变换立体图形维度 深刻把握图形特征

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kylinbin
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  【摘要】在“认识立体图形”的教学中发展学生的空间观念,需要学生对图形特征有深刻把握以及认识的过程中引发数学思考.本文以“长方体的认识”为例,论述如何通过立体图形中抽象出低维度元素、借助一维的棱想象二维的面和三维的体,转换几何图形与具体实物等策略,帮助学生深刻地把握立体图形的特征,促进空间观念的发展.
  【关键词】空间图形;图形特征;空间维度;空间观念
  “立体图形的认识”是“图形的认识”教学里面的一个重要内容,其核心任务是发展学生的空间观念.小学阶段图形的认识分两个阶段完成.如下图:
  图形的认识初步认识阶段:直观感知,把握共性,辨别图形
  再认识阶段把握图形的特征、性质把握图形各要素之间的关系把握图形与图形之间的关系
  处于第二阶段的“认识立体图形”教学,应该如何帮助学生达成该阶段的目标,促进空间观念的发展呢?
  一、从立体图形中抽象出低维度元素,把握图形各元素的特征
  中高年级进入空间观念形成的具体抽象阶段,要注重从三维空间的图形中把点、线、面这些基本元素抽象出来,知道概念与性质,进一步培养空间想象力.
  在认识长方体前,先利用媒体呈现点动成线,线动成面,面动成体的过程,让学生从整体上明晰构成三维立体图形的元素包含零维的点、一维的线和二维的面.接着,组织学生动手操作:利用课前学生制作的长方体上标出来点、线、面分别在哪儿,并用自己的语言描述什么是长方体的“棱”与“顶点”.比起直接阅读教材了解概念,让学生先尝试用自己的语言描述,更有利于发挥语言对空间表象的支撑与内化作用.
  相较于二维的面和零维的顶点,一维的棱是长方体的更为核心的元素.主要原因有两个:其一,两面相交于一棱,三棱相较于一顶点,无论对“面”抑或“顶点”,棱都直接相关联;其二,棱支撑起长方体的框架,后面长方体的度量最终都是通过降维至“棱”来计算的.因此,利用小棒搭建长方体,帮助学生形成清晰而稳定的长方体框架结构表象,这是把握长方体图形特征的核心环节.具体设计如下:
  1.利用小棒搭建长方体框架,并思考以下问题:
  ① 一共需要几根小棒?怎么数更有条理?
  ② 长度相等的小棒有什么位置关系?
  2.长方体哪些面是相等的?你能借助棱的特点解释为什么吗?
  3.长方体一共有几个顶点?3条棱交汇于一个顶点,8个顶点应该24条棱,为什么是12条棱?
  二、借助一维的棱想象二维的面和三维的体,把握元素间和图形间的关系
  知识之间并非独立的个体,沟通知识间的联系,形成清晰而稳定的认知结构,是深度学习的重要标志.在长方体的认识中,分别抽象概括出面、棱、顶点各元素的特征后,下一步需要将不同维度的元素进行有效沟通.
  再次利用长方体框架进行空间想象:
  1.拆掉其中一条“长”,还能确定原来长方体的大小和形状吗?
  2.至少保留哪些棱才能确定?
  将长方体框架逐步拆除至最简的支架图,依然能还原大小形状,凸显长宽高是确定长方体大小形状的核心元素,为后面解决表面积、体积等问题做铺垫.
  除了可以从一维的棱想象三维的体之外,还需以此联想二维的面.
  根据长、宽、高的变化,选择合适的长方形作长方体的面.
  本环节着眼于棱与面的匹配,促进学生对棱与面关系的掌握.另外,尺寸的变化,对应了一般长方体到特殊长方体的变化,借助棱的变化,引发学生对长方体“面”形状的思考,推理想象“长方体的面可能有几个正方形?”从而促进学生对长方体与正方体之间包含关系的深刻理解.
  三、几何图形与具体实物的转换,促进空间观念的发展
  空間观念的表现包括“能够由几何图形联想出实物的形状,由实物的形状抽象出几何图形”,因此需要设计几何图形与具体实物的转换的活动.
  根据下图思考并回答下面问题:
  ① 这个长方体哪个面的面积是9平方厘米?
  ② 猜一猜这是一件什么物品?(选一选:语文字典、数学书、纸)
  ③ 如果把高度压缩到0.1毫米,那么它是生活中的什么物品?很薄的纸是长方体还是长方形?长方体怎样才能变成长方形?
  在“形”与“体”的转换中,诱导学生依据长方体面、棱的特征进行说理,几何形体的概念思维与空间想象能力融为一体,有力地促进空间观念的发展.
  实践表明,我们可以通过从立体图形中抽象低维度元素、借助一维的棱想象二维的面和三维的体、转换几何图形与具体实物等策略,帮助学生深刻地把握图形的特征,促进空间观念的发展.
  【参考文献】
  [1]曹培英.跨越断层
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