小學數學教學中培養學生空間觀念的策略優化

張雪芳

［摘? 要］ 空間觀念是小學數學教學的十大核心素養之一，空間觀念的發展水平將直接影響學生空間思維能力的形成與發展。小學是學生空間觀念形成的關鍵階段，小學課本中包含許多與空間觀念培養相關的章節。因此，小學教師應當結合具體的教學目標，遵循學生的思維水平和心理特征，采取合理且有效的教學方法，促進學生空間觀念的形成與發展。

［關鍵詞］ 空間觀念；核心素養；思維水平；發展

空間觀念是指人類對某一物體的形狀、大小、位置及變化產生的一種直觀感受，是人們能準確描述生活空間的基礎。對于小學生而言，良好的空間觀念有助于培養他們的創新能力和動手實踐能力。通過研究發現，“圖形的特征”“圖形的測量”“圖形的變換”以及“物體的位置與方向”是構成小學數學空間觀念培養內容的四大要素。因此，本文將從這四個維度出發，探究能促進小學生空間觀念產生和發展的教學策略。

一、結合日常生活，助力圖形特征學習

顯而易見，熟練掌握各種圖形特征是學生具備良好空間觀念的重要標志之一。眾所周知，受思維特點和空間知覺障礙的影響，學生對于圖形從認識到理解需要經歷一個長期而又漸進的過程［１］。因此，如何高效地幫助學生內化各種圖形的特征顯得尤為重要。數學來源于生活，任何數學知識都可以從生活中找到原型。同時，數學中的各種圖形對學生而言相對比較抽象，教師需要給學生提供一定的情境，以便其在生活中發現各種圖形的原型。在課堂教學中，教師應充分結合學生的日常生活，通過具體的生活事物引發學生的觀察與思考，促進學生深刻認識各種圖形的特征，最終培養學生擁有良好的空間觀念。

例如，在教學“認識圖形（一）”時，為了幫助學生對正方體、長方體、球以及圓柱有一定的感性認知，教師可以創設如下教學情境：

第一步：“物體的展示”環節，教師可以安排學生組成學習小組，要求每個小組在課前準備若干樣生活中常見的物體，然后在課堂上進行展示。各個小組展示的物品五花八門，有魔方、籃球、餅干盒、罐頭等。同時，教師也準備了一些不同的物品，并且將這些物品與學生展示的物品放置在一起。

第二步：“物體的分類”環節，教師可先從這些物品中挑選一個長方體狀的物體作為模型，然后讓學生找出與該物品形狀一致的物體。學生找到了包括鉛筆盒、橡皮、餅干盒等在內的物體，此時教師可以引導學生說出這些物體的共同特征，從而引出“長方體”這個數學名詞。以此類推，教師可以鼓勵學生對剩下的物體進行歸類。通過該活動，學生能在不斷觀察中整理出正方體狀物體、球狀物體以及圓柱體狀物體。在學生初步認識了這些形狀后，教師讓學生回憶“生活中有哪些物體的形狀是長方體、正方體、球以及圓柱體”。通過聯系生活經驗，有學生總結：“冰箱是長方體狀物體，瑜伽球是球狀物體，垃圾桶則可以看成是圓柱體……”

第三步：“平面與曲面的認識”環節，教師首先問：“何種形狀的物體是可以滾動的？”通過觀察與試驗，學生得出：“球和圓柱體是可以滾動的。”此時，教師總結：“有彎曲面的物體是可以滾動的，而平面物體則是不能滾動的。”學生由此對“曲面”與“平面”有了大致的認識。

總之，對于圖形的認識離不開生活中的各種物體模型。在上述教學片段中，學生從日常生活中挖掘出了長方體、正方體以及球等立體圖形的模型，大致掌握了這些圖形的基本特征，從而在頭腦中初步建立了對于立體圖形的印象，最終在潛移默化中產生了空間觀念，為進一步的圖形學習以及空間觀念的提升奠定了堅實的基礎。

