小學(xué)數(shù)學(xué)分學(xué)段培養(yǎng)學(xué)生“空間概念”的實踐研究

■天津市靜海區(qū)教育教學(xué)研究室 李秀蘋

北京師范大學(xué)教授林崇德對“核心素養(yǎng)”是這樣定義的：核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中，逐步形成的適應(yīng)個人終生發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格與關(guān)鍵能力。而數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)是以不同學(xué)段的數(shù)學(xué)課程為載體，基于數(shù)學(xué)學(xué)科的知識技能而形成的重要的思維品質(zhì)和關(guān)鍵能力。

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》中提出要培養(yǎng)學(xué)生的10個重要能力，我們可以把這10個重要能力理解為小學(xué)階段促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)形成的10個方面。其中，“空間觀念”就是一個重要方面。那么，在不同學(xué)段培養(yǎng)學(xué)生空間觀念的要求會有什么不同的側(cè)重呢？我們分學(xué)段從圖形的認(rèn)識和圖形的運動兩方面進(jìn)行了研究與實踐。

一、研標(biāo)讀本，尋找依據(jù)

義務(wù)教育分三個學(xué)段，小學(xué)占兩個，一至三年級為第一學(xué)段，四至六年級為第二學(xué)段。既然空間觀念的培養(yǎng)是借助圖形與幾何的知識與技能實現(xiàn)，那么通過研讀《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》中第一學(xué)段和第二學(xué)段圖形的認(rèn)識和圖形的運動內(nèi)容的目標(biāo)要求，我們有了以下分析：從知識與技能目標(biāo)看，第一學(xué)段是第二學(xué)段內(nèi)容的基礎(chǔ)，第二學(xué)段是第一學(xué)段內(nèi)容的深化。從對空間觀念培養(yǎng)的要求看，第一學(xué)段是第二學(xué)段的前提，第二學(xué)段是第一學(xué)段的延伸。

例如：教材中第一學(xué)段圖形的認(rèn)識內(nèi)容都是一些常見圖形的初步認(rèn)識，第二學(xué)段圖形的認(rèn)識不再是簡單對圖形的表象認(rèn)識，而是深入學(xué)習(xí)這些圖形的特征、關(guān)系以及圖形一維、二維、三維的轉(zhuǎn)換等。圖形的運動在第一學(xué)段就是結(jié)合實例感受平移、旋轉(zhuǎn)、軸對稱現(xiàn)象。能辨認(rèn)簡單圖形平移后的圖形，能通過觀察、操作初步認(rèn)識軸對稱圖形。圖形的運動在第二學(xué)段是探索一些圖形的形狀、大小和位置關(guān)系，了解一些幾何體和平面圖形的基本特征，同時體驗簡單圖形的運動過程，體會軸對稱、平移、旋轉(zhuǎn)的特點，并能在方格紙上畫出簡單圖形運動后的圖形。

二、發(fā)現(xiàn)不同，解讀側(cè)重點

1.不同學(xué)段空間觀念培養(yǎng)的不同側(cè)重。

從對第一學(xué)段和第二學(xué)段的知識與技能目標(biāo)分析中確定了不同學(xué)段對空間觀念培養(yǎng)的不同側(cè)重，即：通過第一學(xué)段圖形與幾何知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生的空間觀念培養(yǎng)側(cè)重于發(fā)展空間觀念上；通過第二學(xué)段圖形與幾何知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生的空間觀念培養(yǎng)側(cè)重于初步形成空間觀念上。

2.不同學(xué)段空間觀念不同側(cè)重點的解讀。

首先，從概念上分析，課程標(biāo)準(zhǔn)對不同學(xué)段空間觀念培養(yǎng)的要求用兩個詞加以區(qū)分，第一學(xué)段是“發(fā)展”，第二學(xué)段是“初步形成”。

我們從詞義上分析“發(fā)展”是事物從出生開始的一個進(jìn)步變化的過程，是事物的不斷更新，是指一種連續(xù)不斷的變化過程。事物由小到大、由簡單到復(fù)雜、由低級到高級的變化過程。例如：從蓓蕾到花朵的過程，也就是指向前推進(jìn)的過程。從詞義上看，“發(fā)展”即為達(dá)到最終目標(biāo)的過程中是淺顯的、初層次的要求。

“形成”從詞義上分析是通過發(fā)展變化而成為某種事物或出現(xiàn)或發(fā)生某種情況。也就是說，前面通過發(fā)展變化有了一定的積淀后所出現(xiàn)的或發(fā)生的某種結(jié)果。而“初步形成”就是在淺顯的、初層次的要求過后有了一定的變化，進(jìn)入初步的深入階段。

