數學教學中利用現代信息技術培養小學生空間觀念

■山東省淄博市張店區華潤實驗小學 鄭亞芳 李紀飛

隨著科技的發展，在教育領域信息技術得到了普及與廣泛應用，為小學數學教育提供了改革的機遇，激勵教師改進教學方法、與時俱進地樹立新的教學思想?，F代信息技術在小學幾何教學中的應用可培養學生的空間觀念，為學生打好幾何知識的學習基礎。要求教師合理運用教學資源，發揮出多種信息技術的優勢，使教學形式得到創新，引發學生的學習興趣。

一、現代信息技術在小學數學教學中應用的意義

（一）激發課堂教學活力

與英語、語文等理解類的文科科目不同，數學是一門具有較大難度的思維類科目，對小學生而言具有挑戰性。無論任何學科的學習，興趣是學習的敲門磚，學生只有對這一科目產生了興趣，才能進行更深一步的學習。當小學生初步接觸數學學科時，尤其是幾何類的知識，部分基礎能力有待完善的學困生容易被“打敗”，由此失去對數學學習的積極性。將現代信息技術融入至小學數學教學中，對活化教學活動具有現實意義。利用現代信息技術中新穎、有趣的元素，能將數學符號、圖形躍然展現給學生，將其轉化為生動、形象的效果，這種表現方式能迅速、有效地聚焦學生的目光，提高學生課堂教學參與程度，使學習氛圍更加活躍，讓學生能在輕松、愉快的環境中接受教師的知識傳輸，獲得良好的學習效果。

（二）鞏固學生知識體系

對一節完整的數學教學來講，教師的授課任務和效果與學生的接受程度密切相關，教師不可單純地推進教學進度而忽視了教學效率和質量，學生也不能由于某部分內容掌握不佳而忽視接下來的學習。將現代信息技術融入至小學數學教學，要師生縮短兩者之間的距離。在學習中，會有部分學生由于個人因素對知識點理解得不夠深刻，長此以往必然會影響到今后的學習。現代信息技術中的互聯網平臺，可幫助教師打造家校互聯體系，教師將每日教學內容進行發布，根據任務內容還能明確學生對當堂課知識的掌握程度，不但對教師的教學實踐具有較大幫助，也對學生的學習大有裨益，加深了學生對知識的印象，促使掌握知識不夠牢固的學生進行再學習，在有效的時間內使學習成效得到保證。

（三）增加課堂教學容量

在傳統教學模式中，以教材為主導進行授課是極為重要的環節。對學習活動本身便具有的全方位、多角度來看，這種方式在現代教育環境中具有較大的局限性?，F代信息技術的引入能較好地解決這一問題，突破傳統教學的牢籠，強化了學習活動的廣泛性。在信息技術支持下，運用多媒體、增強現實技術、虛擬現實技術、各種制圖軟件、各類演示工具等，可以在很大程度將教材中涉及的內容有所擴大。不但有效減少了以往教學實踐中的教師板書的非必要時間，也可以讓知識內容不再局限于教材本身，豐富了學生的知識框架，開闊了學生的視野。教師靈活運用現代信息技術，還可以為學生提供多元化的知識練習，將娛樂與學習活動融為一體，使課堂教學形式得到了豐富，增加了學習的內容，也有助于讓知識以小學生更容易接受的形式加以展現，在和諧的氛圍下學生的數學綜合素質得到了提升。

（四）降低學生學習難度

小學數學是一門具有較強工具性的學科，許多小學生存在一定的畏難心理?，F代信息技術的投用，能使教師轉變教學思路，將教學內容以互動式、趣味式的方法展示給學生，幫助學生更加客觀、系統地認識到教材與試題練習間的緊密練習。信息化的教學模式可以讓學生切身體會到數學學習中的規律，意識到數學核心知識均來自教材中，促使學生能更深入地探索教材中的知識要點。隨著新課改的推進、“雙減”等政策的落實，現代信息技術的使用也要求教師結合當前學生的實際學習情況，根據新教育大綱要求幫助學生高效學習、靈活練習，引導學生理順學習思路，使學習難度得到降低。

（五）活躍課堂教學氣氛

從小學生的角度來看，他們正處于好動、愛玩的年齡狀態，對世間萬物也充滿了較強的好奇心，但數學中的理論知識由于抽象性較強，如果教學氣氛也處于壓抑、枯燥的狀態，必然不利于學生的深度學習。在教學互動中引入現代信息技術，能將理論、概念轉化為有趣的知識，當更具趣味性的內容展現在學生面前時，必然能吸引學生的注意力，減輕其對理論學習的抗拒。多種符合學生興趣點的信息技術，也能增強師生、生生之間的交流和互動，拉近師生間的距離，使其配合更默契，令課堂教學氣氛更活躍。