二、運用多媒體技術，培養空間想象能力

“圖形的測量”是組成空間觀念課程的重要內容之一。在“圖形的測量”的教學中，一些“數一數”問題是教學難點，它需要學生具備較強的空間想象能力。空間想象能力的形成并不是一蹴而就的，教師需要通過一些教學技術手段來幫助學生產生和發展空間想象能力。在日常教學活動中，教師應積極運用多媒體技術，以幫助學生克服空間想象力不足的問題，讓學生更好地理解相關知識及原理，降低學習難度。更重要的是，學生能在不斷地理解與消化中慢慢發展空間想象能力。

例如，在教學“表面涂色的正方體”時，教師可以引入多媒體技術。首先，教師運用多媒體技術呈現一個“2×2×2”的正方體，然后運用動畫的方式給正方體涂上顏色，讓學生觀察其中每個小正方體的表面涂色情況。通過細致觀察，學生能得出：“無一例外，每個小正方體都有3個面被涂上了顏色。”此時，教師提出疑問：“‘3×3×3’的正方體的表面涂色情況如何？會與‘2×2×2’的正方體的表面涂色結果一致嗎？”為了更好地幫助學生理解，教師可將“3×3×3”的正方體呈現在多媒體中，然后通過動畫的方式將每個小正方體的涂色情況進行拆解，最后讓學生自己體會與理解。通過思考，有學生說道：“正方體頂角上的8個小正方體有3個面被涂上了顏色，正中心的1個小正方體沒有被涂上顏色，而在正方體的6個面中，每個面中處于中間位置的小正方體只有1個面被涂上了顏色，最后剩下的小正方體會有2個面被涂上顏色。”此時，教師可趁熱打鐵，出示包括像“4×4×4”以及“5×5×5”等更為復雜的正方體，讓學生反復地體會和消化。最后，通過反復觀察，各式各樣的正方體就會自然而然地在學生的頭腦中清晰地顯示出來。在不斷地操練與總結中，學生能熟練掌握不同正方體的表面涂色情況。

從案例中不難發現，運用多媒體技術，可以將多種多樣的物體以直觀的方式呈現出來，這是其他教學手段無法比擬的。同時，多媒體教學技術能帶來更強的視覺沖擊力，能有效激發和發展學生的空間想象力。

三、鼓勵動手操作，深刻理解圖形變換

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”空間觀念的有效形成，單憑教師的講授是遠遠不夠的，還需要鼓勵學生進行動手操作，使學生從被動地接受知識轉變為主動地發現知識、吸收知識，成為探索知識的主體。同時，“圖形的變換”要求學生能通過觀察、操作與想象，經歷圖形的平移、旋轉和對稱的過程，體驗圖形的變換，發展空間觀念。由此看出，動手操作是一個必不可少的環節。因此，在“圖形的變換”教學中，教師應給予學生充足的時間與空間來進行動手操作活動，激發學生自身的學習興趣，加深他們對于圖形變換的理解。

例如，在教學“平移、旋轉和軸對稱”時，針對“軸對稱”一節，教師進行如下教學片段設計：

第一步：“教師演練”。在該環節中，教師需要親自展示手工蝴蝶的制作過程。制作完畢后，教師鼓勵學生對手工蝴蝶的制作過程進行復盤，有學生講道：“先將紙進行對折，然后在紙上畫出蝴蝶的一半輪廓，最后進行裁剪和展開，得到的就是一個完整的手工蝴蝶。”教師繼續引導：“通過觀察蝴蝶的左邊和右邊，會有什么發現？”顯而易見，蝴蝶兩邊的形狀和大小都是相同的。

