摘 要:数学中的空间想象能力,是指对物体(客观存在的空间形式)的形状、结构、大小、位置关系的想象能力。培养空间想象能力,是整个中学阶段数学教学的基本任务,也是运用数学知识来分析和解决实际问题的需要,在日常的学习、生活中必须加强空间想象能力的培养。
　　关键词:空间想象能力;培养
　　
　　培养空间想象能力,一般有以下四方面的要求:一是能够由形状简单的实物想象出几何图形,由几何图形想象出实物的形状;二是能够由较复杂的平面图形分解出简单的、基本的图形;三是能够在基本的图形中找出基本元素及其关系;四是能够根据条件作出或画出图形。
　　以上几点,怎样才能做到呢?本文就其培养途径逐一论述。
　　一、加强基础知识的教学
　　无论是再现想象还是创造想象,都需要以一定的知识经验为基础,学好基础知识的过程,也是逐步形成空间观念,发展空间想象力的过程。理解并掌握有关的数学概念、数学命题和数学方法、有助于在头脑中清晰地再现有关的空间形式也助于这种空间形式正确地用几何语言(即几何图形)表述出来。例如,关于直线与圆的位置关系,通过直观图形学生在头脑中开始获得初步形象,只有当学生理解并掌握了“直线与圆的位置关系取决于圆心到直线的距离与圆的半径的度量关系”的理论知识,认识了直线与圆位置关系的实质之后,才真正发展了关于直线与圆位置的关系的想象力。
　　二、借助实物模型进行直观教学
　　空间形式和空间观念,可以通过实物模型,使之直观形象化,指导学生对实物模型的观察、剖析,制作模型,实地实物测量等实践活动,有助于学生逐步形成空间观念使空间形式在学生头脑中具体化、形象化,这样日积月累,逐步做到离开实物、模型、图形,也能进行空间形式的思考。借助实物模型,进行直观教学时应让学生随时加以“演示”、“操作”,这样可以通过眼看、手摸、脑想,直观地看清各种基本元素及其关系,让学生在“演示”、“操作”中发现知识、加深印象,从而发展他们的空间想象能力。
　　三、加强画图与识图的训练
　　空间观念是形象思维与逻辑思维交替作用的思维过程。表达这种思维的最好语言,是几何图形,它能最简捷最直观地表达出空间形式,所以在数学教学中必须重视画图教学,教师在画图时,要起示范作用,并积极引导学生勤画图,画“美”图,让图画美术与推理论证相辅相成,以此来培养他们的空间观念。例如,要让学生根据文字的叙述,描绘出所有符合题意的图形来,要让学生从各种不同的角度,观察识别同一种几何图形,这些都是加强画图和识图的训练方法。
　　四、通过形数结合培养空间观念
　　形是数的直观反映,具有具体化、形象化的特点;数是形的深刻表述,具有概括和抽象的特征。形数结合是形象思维与抽象思维的结合,结合的过程需要空间想象能力,有计划地进行形数结合训练,可以沟通几何与代数之间的联系,有效地培养空间想象能力。
　　用形数结合的方法解答问题,其含义可概括为两个方面:其一是,根据数的结构特征,通过唤起表象或创造想象,构造出相应的几何图形来,并利用图形的特征和规律,帮助解决数的問题。例如,欲证不等式:
　　+,如能想象出以(a,b),(2,3),(0,0)三点为顶点的三角形,就可以由三角形两边之和大于第三边这一定理获得证明,这样化抽象为形象,可以化难为易。其二是,将图形信息部分地或者全部地转换成数式信息,削弱或者消除形的推理成分,使所要解决的形的问题,归结为数量关系的研究。例如,用坐标法证几何问题,可以把复杂的几何问题,通过简单的字母运算加以解决,化难为易。
　　五、有意识地加强空间想象训练
　　培养空间想象能力的一个重要方法,就是要加强空间想象的训练。在教学中,要经常提出一些能引起学生空间想象思考的问题,给予训练。例如,教几何概念时,要求学生想象出这个概念的各种实物原型,又如讨论二元一次方程组的解时,可以问学生:当组成方程组的两个方程的对应项系数不成比例时,为什么只能有一个解?要求给予几何解释。还可以结合教学内容,要求并指导学生作一些想象练习。例如,拼图练习,分解图形练习,或在一个复杂的几何图形中,找出所有的三角形、四边形,还可以有目的地加强他们的画图训练。例如,探究三个平面把空间分成几部分,立方体的平面展开图的所有形式等等,这些练习对提高空间想象能力,都是十分有效的。
　　空间想象能力的培养不是一朝一夕之事,也不能只靠课堂的教学来实现。培养空间想象能力应贯穿于整个中学数学教学之中,是数学教学自始至终的任务,它与运算能力和逻辑思维能力的培养,常常交织在一起,是相辅相成的。按照以上诸条自主地去训练,相信空间想象能力一定能得到很大的提高。