小学生空间想象力的培养策略研究

空间观念是普遍公认的心智技能之一，是数学素养的重要表现。《义务教育数学课程标准（2022年版）》指出，数学课程要重视学生的空间观念和模型意识，即要根据物体特征抽象出几何图形，根据几何图形想象出所描述的实际物体；想象物体的方位和相互之间的位置关系；描述图形的运动和变化；依据语言的描述画出图形。新课标重视小学生的空间观念和几何直观的培养，追其根本就是空间想象力的发展[1]。陆啸云（2020）针对目前的几何内容的教学实施部分提出：要发展学生的空间观念，就必须要让学生在真实具体的情境中认识图形、描述物体的位置关系以及清楚图形的转换情况，从而培养学生的空间观念[2]。立足于理论来看，空间想象力是空间能力的核心，空间想象能力的基础是空间观念，而空间观念是基于我们现实世界的直接感知与认识，是小学生的重要学习内容[3]。新课改后，空间想象力逐渐被学者重视起来，成为学者研究的一个新方向。1研究现状1.1感知情境较少，空间认知不够以几何概念的定义、性质等内容讲授和习题训练为主的教学方法，使得学习过程缺乏对真实情境的感知与体验，难以唤起学生的知识和经验[4]。在幼儿阶段，学生通过教师的图形辨析、识别与再认，具备一定的认知经验和图形想象力，但这一能力处于最基础的初级阶段。小学生关于图形的认知更多是聚焦于平面图形，但对立体图形所知甚少。为培养学生的空间想象力，需要教师有目的、有意识地呈现立体模型，认识不同的立体图形，找到平面图形和立体图形之间的不同，发现二者的差异。但在实际的教学中，学生的空间想象力表现并不理想，小学生的空间感知培养存在有一定问题，学生未能接触足够多的立体图形或立体模型，导致空间认知不够。1.2图形转化困难，空间想象局限空间想象力培育的第二个关键要素是实现平面图形和立体图形之间的转化。即能认知到平面图形，可由立体图形而来，立体图形也会变成平面图形，二者具有一定的内在联系。这便要求教师应反复、动态且清晰地展示二者之间的转化过程，一步一动式揭示二者的内在关联，给予学生一定帮助。但实际教学中依旧存在不足，主要体现为，学生在学习过程中很难实现平面图形和立体图形的转化。如A班级，课程教师呈现多种立体图形，学生的情绪高昂，兴趣浓厚，并能积极配合，与教师互动。但当课程讲授到图形转化时，对立体图形转化不同平面图形时，学生感觉吃力，课堂活跃度明显降低。1.3动手能力弱，空间理解不足操作对于培养学生空间想象力同样发挥着重要作用。即能把立体图形根据一定的裁剪思路，转变成不同的平面图形；能依据现有平面图形，通过不同的折叠思路，转化成立体图形。在理解两类图形转换的逻辑后，通过动手实操实现二者的有效重建或创新。但在当前的教学中，小学生的动手能力差，很难依据现有的图纸，实现两类图形的自由转化或者完成模型组装，学生的空间理解力明显不足。1.4抽象思维能力不足，空间感偏差空间想象力的培养还应包括培养学生的抽象思维能力。即要求学生能依据现有平面图形的展开图，在脑海中想象出立体图形的形状，完成建模过程；能看到立体图形时，脑海里想象出平面图形的样子。这是学生在建立理性认知后，发展二者转化的能力。例如，根据提供的物体特征准确说出对应的几何图形，抽象概括图形特征、性质及其之间的相互关系，具有抽象概括性。但在这一阶段，诸多班级都存在学生抽象思维能力不足、空间感偏差的问题。1.5多媒体教学较少，空间训练缺乏多媒体教学的开展对于小学生形成良好的空间想象力、锻炼卓越的空间想象技能具有至关重要的作用，这也是国家当前大力推进多媒体进入课堂、鼓励教师开展多媒体教学的主要原因。多媒体可以呈现多种立体图形，展现3D图形的直观变化，帮助学生认识立体图形的特征。但在实际教学中，由于教师的教学手段单一化，导致学生缺乏这方面的训练。在D班，教师讲到图形转化时，侧重于依靠直观教学的方式，较少采用多媒体教学，学生明显跟不上，具体表现为练习中错误率高。2造成当前小学生空间想象力弱的成因分析2.1图形呈现不够培养学生空间想象力离不开图形的呈现，当前学生空间认知不够的原因是现实的教学中教师不能为学生提供充分的立体模型、不能有意识地引导学生认识身边的立体实物，不注重学生发现几何图形间差异的培养，导致学生对立体图形的认知处于一个模糊阶段，从而影响后期学习。2.2图形转化教学缺乏现实表明，大多数班级的小学生在涉及平面图形和立体图形之间的转化中有诸多困难。分析表明，其根源在于教师在教学中对于图形转化过程和动态教学的重要性认识不够，忽略了转化这一步骤对于学生空间想象力培养的重要性，所以教师在教学中容易简略带过，导致很多学生对二者是如何转化的，为什么能够转化等问题无法理解，阻碍了学生空间想象力的发展。