測物體的形狀，特征、占地面積等方面，可借助邏輯推理能力。其次，開展一些空間游戲，如閉眼想象游戲，要求學(xué)生從教室的某一個位置出發(fā)，到達講臺拿到黑板擦，這時候?qū)W生就需要在大腦中還原教室的環(huán)境位置、物體間的距離及物品擺放位置。3.5完善多媒體的優(yōu)化使用，增強學(xué)生的空間訓(xùn)練幾何圖形的教學(xué)不是在靜態(tài)中憑空想象的，圖形不動，學(xué)生很難僅憑頭腦想象，學(xué)生面對圖形時的具體感知到在腦海中進行抽象概括的整個思維過程，需要現(xiàn)代化的多媒體教學(xué)手段，讓圖形動起來。因此，教師應(yīng)