（六）培養數形結合思想

圖形與幾何是小學數學教學體系中不可或缺的一個領域，主要以培養學生推理、空間觀念等為主要目標，圍繞圖形的認知、位置、測量、運動等展開教學。這些內容的掌握，要求學生具備一定的抽象思維與空間想象力。由于小學生對數學學科接觸得不夠深入，其數學思維仍處在成長階段，如果缺少合理得引導，在認識數字與圖形之間內在聯系的過程中會存在困難。教師引入現代信息技術后，可利用其生動性解釋幾何中的理論知識，增強教學的互動性、宜觀性，在潛移默化中使學生的數形結合思想得到良好的培育。

二、小學數學中利用現代信息技術培養小學生空間觀念的策略

（一）利用現代信息技術突破教學重難點

課堂教學時間十分有限，每個教學安排與整體進度的契合，都是教師課前辛勤準備的勞動成果。若想保證獲得理想的教學效果，教師應在教學設計階段吃透教材，充分理解其中蘊涵的知識內容，根據教學大綱合理安排本節課的教學重難點內容，使學生抓住知識要點，在課上緊跟教師的節奏。通過將知識用現代信息技術加以展示，學生的學習效率獲得到明顯提高?？臻g幾何是小學數學教學中的關鍵，但空間觀念的形成和培養對學生來講較難，教師可使用多種先進技術為學生營造培養空間思維的環境，對學生多種能力的培養均具有重要意義。

例如，在五四制青島版三年級上冊第二章“走進新農村——位置與變換”第一部分中，本課教學重難點是，要求學生在具體情境中辨認八個方向，用術語進行描述，根據線路圖說出方位。能根據給定的一個方向辨認其余方向，描述行走路線，使學生的觀察、空間想象、解決問題的能力得到培養。傳統教學中，教師會在導入環節中，將教材中的新農村情境圖直接展示給學生，達到創設教學情境的目的，再詢問學生某景點的方向、路線等。使用信息技術后，可讓這一情境的創設更貼近學生實際。在教學設計階段中，教師可事先根據教材中這一新農村展示圖轉化為二維模型，以牡丹亭景點為中心，根據其方位和周圍存在的其他建筑物和景觀等，將這些位置信息按照建模的規范與方位數據，構建一個新農村的虛擬環境。利用增強現實技術，按照比例將這一二維模型縮小到接近教室面積大小的程度。在展開這一活動時，教師不僅要為學生提供增強現實技術需要的設備，也要帶領學生事先整理教室環境，留出足夠的活動場地，以免出現磕碰。在引導學生觀察這一虛擬環境時，教師可根據情境提出相關的啟發式問題引起學生思考，如“牡丹亭‘下方’有哪些建筑？”“住宅區的‘左右’有什么景點？”等，以二維平面的四個方位為基礎，逐漸引出東、西、南、北的方位概念，再以此提出新的問題，引入本課的方位概念。當學生適應了這一情境后，教師可引入指南針的相關內容，在每個學生的增強現實設備中安裝簡易指南針軟件，通過教師的語言描述和講解，配合學生對軟件的實際操作，讓學生深入了解指針中白色、紅色分別代表了南與北兩個方向，從而能判斷東與西方向。學生掌握了二維平面辨認方位的能力后，為加強二維模型的利用率，教師可將其轉化為三維虛擬空間。可事先在教師內擺放桌椅搭建起“建筑物”，用以代表牡丹亭、文化中心、老年公寓等景點，發揮出增強現實技術應有的功效，新農村環境也會變得更真實。根據手機中三維地圖使用的經驗，參考剛學過的二維平面相關知識，教師可在虛擬空間中繼續提問，設定不同的角度點?？芍苯釉O置在每個景點上，也可設置在景點之間的“道路”中，之后再提出問題，如“你的南面有什么景點？”“你的西北方向有幾個景點？”等。也可以只給出某一景點的名稱，讓學生尋找在其他方位的景點，如“老年公寓的北方有什么景點？”等。針對路線圖方面知識的聯系，教師可繼續使用這一情境提出問題，如“怎樣從文化中心走到老年公寓？”“怎樣從住宅區走到柳編工藝廠距離最近？”等。此外，由于教材中呈現出的景點之間的道路較少，為豐富內容，教師可帶領學生在教學活動開始前與學生一同“造路”，如在住宅區和老年公寓之間造一條路，構成一個十字路口，便于學生在回答問題時能夠“抄近道”直接前往鳳凰山風景區。對這一情況，教師還可以創設其他情境，如“假如我是一名游客，現在我在牡丹亭，誰能帶我以最短路線游覽一下新農村，最后回到牡丹亭？”，以此讓學生進行討論，使用增強現實設備自發組成小組從牡丹亭環繞新農村景區走動，思考走遍所有景點的最短路線?；蚩杉尤刖嚯x元素，在“造路”階段中修建長度不同的“道路”，增加難度。訓練的方式形形色色，但使用增強現實配合二維、三維模型的模式可以讓學生在教室內便能體會到方位知識在生活中應用的重要性。學生在這一活動中表現得很積極，盡管部分學生要經過多次嘗試才能找到最短路線，或出現了方向混淆等問題，但依舊能維持高漲的熱情進行知識探究。

