小學數學教學中培養學生空間觀念的策略探究

【摘要】新課標指出小學數學教師應著重培養學生的核心素養，空間觀念作為核心素養中的一大重要組成，能夠有效提高小學生的空間想象能力.小學數學教師應該通過日常教學活動為學生滲透空間觀念，充分完善學生的數學思維，強化學生的解題技能.文章首先分析了小學數學教學中培養學生空間觀念的重要意義，其次闡述了當前小學數學教師滲透空間觀念存在的問題，最終以北師大版小學數學教材為例，詳細闡述了如何培養學生的空間觀念，以期能夠構建高效小學數學課堂.

【關鍵詞】空間觀念；核心素養；小學數學

引 言

小學數學教師應將培養學生空間觀念作為一項重要的教學目標，通過理論聯系實際的方式，引導學生在具體實踐中形成空間想象力，進而構建完善的空間觀念.空間觀念是指學生運用空間想象能力，觀察并分析生活中客觀存在的物品.由于空間觀念具有較高的抽象性，很多學生無法通過數學信息在腦海中構建現象事物，最終影響到解題技能的提升.因此，素質教育背景下小學數學教師需要重視培養學生的空間觀念，引導學生進行創新思考，依托小學生的心理認知度以及知識吸收能力來設計教學方案.

一、小學數學教學中培養學生空間觀念的重要意義

空間觀念是小學數學教師開展幾何教學活動時不容忽視的概念，其屬于核心素養理念中的一個重要部分.《義務教育數學課程標準（2022版）》提到，空間觀念是小學生對空間圖形或物體的位置、大小及形狀的認知.通常情況下，具有較強空間觀念的小學生能夠快速建立起實際生活中的物品與數學問題中的幾何圖形的聯系，即能夠依托生活實物而抽象、解析出幾何圖形.因此，培養學生空間觀念主要具備兩大教學意義，分別為：第一，能夠為小學生后續開展幾何學習打下堅實的基礎.幾何知識與空間觀念具備緊密的聯系，學生在學習幾何內容前必然需要具備基本的空間觀.此外，小學是學生學習知識、積累經驗的最佳時期，也是學生形成數學思維以及學習習慣的重要階段，數學教師需要充分利用這一學習階段強化學生的空間觀念，為其后續開展幾何學習打下基礎.第二，能夠促進學生數學思維的發展.教師引導學生構建空間觀念時，除了需要帶領學生總結物體特征規律，據此抽象轉換形成幾何圖形，還需要引導學生依托幾何圖形特征重構真實物品.因此，在上述環節中，小學生能夠逐漸理解不同空間關系，并能夠通過總結、對比、想象等方式實現思維的躍進.

二、小學數學教學中培養學生空間觀念存在的問題

筆者通過對不同小學中的數學教師進行訪談與調研后了解到，當前很多數學教師在培養學生空間觀念時存在幾點問題，具體為：第一，教師對空間觀念的認知不足；第二，教師未采取有效的空間教學方式；第三，教師對學生空間觀念的評價不透徹.

（一）教師對空間觀念的認知不足

很多數學教師并未仔細研讀新課標中關于空間觀念的具體指示，導致其對空間觀念的認知不足，甚至一部分教師只是淺層了解過空間觀念，并不熟悉相關教學理論，這導致其設計的教學方案無法與空間觀念融合.例如，一些教師在為學生講解體積公式時，并未詳細為學生推導公式，進而無法根據體積公式延伸出空間觀念.此外，教師缺乏空間觀念的認知還會影響到整個課堂的呈現效果.由于數學教師不具備創新意識，導致其只是根據教材內容開展空間教學，沒有針對班級學情整合科學的教學內容.例如，在教學“正方體與長方體”時，教師沒有針對性調整教學內容，使得學生只能通過課堂學習建立淺層認知.

（二）教師未采取有效的空間教學方式

由于空間模塊的知識點具有較高的邏輯性和抽象性，是大多數小學生面臨的學習難點.授課教師雖然意識到提高學生空間觀的重要意義，但由于其采用的教學方式不合理，最終加大了學生對該模塊內容的理解難度.此外，一些數學教師盲目引入先進教學模式，使得課堂教學十分生硬、無趣，最終影響到整體教學效果.筆者在調研后還發現，數學教師在運用輔助教具時存在不足.信息技術時代下教師過度依賴現代化手段，從而忽視了對傳統教具的使用.一些數學教師沒有利用課前時間準備足夠的輔助教具，且對學生在課堂中的操作表現不重視，具體表現為：第一，教師向學生展示輔助教具的使用，卻未給學生提供操作學習的空間；第二，教師單純使用信息技術設備來代替具體實踐演示，直觀的視頻資源雖然能夠加強學生對抽象知識的理解，但是卻不利于學生的實踐操作.綜上所述，小學數學教師需要將相關教具準備充分，鼓勵學生在課堂中動手實踐，并根據學生學習表現進行教學調整.

