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浅谈如何培养小学生的空间观念

发布时间:2013-11-19 09:47:58  

浅谈如何培养小学生的空间观念

空间主要研究客观世界中的物体的几何属性与变换,而空间观念则是人们在空

间知觉基础上形成的一种大脑表象,它包括对物体的方向、距离、大小和形状的知觉等,空间观念是创新精神的基本要素,它对于人们进一步认识和改造客观世界是非常重要的。

《九年义务教育小学数学教学大纲(试行)》和《新课程标准》都重点指出,

培养小学生的初步空间观念是小学数学的教学目标之一。都提到要培养和发展学生的“空间观念”,即能由事物的形状想象出几何图形,由几何图形想象出物体形状进行几何体与其三视图、展开图之间的转化;能根据条件做出立体模型或画出图形,能从较复杂的图形中分解出基本图形,并能分析其中的基本元素及其关系;能描述事物或几何图形的运动和变化;能采用适当的方式描述物体间的位置关系;能运用图形形象地描述问题,利用直观来进行思考。

这就要求我们在平时的数学教学中,要不断加强学生对空间观念的形成和发展,积极引导学生用数学思考的方法去观察客观世界,让学生逐步明确空间观念的意义,认识空间观念的特点,培养和发展学生的空间观念,对于培养学生的创新精神和实践能力,更好地认识和了解世界是十分重要的。同时又为今后进一步系统学习几何知识打下良好的基础。

那么,如何在教学中培养学生的空间观念呢?通过在教学实践中的摸索与探究,我认为注重以下几点,可以大大提高学生空间观念的形成和空间能力的培养。

一、重视基本图形的识别和再现,这是培养学生空间观念的关键。

1、在识图中建立空间观念

学生只有掌握了图形的基本特征,才能正确分辨各种图形的本质区别,在培养学生的识图能力中,进行变式训练是深化学生表象的重要途径,同时也只有通过训练才能使学生更好地区分图形的各种因素,确定哪些是主要的,本质的,哪些是次要的,非本质的,从而使他们形成的表象更加清晰。如“在教学等腰三角形时”,当学生初步建立了等腰三角形的概念,了解等腰三角形的基本特征后,我及时变换等腰三角形的形状、大小和位置,供学生观察判断,有效巩固了学生对等腰三角形的理解与掌握。

另外,在培养学生识图能力中,还可以改变其本质属性,使学生正确地区别图形,形成相应的知识体系。如在教学平行四边形时,平行四边形的本质属性是两组对边分别平行,如果把其中本质属性进行不同的变式,就会出现不同的几何图形。如果使其中一组对边不平行,就变成了“梯形”;如果使平行四边形的一个角的成直角就变成了长方形;如果使平行四边形的一个角变成直角,同时四条边相等,就变成了“正方形”。这样,教师引导学生通过分析,比较各图之间相互联系,就可使学生建立相应的知识结构体系,有助于学生对空间观念的丰富和逻辑综合。

2、在画图中形成空间表象

小学生的思维正处于直观形象思维向抽象逻辑思维的过渡阶段,他们对几何图形的认识主要先依赖于观察、实验和必要的动手操作,再通过心理活动的内化去获得表象,然后掌握几何图形的特征,形成空间观念。因此,教学学生学习几何知识时,首先要从具体事物的感知出发,在他们获得清晰深刻的表象后,再渐渐抽象出几何形体的特征,通过实际画图,引导他们理解并形成正确的空间观念。

例如:在教学垂线的画法时,在帮助学生形成垂线的概念中,为了便于学生观察,我用两条颜色不同的垂线表示两条直线来演示它们相交过程的再现,把一条线呈水平方向固定在黑板上,转动另一条垂线,当一个角成为直角时,让学生观察其角发生了怎样的变化,在引出垂线概念后,让学生明白,判断两条直线是否互相垂直的关健是看相交的角是否成直角,它与两条直线的方向无关。在教学垂线的画法时,课本上用三幅图来分别详细说明了画垂线的方法,包括过直线上一点画已知直线的垂线,过直线外一点画已知直线的垂线,此外还设计了用画垂线的方法来画长方形和正方形。这样,在画图过程中,既加深了学生对概念的理解,形成了表象,又进一步发展了学生的空间观念。

