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教材中“图形与几何”的教学内容对培养学生的空间想象能力,具有独特而显著的作用。空间想象能力与学生的知识水平、逻辑思维能力的强弱都有密切的关系。空间想象力是比较复杂、抽象的思维过程,要培养学生的空间想象力,需要在教学中加强学生的动手操作,借助画图和渗透转化思想等方法,使学生更好地掌握知识,不断提高空间思雏能力。下面,笔者以教学高段“图形与几何”内容为例,结合自己的教学实践谈几点看法:
一、学会“动手”,在动手中发展空间思维能力
(一)动手摆,在摆中建立直观表象
《数学课程标准》中告诉我们:“教师应注重学生所学知识与日常生活的密切联系,应注重学生在观察、操作等活动中,获得对简单几何体和平面图形的直观经验,从而建立初步的空间观念。”要想建立空间观念,必须有动手操作的过程,动手操作的过程不仅是一个实践的过程,更是尝试、想象、推理和反思的过程。小学生的思维处在形象思维向抽象思维过度的阶段,因此,动手操作在学生形成几何概念中有着极为重要的作用,为培养学生的空间思维能力提供有力的支撑。
例如:教学五年级下册《观察物体》一课,本课要教学两个例题的内容,例1内容如下图:
例1是让学生根据从—个方向观察到的平面图形还原成立体图形,在教学中,我设计了让学生动手操作的活动,让学生在小组内进行合作探究,借助小正方体学具进行拼摆,,用4个小正方体摆出符合例1要求的立体图形,摆后再在小组内交流,最后每组派代表上台展示。通过动手摆,学生就能发现摆法有很多种,
通过让学生动手摆,实现从二维到三维空间的转化,学生在动手的过程中动脑、动手、动口,在相互交流中从多角度去思考和感悟,强化感知和思维,促进了空间思维的发展。接着教学例2,如下图:
例2是让学生从三个方向看到的形状图还原几何组合体,空间想象力需要大量的几何直观作支撑,因为有了例1的动手操作,学生积累了活动的经验,有了平面图形还原立体图形的基本方法之后,不用动手搭,通过推理,直接展开空间想象,很容易就能摆出例2要求的立体图形。
从上例可见,通过让学生在操作中不断尝试,再调整,学生的空间观念和思维能力不断提高。
(二)动手做模型,在做中培养空间思维能力
由于几何图形具有一定的抽象性,图形的概念和图形的特征,对学生来说都是学习的难点。在教学中我们发现,学生难以建立空间概念,在头脑中难以形成较为准确、直观的几何模型,为了突破这一难点,行之有效的办法是引导学生动手制造模型,手脑并用,化抽象为直观。
例如:教学五年级下册《认识长方体》一课,在教学长方体的特征时,为了让学生更好地理解长方体的“棱”的特征,我设计了让学生动手做长方体框架模型的操作活动,我把全班分成6个小组,分别为每个小组准备以下颜色和长度的小棒:红色(15厘米)、黄色(10N米)、蓝色(8厘米)各10根。然后用课件出示要求:
我先让学生观察课件出示的要求,让学生先在脑海里想象哪种方案可以搭成长方体,再让学生选择其中一种方案动手搭一搭,然后在小组内交流自己的想法。学生通过动手搭长方体框架,形象直观地发现:要搭成长方体框架,每种长度的小棒必须有4根,而且每组的小棒长度也必须相等。通过让学生动手做模型,做中发现特征,并在小组内交流想法,便能顺理成章地总结出长方体“棱”的特征:长方体有12条棱,可以把棱分成3组,每组都是4条,每组棱的长度相等。