（三）教師對學生空間觀念的評價不透徹

當前授課教師對學生空間觀念的評價方式十分單一，只是通過成績來考量學生的空間想象能力.這樣的評估方式難以客觀反映一名學生的空間學習水平，亦無法展示出該學生在空間學習中存在的問題.調研發現，大多數教師只是通過課堂評價來考查學生的空間解題技能，卻未構建系統化、全面化、精細化的空間評價體系，這不利于學生空間觀念的培養.

三、小學數學教學中培養學生空間觀念的策略

（一）通過直觀觀察活動，引導學生樹立空間意識

縱觀北師大版數學教材，其內部涉及的幾何圖形較多，且均具備明確的圖形特征.為了能夠強化學生對不同幾何圖形的理解，授課教師就需要安排豐富的實踐型、討論型、觀察型課堂活動，有效激發小學生的數學空間意識，引導學生進行深度探究.在具體教學時，數學教師可以采用直觀教學模式，具體為：第一，為學生講解不同幾何圖形的基本辨別方式，讓學生對幾何圖形的異同點有初步認知；第二，為學生展示不同幾何圖形的輔助教具，并鼓勵學生進行動手演練，設計系列問題來強化思考.在該環節數學教師切不可直接說出答案，而是應鼓勵學生根據所學內容進行自主分析.此外，教師還可通過小組學習模式引導學生進行互動交流，從而完善學生的幾何認知，強化學生的空間素養.

例如，在“認識四邊形與三角形”的教學中，數學教師就可在導入環節中帶領學生共同回顧所學圖形，并采用整合、歸納的形式引導學生總結數學規律；隨后教師可向學生展示四邊形與三角形的教具，鼓勵學生在動手操作中思考問題.教師可在該環節中提出兩個問題：三角形具備什么幾何特征呢？四邊形具備什么幾何特征呢？在動手實踐中，學生會發現三角形的教具結構十分穩定，而四邊形的教具卻會發生變形，進而總結出“四邊形不穩定，三角形穩定”的規律.整個學習過程中，學生能夠樹立基本的空間意識.

（二）加強理論與實際的結合，引導學生初步構建空間觀念

北師大版教材中部分知識具備較高的邏輯性與抽象性，很多小學生在聽課中感到十分吃力.基于上述情況，授課教師能夠將生活案例或學生熟悉的元素融入空間課堂中，從而大大降低學生學習空間知識的難度，并引導學生在分析實物的過程中抽象、解析出幾何圖形的特征.數學教師可以將學生日常生活中常見的建筑物、食物或文具等作為提高學生空間觀念的學習載體，通過上述熟悉事物來導出本節內容，這不僅能夠提升學生學習空間知識的積極性，更是能夠引導學生主動投入探究活動中.

例如，在“長方體”的教學中，教師首先需明晰教學要求，具體為：第一，掌握正方體與長方體的圖形特征；第二，明白兩個立體圖形展開后的圖形效果；第三，能夠理解正方體、長方體在內的多種立體圖形折疊與展開的關系.基于上述目標，數學教師可在講解前拿出文具盒、魔方等輔助教具，并讓學生一邊觀察一邊分析兩個物品的異同之處.由于文具盒和魔方是小學生在生活中常使用的物品，因此可快速吸引他們的目光，并使其產生濃厚的探究欲.一名學生在思考后提出，兩個物品都屬于立體圖形；另一名學生則指出，兩個物品棱的長度不同.通過總結學生的答案，數學教師可以在黑板上逐步完善表1的信息，并鼓勵學生以小組形式補充完成表1中的空缺內容.當學生對兩個立體圖形建立基本認知后，數學教師就可再引導學生進行深度思考，如何運用本節知識來解決實際問題，從而幫助學生了解數學知識的應用價值.

（三）積極開展實踐活動，不斷完善學生的空間觀念

通過開展實踐類活動，能夠提高學生在數學課堂中的參與度，并有效調動學生的多種感官，加深學生對抽象知識的理解.研究發現，學生能夠在動手操作中總結數學規律，明白幾何圖形的特征要素.因此，教師可依托教學內容安排相應的實踐操作活動，鼓勵學生發揮想象，在動手中感受圖形的內涵，進而完善空間觀念.

例如，在“軸對稱與平移”的教學中，教師首先在多媒體軟件中向學生展示精美的剪紙作品，并為學生提供剪紙需要的工具和材料；其次鼓勵學生根據自己的想法動手設計剪紙圖形.學生能夠在實踐中體驗軸對稱圖形的制作過程，進而明白軸對稱的圖形特征.在實踐活動完成后，教師可引導學生深度思考：這些剪紙屬于軸對稱圖形嗎？我們應用何種方式判斷軸對稱？一名學生指出，可以先觀察該圖形，若其能夠均分為兩部分就屬于軸對稱；另一名學生則指出，我們可以使用折疊的方式，看軸兩側的部分能否重合.隨后教師可鼓勵學生踴躍展示自己的剪紙作品，并在互動中驗證自己的判斷方式是否正確.上述活動能夠極大發散學生的想象思維，并提升學生的動手能力.