二、注重实践体验是培养空间观念的重要途径。

1、在观察、操作中感知,以形成清晰、正确的表象

皮亚杰说得:空间观念的形成不像拍照,要想建立空间观念,必须有动手做的过程。这个做的过程,不仅是一个实践的过程,更是尝试、想象、推理、验证、思考的过程,只有在这样的过程中,学生才能把握概念的本质,建立空间观念。

学生认识各种几何形体的特征,理解各图形的面积,体积计算公式的来源,都需要借助于直观演示,动手操作等感知活动来完成。在长方体的教学中,我按照儿童认识事物的规律,引导学生得用各种感官,参与观察、动手操作等感知活动,帮助学生形成长方体的表象,得到正确、清晰的概念。先引导学生观察粉笔盒、三角柜、篮球等,说明这些物体的形状是立体图形,并出示长方形、正方形、三角形等一些平面图形,使学生从直观上初步了解平面图形与立体图形的不同,初步建立空间概念。然后让学生拿出自已准备的长方体,让学生先摸一摸长方体的面,有规律地边摸边数(按照上、下、左、右、前、后)看看长方体有几个面,同时观察每个面是什么形状,哪些面是完全相同的,有几组相对的面,相对的面大小有什么关系?在学生操作的同时,教师再结合进行演示,出示涂有三种不同颜色的长方体,将三组相对的面一一揭示下来,贴在黑板上,帮助学生更好地认识长方体面的特征。同样在认识“棱”的特征时,也让学生摸一摸,有顺序数一数,量一量棱的长度,再看一看哪些是相等的?教师出示涂有不同颜色的长方体框架,让学生动手量一量相对棱的长度,使他们明白相对棱的关系。同时通过量一量,再来算一算每个面的面积的大小。通过这些操作,加深学生对长方体特征的认识。通过这样从三维到二维,再从二维到三维的反复转换,使学生不断认识、了解、把握了实物与相应图形的相互转换关系,空间观念就会不断地发生并渐渐形成。

2、在观察中比较,想象,培养空间观念

想象是学生依靠大量感性材料而进行的一种高级的思维活动,在几何知识教学过程中,要培养学生按照一定目的,有顺序,有重点地去观察,在反复的观察的基础上,让学生展开丰富的空间想象。如在讲圆锥体时,圆锥的高学生看不见,摸不着,较难掌握,教师就要用模型演示,并进行实际操作,让学生细致观察,从而帮助学生形成表象。抽象出圆锥这一概念,教师可以用圆锥教具沿底面圆直径到圆锥顶点切开,让学生观察到切开后横截面是一个等腰三角形,它的底边正好是圆锥底面圆的直径,从圆锥顶点到底面圆心距离就是圆锥的高,还可以在黑板上画一草图标出圆锥的高,这样抽象的概念形象、具体了,便于学生理解,空间想象力就会初步形成。

又如向学生出了这样一题:将一个长5厘米,宽4厘米,高3厘米的长方体,平均分成两个小长方体后,表面积最多增加多少?最少增加多少?对于这样一道题,首先要学生想象这样一个长方体,长方体的六个面分别由5×4,5×3,4×3组成。沿上、下两面个面平均分,将会增加两个上下面(5×4),沿左、右两个面平均分将会增加两个左右面(4×3),沿着前后面平均分,将会增加两个前后面(5×3),学生有一定的空间想象力,在头脑中就容易形成长方体,这道题就不难解决了。

三、重视理论联系实际和应用,促进学生空间观念的发展

几何形体知识与实际生产和生活有着密切的联系。几何初步知识的成功教学,不仅要求学生掌握形体特征,形成正确概念,而且要在理解相应计算公式的基础上,学会根据实际情况,用数学的思维方法解决实际问题,培养和发展学生空间观念。