第二步：“學生操作”。在此環節中，學生需要用之前的方法來制作一個兩邊一模一樣的圖形；同時，學生可以充分發揮自身的想象力和創造力，裁剪出自己喜歡的事物。

第三步：“展示與交流”。在制作完畢后，學生可以在各自小組內相互展示和討論作品。在實際教學中，有的學生裁剪出了“愛心”，有的學生裁剪出了“樹葉”，還有的學生裁剪出了“囍”字……此時，教師可以引導：“大家各自的作品與之前的手工蝴蝶有無共同特征？”通過觀察與討論，學生便能得到：“這些圖形都可以沿著一條直線對折，直線兩邊部分的形狀和大小相同。”教師適時引出“軸對稱”這一數學名詞，并解釋：“像這種能沿一條直線對折，直線兩旁能完全重合的圖形就是軸對稱圖形。”經過一系列的教學活動，學生對“直線對折”“重合”等關鍵詞有了深刻的記憶，最終熟練掌握了軸對稱圖形的特征。通過案例發現，在實踐操作活動中，學生成了學習的主體，在活動中體驗對稱、理解對稱以及掌握對稱，使得軸對稱圖形的形象在學生的腦海中形成了清晰的認知，為進一步的圖形學習打下了堅實的基礎。同樣的，在自由發揮的過程中，學生能不斷提升自己的創造力和想象力，這對于有效增強他們自身的空間觀念大有裨益。

四、進行戶外活動，提升空間感知能力

在小學階段，“物體的位置與方向”板塊的教學要求是讓學生能利用數學語言來描述各個物體之前的空間關系。在傳統的教學模式中，教師一般采取將空間內的物體呈現在紙上的教學方法。這種方法的優勢是比較直觀，有利于學生去思考和分析；劣勢在于其脫離現實情境，學生很難將課上所學應用到實際情境中，不利于自我空間感知能力的真正提升。不可否認，真實的情境能夠讓學生擁有沉浸式的體驗感受，從而積極主動地投入學習中［２］。因此，教師要給學生提供一些戶外活動的機會，讓學生在較為真實的場景中去體會物體與物體之間的相互位置關系，在潛移默化中增強自身的空間感知能力，最終有效地發展空間觀念。

例如，在教學“確定位置”時，針對戶外活動，教師進行如下教學片段設計：

第一步：“方位的確定”。在戶外，學生需要根據之前的學習經驗來判斷東、南、西、北這四個方向的具體位置。在實際教學中，有的學生以房屋的朝向作為判斷標準，有的學生以太陽的位置作為判斷依據，還有的學生會留意戶外的一些方向指示牌，并以此來識別方向。

第二步：“位置描述”。首先，教師安排不同的學生站在公園長椅、路燈以及石墩等物體的邊上，讓站在路燈邊上的學生說出石墩的位置，該學生說道：“石墩應該在我的北邊，但又不是正北方向，有點偏向東邊。”此時，教師便可引出“北偏東”以及“南偏西”等數學名詞。在學生大致理解這些數學名詞后，針對“偏”字，教師可以將角度融入方位的教學中，讓學生明白“北偏東30°”“南偏西60°”等名詞；然后，教師可以讓學生采取測量或者估算的方式說出各自之間的距離。之后，教師總結：“在確定位置中，除了要說出具體的方位，還要講出物體與物體之前的距離，兩者缺一不可。”最后，教師讓學生說出圍繞自己的各個物體的具體位置。在進行了戶外教學后，教師將該課程移入課堂教學中，學生能快速進入學習狀態，快速地吸收知識。通過案例不難發現，在戶外教學中，學生能有效地將學習經驗應用到真實場景中，并且通過自身的探索以及教師的引導，快速地理解知識的內涵，對“位置”有更清晰的認知，提升了自身的空間感知能力，更好地增強了空間觀念。

總而言之，小學數學教學中對于學生空間觀念的培養離不開正確的教學策略的引導，其具體表現在學習情境的生活化、多媒體教學的引入、動手操作的實施以及戶外活動的開展等。當然，教師需要充分考慮小學生的心理特征及思維發展水平，結合學生的知識接受能力，讓教學策略更具有可行性和科學性，從而有效增強學生的空間觀念。

參考文獻：

［１］ 王敏. 小學生空間觀念培養的教學策略研究——以“圖形的認識”為例［Ｄ］. 上海師范大學，２０１８.

［２］ 高方方，付麗. 真情境、大任務統領單元整體教學——以小學數學五年級下冊“確定位置”單元設計為例［Ｊ］. 基礎教育課程，２０２１（２４）：３４－４０.