2.3图形操作机会不足对于小学生来说，“图形与几何”知识的学习本身就具有一定的难度，学生存有畏难心理，学习兴趣和积极性偏低。这就需要教师充分调动学生动手操作的积极性，在自身的有效指示下完成动手操作。但是在部分教学中，没有充足的、丰富的游戏或者活动呈现，引导学生进行模型组装、拆分、重建等。如在C班，到操作环节时，教师提前设计了很多游戏，学生能够很快投入游戏中，玩积木，进行模型构建，学生反馈较好。但在D班，教师则采用单一讲授形式，学生难以理解。2.4抽象思维训练少无实物的思考对于抽象逻辑思维能力尚处于形成期的小学生来说，是一个极其困难的任务。要达到这一预期目标，教师需要在学生前期学习打牢基础的前提下，锻炼授课技巧。教师可结合日常生活中的实例，如利用实际物体或者建筑举例，给予学生充分的时间思考，并在生生之间相互启发交流的情况下，充分锻炼抽象逻辑思维能力。但在具体的教学中，教师的启发性不足，导致学生抽象思维训练少，训练效果差，同时因为抽象思维能力难以有效测量，教师的考核方式单一，难以实时监控学生的掌握水平。2.5多媒体教学的重要性认知不足现有的教学中，因为教师较少使用多媒体开展教学或使用多媒体不当，导致多媒体教学在发展学生空间想象力方面不能完全发挥作用。究其缘由，其一，教师欠缺采用现代化教学手段的意识，导致在教学中经常忽略多媒体来发展学生空间想象力的思维。其二，教师在多媒体的使用上存在能力欠缺的情况，不能完全发挥多媒体教学对空间想象力培养的作用。3提升小学生空间想象力的策略3.1鼓励学生多观察多接触，创造学生的空间感知情境正确建立空间图形观念，离不开日常的观察，在熟悉的基础下，形成事物的形状。在日常生活中，与多种事物接触后，感官就会对事物的表象留下印象。因此，教师应在学生观察的过程中，积极引导其在头脑中形成基础表象，这样有利于学生养成能动地感知直观事物的好习惯。教师可借鉴如下方法：一是引导学生观察日常中可以接触到的建筑和实体，多方面地认识立体实物，二是“送同类回家”的游戏，学生分辨平面图形与立体图形之间的差异，进行分类，教师引导学生观察二者的异同点，三是在授课时教师鼓励学生把自己看到的画面画出来，通过学生喜闻乐见的形式发展空间观念。例如，在认识图形中，教师应从生活中熟悉的事物出发，选取贴近生活的素材，在观察后引出长方体、正方体、圆等立体图形的名称。并通过学生对具体事物的感知，来归纳出它们的特征，重视学生的画图训练。3.2强化学生图形转化练习，增强学生的空间转化能力小学阶段离不开平面图形与立体图形的转化，强化学生图形转化练习，成为教师教学中需要特别关注的环节。一有意识地带领学生在生活中认识平面图形和立体图形，在讲立体图形的展开图时，引导学生观察熟悉的物品，带领学生剪一剪，折一折，建立立体和平面的关系。二为学生创造手工制作的机会，将平面图形以“围”“叠”“立”等形式制作成立体图形，这种动手过程更有利于学生的思维发展。3.3培养学生实际操作能力，帮助学生建立空间感动手操作是必不可少的环节，教师可以通过以下举措来加强：一搭建活动。七巧板对于低阶段学生用处很大，教师选取能够直接展示在学生面前的物体，让学生进行观察，随后令学生自行利用七巧板进行抽象事物的拼接与组装，为后期学习打下基础。二自主创作活动。教师可以利用课余时间让学生发挥想象自主创作图形，并上台进行展示与说明。三室外操作活动。在教学过程中的动手操作行为总是被局限于教室之中，一定程度上阻碍思维的发展。在“北师大版”小学数学一上“左右”中，教师可以将学生带领到操场上通过指令性行为“向左转”“向右转”等行为动词，让学生深刻体会左右的含义，这种实践与思考相结合，培养学生的动手操作能力，带动学生学习数学的兴趣。3.4锻炼学生的抽象思维能力，建构学生的空间感觉良好的抽象思维能力有利于空间想象力的发展。因此，教师应从以下几方面入手：首先，学生在学习相关的空间几何方面的数学知识时，不仅要重视几何领域，还要放眼数形结合的内容，在解决相关问题时，思维上会有一种数形结合的解决思路，由此可以在复杂的问题中找到熟悉的解决方法，这样激励学生学习兴趣的同时还锻炼抽象思维。在推测物体的形状，特征、占地面积等方面，可借助逻辑推理能力。其次，开展一些空间游戏，如闭眼想象游戏，要求学生从教室的某一个位置出发，到达讲台拿到黑板擦，这时候学生就需要在大脑中还原教室的环境位置、物体间的距离及物品摆放位置。3.5完善多媒体的优化使用，增强学生的空间训练几何图形的教学不是在静态中凭空想象的，图形不动，学生很难仅凭头脑想象，学生面对图形时的具体感知到在脑海中进行抽象概括的整个思维过程，需要现代化的多媒体教学手段，让图形动起来。因此，教师应