例如,在学习了长方体表面积的计算方法后,我就组织学生讨论,在实际生活中会遇到哪些问题需要运用长方体表面积的计算方法来解决,这些问题是不是都要求六个面的面积,让学生说出实际例子,说一说每一种情况各应用什么方法计算。如计算做一个油箱用多少铁皮要求六个面的面积;计算涂游泳池四周和底部的面积应求五个面的面积;计算粉刷教室四周和顶部的面积则要用五个面的面积再扣除门窗的面积;计算粉刷烟囱的面积应求四个面的面积等。通过表面积计算方法的实际应用,使学生明确了表面积的计算要根据具体情况而定。在学习了长方体的体积后,让学生明确不管长方体的位置如何,它所占空间的大小都是长、宽、高的积,因此,求油箱里油的体积,游泳池里水的体积都是长、宽、高的积。通过这一系列联系实际的活动,大大提高了学生应用几何初步知识解决实际问题的能力,促进了学生空间观念的有效发展。

四、用运动变化的观点教活几何初步知识,有助于空间观念的深化。 “三角形、平行四边形和梯形”中的许多概念它们之间有内在联系。如果教学中用静止的观点组织教学,容易使学生对概念的理解产生片面性,给以后的继续学习造成一定的障碍。如果用运动变化的观点组织教学,就为学生正确理解和掌握概念形成正确的空间观念铺平道路,真正起到发展思维,促进技能提高目的的作用。如:在教学“角”的概念时,由于学生以前对角已有了初步的感性认识,教材是用射线的概念给角下定义,并说明角的各部分名称,如果教师不注意用活教材,只是照本宣科地生搬硬套,从一个顶点引出两条射线就形成一个角的概念,在一定程度上就限制了学生的思维,给学生进入中学阶级学习任意角造成了障碍,为了避免这种弊端,教学中可以让学生动手制作角的学具,找两个硬纸条把它们的一端钉在一起旋转其中的一个硬纸条,让学生观察它们所形成的各种不同的角。由此,还可以得出,角还可以看作是一条射线绕着它的一个端点旋转而成的,同时教师还可用“教具钟”进行演示,把钟的时针作为角的一条边,教师拨动分针反复进行演示,使学生意识到,两条射线沿着共同的端点可以得到大小不同的角,在此基础上很快认识锐角,直角,平角和周角。又如在圆概念的教学中,教师可以这样来教学,用一条线一端固定,另一端拉紧绕固定端点旋转一周所有点的集合就成了圆。这样圆的一些性质就很容易得到了,如半径与直径的关系,半径的性质等。同时为学生将来学习抛物线,双曲线等奠下了很好的基础。

五、充分发挥电教媒体优势,有效增强空间观念的形成。

空间观念的形成与几何初步知识的教学密不可分,学生对几何形体的再现,对周长、面积、体积的计算,小学生由于年龄和知识结构的局限,往往离不开这

些几何实体,而依赖于头脑中对物体的形状、大小和相互位置关系的形象反映,这就要求学生必须有一定的空间想象能力。空间观念的培养,依赖于学生多种感观的参与,依赖于空间想象能力的发展,应用传统教学手段虽能体现教学目标,但收效甚微,由于多媒体教学具有色彩丰富,能化静为动,化虚为实,化繁为简,化抽象为直观,不受时间、客观和微观的限制等特点,多媒体教学手段包罗了传统教学手段的所有优点,同时又具有传统教学手段所无法比拟的优越性,能大大增强教学效果。

《教学大纲》指出:使学生逐步形成简单几何形体的形状、大小和相互位置关系的表象,能够识别所学的几何形体,并能根据几何形体的名称再现它们的表象,培养初步的空间观念。这段话十分明确地说明了小学生初步的空间观念形成的标准,即“识别”和“再现”,运用多媒体,帮助学生识别、再现,与传统教学手段相比,更具有深刻性。 如教学三角形的认识后,出示遮去两个角,再出一个角的三角形,引导学生猜想可能是什么三角形?对于只显示直角与钝角的三角形,学生很容易判别,但对于只显示一个锐角的三角形,争议纷纷,通过电脑动态显示,再连上第三条线段学生发现是个锐角三角形,继续延长角的一边,再连上第三条线段,发现是个钝角三角形,从而肯定两种可能性存在,并深刻理解:任意一个三角形都有锐角,并且至少有两个。

总之,空间观念的培养,一定要按照学生的认知规律,通过实际观察实践操作等途径,注重多媒体教学,理论联系实际,才能有效培养学生的空间观念。

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