从长方体抽象出框架,学生的空间思维能力得到了发展。学生在学习立体几何知识时,只要从具体事物的感知出发,获得清晰、深刻的表象,才能逐步抽象出几何形体的特征,以上教学环节,通过让学生动手做模型,使学生在脑海里生成立体图形表征,大大地促进了学生的空间思维能力和空间观念的发展。
二、学会“画图”,在画图中提高空问思维能力
直观图,不仅直观、简洁,而且具有概括性强的特点,画直观图还能加深对几何知识的理解和认识,有利于学生思考和帮助学生记忆。在教学的全过程中要有步骤地指导学生掌握绘制直观图的一般方法,提高学生的绘图能力和想象能力,从而帮助学生正确解决问题。
例如,五年级下册,学习了“长方体的表面积”后,由于计算步骤多,学生在练习时学生常常会出错。究其原因,主要是学生的空间想象力比较弱。为此,在计算长方体表面积时,我注意指导学生画出长方体的直观图,在黑板上通过多次示范长方体图形的画法,学生也很容易掌握,长方体直观图画好后,要求学生在图中标上已知的“长、宽、高”分别是多少,例如:教学五年级下册第25页的第4题:“光华街口装了一个新的长方体铁皮邮箱,长50厘米,宽30厘米,高38厘米,做这个邮箱至少要多少平方厘米的铁皮?”,在做题时,我要求学生先把直观图画在题目旁边,通过画出直观图,学生在脑海里便能很快想象出长方体各个面的面积是如何计算出来的,错误率大大地减少了。
经过多次的画图训练,当学生熟练后,学生在脑已经形成了长方体表面积的表征,这时我便增加抽象程度,并增强想象要求,通多媒体课件,把长方体直观图的几个面隐去,只留下“长、宽、高”三条邊,如图:
通过观察图中的“长、宽、高”,让学生分别求出“前面、上面、右面”的面积,学生有了前面画直观图的经验,很快便想象出“前面、上面、右面”分别是哪个面,进而求出面积。从三条棱还原出长方体实物图,需要学生的想象,随着图的简化和图的抽象程度提高,学生的空间想象力不断提高。
实践证明,学会画图能帮助学生正确解题,并能在画图中充分培养学生的空间思维能力,而且有利于促使他们进一步掌握几何图形的本质特征,达到图形与想象相互渗透,相互促进的理想效果。
三、学会“转化”,在转化中提高空间思维能力
人民教育出版社编辑室主任王永春在《小学数学与数学思想方法》一书中写到:“转化思想就是在已有的简单的、具体的、基本的知识基础上,把未知化为已知、把复杂化为简单、把一般化为特殊、把抽象化为具体、把非常规化为常规,从而解决各种问题。”在教学中,我们要适时向学生渗透转化的数学思想,随着转化思想的渗透,学生的想象力也会不断提高。将空间知识和现实生活联系起来,要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,发展他们的空间观念,从而发展学生的空间思维能力。
例如:在教学五年级下册《求不规则图形的体积》一课时,如图:
求橡皮泥的体积时,学生通过思考并发挥想象,把橡皮泥捏成长方体或正方体,再测量出长、宽、高分别是多少,然后算出体积。学生通过体积变形,把不规则物体转化成规则物体来计算体积。求梨子的体积时,书本介绍了“排水法”,用量杯进行测量。但在现实生活中,不一定找到量杯,于是,我引出用长方体容器去测量不规则物体的方法,这时,课件出示让学生思考的问题:
1.梨放进容器,想象一下水会发生什么变化?
2.上升的那部分水的体积跟梨的体积有什么关系?
学生通过思考,知道梨放进容器后,水面会上升,上升的水的体积与梨的体积相等,这时,我再启发学生思考并让学生闭眼想象,课件出示问题:
1.同学们,想象一下,上升的那部分水的体积是什么形状?