由此可見，使用現代信息技術，尤其是其中的建模軟件、增強現實技術，能為學生打造一個更具數字化、智慧化的教學環境，運用教材中的教學資源進行加工，將內容得以擴展，形成由淺入深、由表及里的整體教學情境，成功突破了教學重難點。不僅符合學生當前的認知習慣，也充分培養了學生的空間觀念。

（二）利用現代信息技術優化教學過程

教學過程是教師開展教學的路徑，在課中引導學生學習，在課后為學生布置作業任務，是傳統教學的流程。但部分學生受到教學時間、自身數學能力等主客觀因素的影響，并不能有效掌握所有課中學習的內容，會逐漸對學生的學習帶來不良影響。在課堂學習效果不佳的情況下，學生完成課后作業的質量也會隨之降低?，F代信息技術則能為學生提供更加開闊的學習空間，教師可充分借助其力量，使學生的學習活動發生前置，先讓學生自主探究，形成對知識的初步認識，再立足于學生自主學習中得到的收獲，帶領學生更具針對性地解決問題，進行課堂練習、答疑解惑等，節約了教學時間，也能讓學生實現學以致用的目標。

例如，在五四制青島版四年級上冊第六章“趣味拼搭——觀察物體”中，本課教學目標是，要求學生通過實物的觀察，體會到觀察物體時從不同角度看到的形狀存在差異性的原理，學會辨認不同位置觀察到物體的形狀，感悟數學知識與生活的聯系。經過對教學內容的分析，可知本課在內容上理論知識的量相對較少，更多的是學生的練習。為了達到優化教學過程的目的，教師可將理論知識部分完全作為微課視頻中的內容。要求教師在教學設計中錄制視頻內容，將其上傳至教學平臺。讓學生在課前預習中進行觀看，記錄知識要點和存在問題之處，實現了學生學習活動前置于課前預習中。首先，教師應簡要概述本課中涉及的理論知識，使學生對教學內容由大致了解。基于內容上具有較強實踐性的特點，教師可通過引入實例，為學生講解三視圖的知識?？上扔萌舾蓪嶓w盒子拼搭出一個立體形狀，引出啟發性問題，如“從不同角度觀察這些盒子的形狀是相同的么？”“從任何一個角度看這些盒子，最多能看到幾個面？”等，可將這些問題布置在微課視頻結尾出作為思考題，在課上階段讓學生回答。課堂教學中，教師可繼續使用增強現實技術，為每個學生分發若干積木塊，拼搭成同一的固定形狀。根據教學要求，提出與微課視頻實例中類似的問題，幫助學生鞏固知識。為增加難度和調用增強現實技術的真正功效，教師可以讓學生將拼搭好的積木塊形狀進行變化，如變成一把椅子、一個桌子等。在椅子不同位置擺放其他積木塊，再把這些積木塊變化成其他小物體等。只使用積木塊便能構建出不同的物體場景，如一個桌子上有一個花籃，桌子下有一個箱子，旁邊還有一只小狗等，再要求學生按照三視圖的角度畫出看到的形狀。在這種更具挑戰性的情境中，能深化學生觀察物體的要領和空間觀念，使學生在拼搭和繪畫時動用空間能力、產生積極思考。最后，教師要統一檢查學生的練習結果，對學生普遍存在的問題予以同一處理。這種使用增強現實技術的手段可增強教學內容的趣味性，使學生逐漸養成自主學習的習慣。

三、結語

綜上所述，空間觀念所啟示的對象和結果對學生來講具有重要價值，是培養學生空間想象力的源泉。因此，教師應充分運用現代信息技術，使學生的空間思維得到優化和健全。通過增強現實技術與其他技術的合理搭配，可實現教學重難點的突破、教學過程的優化，進一步推動我國小學數學教育事業的發展。