小学数学教学中空间观念的培养

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小学数学教学中空间观念的培养
发布者:黄德条
《小学数学新课程标准》总体目标指出：“让学生通过经历探究物体与图形的形状、大小、位置关系和变换的过程，掌握空间与图形的基础知识和基本技能，并能解决简单的问题；丰富学生对现实空间及图形的认识，建立初步的空间观念，发展形象思维。”空间观念作为小学数学学习的重要内容在新课程标准中被明确地提出，足以说明在数学教学活动中，让学生建立空间观念，是新理念下数学教学活动中的一项重要内容，也是学生应具备的一种基本数学素质。
空间观念的形成是一个长期的过程。日常生活中即使是学龄前儿童，也在逐步地培养前、后、左、右、上、下、大、小等空间意识。对小学生来说，培养空间观念的重任，主要落在数学教学上，尤其是几何初步知识的教学上。那么，在教学中如何培养学生的空间观念呢？下面我结合自己在“空间与图形”这部分内容的教学实践来谈几点体会：
一、观察比较，获得感性经验，形成空间观念
小学生的思维以直观形象为主，他们对图形的认识在很大程度上依赖于对丰富的实物原型的直觉观察。因此在教学中，我遵循儿童认识事物的规律，向学生提供丰富的实物原型，组织学生通过对现实空间中实物的形状、大小及其所处方位的感知，对实物视图的初步认识和常见平面图形的了解，积累丰富的几何事实，以帮助学生理解现实的三维世界，形成初步的空间观念，激发学生学习几何知识的兴趣。
例如：在教学“长方体、正方体、圆柱和球的认识”中，我从学生熟悉的实物，如篮球、乒乓球、粉笔盒、牙膏盒等常见物品中选取素材，鼓励学生进行观察、触摸、分类等活动，帮助学生积累了几何形体丰富的感性经验，有助于空间观念的形成。
在培养儿童观察力的过程中，要引导学生不仅观察事物的表面现象，而且要透过现象，找出事物的本质 ：认识到一个物体从不同的角度观察，所看到的形状是不同的，从而逐步形成对实物与平面图关系的一些初步看法，体会数学与生活的密切联系，形成初步的空间观念。
二、操作体验，形成空间表象，培养空间观念
小学生的思维处在形象思维向抽象思维过渡阶段。对于学习比较抽象的、规律性的数学知识，我们一般都会借助于必要的直观操作活动。在这里，直观操作除了起到丰富小学生感知的作用外，它更是探索、发现数学规律的重要手段和途径。心理学研究表明：空间观念的建立一般是多种感觉器官协同活动的结果。因此，学生在学习几何知识时，要从具体事物的感知出发，获得清晰、深刻的表象，再逐步抽象出几何形体的特征。在实际教学过程中，我引导学生动手、动脑、动口，让他们在实践中对几何形体亲自去比一比，量一量，想一想，数一数，画一画，拼一拼或摆一摆等操作活动，以逐步形成几何体的空间表象，培养初步的空间观念。
实践表明，让学生运用多种感官，协同活动，可使具体事物的形象在头脑中得到全面的反映，就能更深刻地认识几何形体的特征，培养了初步的空间观念。同时，也可以提高学生学习的主动性、积极性，增强学生的参与意识，激发学生的学习兴趣。
三、沟通内在联系，注重综合运用，发展空间观念
小学数学几何初步知识是根据几何知识的内在联系，结合小学生的认知规律由浅入深，由易到难地编排的。在教学时，要注重沟通几何形体的内在联系，以旧引新，适时归类，形成知识体系，促进学生思维，发展空间观念。比如在教完直线型平面图形后，可以以梯形为中心，采用运动、变化的观点，沟通它与其它各个图形之间的内在联系，包括它们的求积公式的联系。又如，在教学长度、面积和体积单位时，我先让学生通过观察和制作——边看边比划米尺上1米、1分米、的1厘米的长度，然后制作边长为1分米、1厘米的正方形，在地面上画一个边长为1米的正方形，感受并领会它们的实际大小，记住这些单位的形象。在通过比较，了解它们的区别与联系。对体积单位也可以这样处理，以形成比较清晰的长度、面积和体积等计量单位的观念。
教学过程中，还要重视几何知识的综合运用。如在学习了圆柱体表面积的计算方法后，我给学生出示了这样一道题目：
一个底面周长和高相等的圆柱体，如果高缩短2分米，表面积就减少12.56平方分米，求这个圆柱体的体积。
这道题体现了较强的综合性，要求知识的综合运用。
（1）由条件：“高缩短2分米，表面积就减少12.56平方分米”，实质即侧面积减少12.56平方分米。由此可求出圆柱的底面周长C=6.28分米；
（2）进而求得圆柱底面半径r=1分米，圆柱的高h=6.28分米；
（3）于是，圆柱的体积就不难求出了。
这样，学生的空间观念不断在知识的沟通与综合运用中得到了发展，同时也提升了学生的思维品质。
四、重视实践活动，解决实际问题，巩固空间观念
几何知识来源于社会实践，应还原于社会生活。生活是现实的，丰富的，数学是抽象的，而空间想象又必须依赖于学生从生活中获取大量感性材料之后，才进行的一项高级的思维活动。因此，在教学中，我重视实践活动，引导学生经常运用图形的特征去想象，解决生活中的各种实际问题，巩固学生的空间观念。
如在教学简易测量时，我注重让学生动手实践，掌握一些基本的测量技能，以加深对几何概念的理解，并促进空间观念的发展和巩固。
当然，教学中适当联系实际，运用所学知识来解决实际问题，既体现了学以致用，提高学生的学习兴趣，又能发展和巩固学生的空间观念。
如在学习了圆柱体表面积的计算方法以后，我组织学生讨论：实际生活中哪些问题需要运用圆柱体表面积的计算方法来解决，这些问题是不是都要求三个面的总面积？让学生举出实际例子，说一说每种情况各应用什么方法计算。如计算做一个圆柱体油筒要用多少铁皮时，则应求三个面的总面积；计算粉刷圆柱体蓄水池要多少水泥时，则应求侧面积和一个底面的总面积；计算圆柱体食品盒上商标纸的面积、塑料管的面积或烟囱的面积时，则只需求侧面积就行了。我还组织学生进行了实际测量与计算。这样，学生的大脑经过了“由实物的形状想像出几何图形，再由几何图形想像出实物的形状。”学生的空间观念就在这一次次想像中得到了进一步的巩固。
总之，培养学生初步的空间观念，是我们每一位教师在实施新课程教学中的一项重要任务。教学中，我们应根据学生的认知规律“感知——表象——思维”，排除学生在学习中的心理干扰，采用多种教学手段和教学方法，引导学生运用多种感官，协调活动，积极主动地参与到学习中来，使具体事物的形象在头脑中得到全面的反映，以促使学生对几何形体特征的深刻认识。概括地说，学生的空间观念是在充分感知、操作体验、解决问题和实践活动中，逐步培养的。