2.小组合作,把你想象到的形状画下来。
经过在小组内讨论交流和思考,学生大都能想象出上升的那部分水的体积是一个长方体,这时,我再通过微课向学生演示上升那部分体积转化成一个长方体的过程,如下图:
通过思考、讨论、想象、画图、观看微课,学生理解了求不规则图形的体积可以转化成求规则图形的体积。在课堂教学中,如果教师能向学生经常能渗透“转化思想”,那么在潜移默化下,学生的“转化”能力必将得到提高,在转化思想的作用下,学生的空间思维能力也在不知不觉中提高了。
总之,我们要把培养学生的空间思维能力扎根于每节“图形与几何”的课例中,并要充分挖掘一切可以调动学生学习积极性和培养学生空间思维能力的因素,让学生的空间思维发展真实发生。
一、学会“动手”,在动手中发展空间思维能力
(一)动手摆,在摆中建立直观表象
《数学课程标准》中告诉我们:“教师应注重学生所学知识与日常生活的密切联系,应注重学生在观察、操作等活动中,获得对简单几何体和平面图形的直观经验,从而建立初步的空间观念。”要想建立空间观念,必须有动手操作的过程,动手操作的过程不仅是一个实践的过程,更是尝试、想象、推理和反思的过程。小学生的思维处在形象思维向抽象思维过度的阶段,因此,动手操作在学生形成几何概念中有着极为重要的作用,为培养学生的空间思维能力提供有力的支撑。
例如:教学五年级下册《观察物体》一课,本课要教学两个例题的内容,例1内容如下图:
例1是让学生根据从—个方向观察到的平面图形还原成立体图形,在教学中,我设计了让学生动手操作的活动,让学生在小组内进行合作探究,借助小正方体学具进行拼摆,,用4个小正方体摆出符合例1要求的立体图形,摆后再在小组内交流,最后每组派代表上台展示。通过动手摆,学生就能发现摆法有很多种,
通过让学生动手摆,实现从二维到三维空间的转化,学生在动手的过程中动脑、动手、动口,在相互交流中从多角度去思考和感悟,强化感知和思维,促进了空间思维的发展。接着教学例2,如下图:
例2是让学生从三个方向看到的形状图还原几何组合体,空间想象力需要大量的几何直观作支撑,因为有了例1的动手操作,学生积累了活动的经验,有了平面图形还原立体图形的基本方法之后,不用动手搭,通过推理,直接展开空间想象,很容易就能摆出例2要求的立体图形。
从上例可见,通过让学生在操作中不断尝试,再调整,学生的空间观念和思维能力不断提高。
(二)动手做模型,在做中培养空间思维能力
由于几何图形具有一定的抽象性,图形的概念和图形的特征,对学生来说都是学习的难点。在教学中我们发现,学生难以建立空间概念,在头脑中难以形成较为准确、直观的几何模型,为了突破这一难点,行之有效的办法是引导学生动手制造模型,手脑并用,化抽象为直观。
例如:教学五年级下册《认识长方体》一课,在教学长方体的特征时,为了让学生更好地理解长方体的“棱”的特征,我设计了让学生动手做长方体框架模型的操作活动,我把全班分成6个小组,分别为每个小组准备以下颜色和长度的小棒:红色(15厘米)、黄色(10N米)、蓝色(8厘米)各10根。然后用课件出示要求:
我先让学生观察课件出示的要求,让学生先在脑海里想象哪种方案可以搭成长方体,再让学生选择其中一种方案动手搭一搭,然后在小组内交流自己的想法。学生通过动手搭长方体框架,形象直观地发现:要搭成长方体框架,每种长度的小棒必须有4根,而且每组的小棒长度也必须相等。通过让学生动手做模型,做中发现特征,并在小组内交流想法,便能顺理成章地总结出长方体“棱”的特征:长方体有12条棱,可以把棱分成3组,每组都是4条,每组棱的长度相等。
从长方体抽象出框架,学生的空间思维能力得到了发展。学生在学习立体几何知识时,只要从具体事物的感知出发,获得清晰、深刻的表象,才能逐步抽象出几何形体的特征,以上教学环节,通过让学生动手做模型,使学生在脑海里生成立体图形表征,大大地促进了学生的空间思维能力和空间观念的发展。
二、学会“画图”,在画图中提高空问思维能力