（四）巧借多媒體手段，強化學生空間觀念

新時代下小學數學教師可以積極借助多媒體設備，為學生篩選、整合豐富的網絡學習資源，并為學生制作直觀、形象的微視頻內容，這不僅能夠有效降低數學教師的課堂教學壓力，更能夠促進高效數學課堂的構建.對于空間課堂中的抽象知識，數學教師能夠借助視頻、音頻或圖片形式為學生營造更加真實、形象的學習情境，引導學生更好地投入互動交流中，從不同維度觀察幾何圖形，進而對新課內容產生深刻認知.

例如，在“觀察物體”的教學中，教師首先需明確本節教學目標，即：（1）學生通過基礎學習，可以從不同角度辨認與觀察復合型立體圖，并繪制出三視圖；（2）學生可根據三視圖精準還原立體圖，并分析得出該圖形需要用到的小正方體數量.因此，數學教師首先可鼓勵學生使用五個小正方體來進行堆放，從而得出不同形狀的立體圖形；其次要求學生從左面、正面以及上面觀察這些圖形，并繪制出這些角度看到的平面圖形.由于該任務難度較高，數學教師首先可使用Flash動畫進行演示，幫助學生理解任務內容，并明白如何繪制三視圖；當學生完成獨立思考后，教師同樣可使用PPT展示三個平面圖形，要求學生重構立體圖形，并計算該圖形需要用到的小正方體數量.實踐表明，多媒體教學能夠為教師節約更多的課堂時間，還能夠深化學生的空間觀念，確保空間教學的效果.

（五）創設空間想象的學習空間，充分延伸學生的空間觀念

小學階段是學生想象力發展的黃金時期，天馬行空的想象力能夠幫助學生從不同的角度思考數學問題，進而延伸學生的空間觀念.數學教師需要在教學中明晰教學原則，始終將學生作為課堂學習的主體，鼓勵學生自主投入空間問題的探究活動中，通過引進趣味性較高的素材來吸引學生注意力，促使學生在好奇心驅動下深度思考，發散思維.

例如，在“圓柱和圓錐”的教學中，由于本節內容中學生需要從宏觀層面掌握“體、面、線、點”間的關系，教師就需要引導學生從不同維度思考圓柱與圓柱的圖形特征，并自主推導出圓柱表面積公式.為了能夠更好地發展學生的空間觀念，數學教師可為其營造想象的空間，具體為：第一，教師先為學生營造想象情境（若將一個長方形沿著自己的某條邊旋轉一周會得到什么？），學生就會在腦中進行想象，并構造出一個立體圖像.該環節中學生能夠對圓柱體建立基本認知.第二，教師可鼓勵學生深度思考，如果把長方形替換為一個三角形，還是按照上述要求進行旋轉，能夠產生什么圖形呢？學生在跟著教師指示聯想時，可以依托第一次情境的學習經驗得出結論，即圓錐.如此看來，學生能夠在自由的學習空間中總結學習經驗，并充分延伸所學內容，形成系統的空間觀念.

結 語

綜上，小學數學教師需要樹立正確的空間教育觀，擺正教學態度，培養學生空間觀念是一個漫長的教學過程，這需要教師與學生雙方共同努力.在具體教學中，教師需要依托班級學情，積極開展觀察活動、討論活動、空間想象活動以及實踐活動，引導學生初步構建空間想象的意識，并通過多元教學形式促進學生空間觀念的發展.此外，教師還需在課堂中為學生預留足夠的自主學習空間，讓學生能夠有機會展示自我，最終在實踐與表達中激活空間思維，形成完善的空間觀念.

【參考文獻】

[1]李健.小學四年級學生數學空間觀念測評工具的開發研究[J].數理化解題研究，2023（23）：90-92.

[2]劉歌.探究新問題走進新空間：小學數學空間思維能力培養措施[J].考試周刊，2023（29）：87-90.

[3]陳雅潔.指向空間觀念培養的小學數學益智游戲教學資源開發[D].漳州：閩南師范大學，2023.

[4]劉佳莉.小學五年級學生數學空間觀念培養的現狀研究[D].銀川：寧夏大學，2022.

[5]柳建華.小學數學空間與圖形教學策略解析[J].基礎教育論壇，2022（6）：81-82.

[6]崔玉蘭.“讀思達”導向下小學數學空間觀念培養的有效途徑[J].名師在線，2021（34）：69-70.