直观图,不仅直观、简洁,而且具有概括性强的特点,画直观图还能加深对几何知识的理解和认识,有利于学生思考和帮助学生记忆。在教学的全过程中要有步骤地指导学生掌握绘制直观图的一般方法,提高学生的绘图能力和想象能力,从而帮助学生正确解决问题。
例如,五年级下册,学习了“长方体的表面积”后,由于计算步骤多,学生在练习时学生常常会出错。究其原因,主要是学生的空间想象力比较弱。为此,在计算长方体表面积时,我注意指导学生画出长方体的直观图,在黑板上通过多次示范长方体图形的画法,学生也很容易掌握,长方体直观图画好后,要求学生在图中标上已知的“长、宽、高”分别是多少,例如:教学五年级下册第25页的第4题:“光华街口装了一个新的长方体铁皮邮箱,长50厘米,宽30厘米,高38厘米,做这个邮箱至少要多少平方厘米的铁皮?”,在做题时,我要求学生先把直观图画在题目旁边,通过画出直观图,学生在脑海里便能很快想象出长方体各个面的面积是如何计算出来的,错误率大大地减少了。
经过多次的画图训练,当学生熟练后,学生在脑已经形成了长方体表面积的表征,这时我便增加抽象程度,并增强想象要求,通多媒体课件,把长方体直观图的几个面隐去,只留下“长、宽、高”三条邊,如图:
通过观察图中的“长、宽、高”,让学生分别求出“前面、上面、右面”的面积,学生有了前面画直观图的经验,很快便想象出“前面、上面、右面”分别是哪个面,进而求出面积。从三条棱还原出长方体实物图,需要学生的想象,随着图的简化和图的抽象程度提高,学生的空间想象力不断提高。
实践证明,学会画图能帮助学生正确解题,并能在画图中充分培养学生的空间思维能力,而且有利于促使他们进一步掌握几何图形的本质特征,达到图形与想象相互渗透,相互促进的理想效果。
三、学会“转化”,在转化中提高空间思维能力
人民教育出版社编辑室主任王永春在《小学数学与数学思想方法》一书中写到:“转化思想就是在已有的简单的、具体的、基本的知识基础上,把未知化为已知、把复杂化为简单、把一般化为特殊、把抽象化为具体、把非常规化为常规,从而解决各种问题。”在教学中,我们要适时向学生渗透转化的数学思想,随着转化思想的渗透,学生的想象力也会不断提高。将空间知识和现实生活联系起来,要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,发展他们的空间观念,从而发展学生的空间思维能力。
例如:在教学五年级下册《求不规则图形的体积》一课时,如图:
求橡皮泥的体积时,学生通过思考并发挥想象,把橡皮泥捏成长方体或正方体,再测量出长、宽、高分别是多少,然后算出体积。学生通过体积变形,把不规则物体转化成规则物体来计算体积。求梨子的体积时,书本介绍了“排水法”,用量杯进行测量。但在现实生活中,不一定找到量杯,于是,我引出用长方体容器去测量不规则物体的方法,这时,课件出示让学生思考的问题:
1.梨放进容器,想象一下水会发生什么变化?
2.上升的那部分水的体积跟梨的体积有什么关系?
学生通过思考,知道梨放进容器后,水面会上升,上升的水的体积与梨的体积相等,这时,我再启发学生思考并让学生闭眼想象,课件出示问题:
1.同学们,想象一下,上升的那部分水的体积是什么形状?
2.小组合作,把你想象到的形状画下来。
经过在小组内讨论交流和思考,学生大都能想象出上升的那部分水的体积是一个长方体,这时,我再通过微课向学生演示上升那部分体积转化成一个长方体的过程,如下图:
通过思考、讨论、想象、画图、观看微课,学生理解了求不规则图形的体积可以转化成求规则图形的体积。在课堂教学中,如果教师能向学生经常能渗透“转化思想”,那么在潜移默化下,学生的“转化”能力必将得到提高,在转化思想的作用下,学生的空间思维能力也在不知不觉中提高了。
总之,我们要把培养学生的空间思维能力扎根于每节“图形与几何”的课例中,并要充分挖掘一切可以调动学生学习积极性和培养学生空间思维能力的因素,让学生的空间思维发展真实发生。