其次，從實際教學(xué)中可以這樣理解，第一學(xué)段圖形與幾何的內(nèi)容在培養(yǎng)學(xué)生空間觀念上側(cè)重為簡單的抽象、記憶、辨認(rèn)、操作、簡單概括等。第二學(xué)段圖形與幾何的內(nèi)容在培養(yǎng)學(xué)生空間觀念上側(cè)重想象、思考、推理、探究、發(fā)現(xiàn)、總結(jié)歸納應(yīng)用等。

三、案例分析，體現(xiàn)側(cè)重點

1.從“圖形的認(rèn)識內(nèi)容”分析空間觀念培養(yǎng)的側(cè)重。例如：北師大版一年級下冊“平面圖形的認(rèn)識”是在上冊學(xué)習(xí)了“立體圖形的認(rèn)識”的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)的?；趯φn標(biāo)和教材的分析與理解，我們在設(shè)計時把這節(jié)課的知識與技能目標(biāo)定位在經(jīng)歷從實際物體中抽象出簡單平面圖形的過程，了解一些常見的平面圖形?？臻g觀念側(cè)重逐漸發(fā)展學(xué)生的空間觀念。為了實現(xiàn)和達(dá)成上面的目標(biāo)要求在設(shè)計這節(jié)課時把思路確定為：從哪里來→是什么樣子→再到哪里去，從而發(fā)展學(xué)生的空間觀念。

為了體現(xiàn)“從哪里來”設(shè)計了三個教學(xué)環(huán)節(jié)，第一個環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生動手操作把長方體、正方體、圓柱、三棱柱這些學(xué)具上的面想辦法取在紙上，使學(xué)生初步體會面在體上、面從體來。第二個環(huán)節(jié)借助多媒體演示從立體圖形上抽象出平面圖形，讓學(xué)生初步感知面從體來。第三個環(huán)節(jié)借助多媒體演示從生活中的實物圖像上抽象出平面圖形，再次讓學(xué)生感受面從體來。

“是什么樣子”設(shè)計了四個教學(xué)環(huán)節(jié)，第一個環(huán)節(jié)讓學(xué)生按形狀分類。第二個環(huán)節(jié)再讓學(xué)生說一說每類圖形分別是什么樣子的。第三個環(huán)節(jié)讓學(xué)生閉上眼睛想一想，并且把它印在腦子里。第四個環(huán)節(jié)讓學(xué)生連線和在點子圖上畫平面圖形，還有欣賞組合的平面圖形，引導(dǎo)學(xué)生再次對平面圖形進(jìn)行記憶。

“到哪里去”這個教學(xué)環(huán)節(jié)就是讓學(xué)生找一找，生活中哪些物體的面是今天我們學(xué)的平面圖形。

總之，在教學(xué)過程中力求讓學(xué)生經(jīng)歷由物到形或由像到形，然后再由形想到物這樣的循環(huán)往復(fù)轉(zhuǎn)換的過程。教師運用簡單的抽象、記憶、辨認(rèn)、操作、簡單概括等策略，有意識地發(fā)展了學(xué)生的空間觀念。

第二學(xué)段的圖形認(rèn)識內(nèi)容就不再是對圖形的簡單記憶、辨認(rèn)，而是了解圖形的名稱，探究圖形的特征，掌握圖形在生活中的應(yīng)用價值。在探究的過程中，學(xué)生有思考、有想象、有推理、有發(fā)現(xiàn)。在思考、想象、推理的過程中使學(xué)生的空間觀念初步形成。

2.從“圖形的運動內(nèi)容”分析空間觀念培養(yǎng)的側(cè)重。

例如：人教版四年級下冊“軸對稱”，是在二年級學(xué)生已經(jīng)初步認(rèn)識了什么樣的圖形是軸對稱圖形的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步認(rèn)識“軸對稱”這種運動現(xiàn)象的。軸對稱這節(jié)課，在設(shè)計時突出體現(xiàn)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維培養(yǎng)的同時，更關(guān)注空間觀念的形成。設(shè)計思路確定為：是什么→為什么→怎么用。

“是什么”在教學(xué)時用了一個環(huán)節(jié)來實施，新課開始，讓學(xué)生回憶什么樣的圖形是軸對稱圖形。在回憶的過程中想象出兩邊能夠完全重合的圖形就是軸對稱圖形。這是在復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，通過想象對學(xué)生空間觀念進(jìn)行培養(yǎng)。

“為什么”用了以下幾個環(huán)節(jié)來實施，第一個環(huán)節(jié)，在教授新課開始時可設(shè)計問題情景“如果老師在對稱圖形的左邊任意點一個點，你能想辦法在對稱軸的右邊找到和它完全重合的點嗎？”通過學(xué)生思考、探究、交流總結(jié)出一組對稱點的特點，即：對稱點到對稱軸的距離相等，對稱點的連線垂直于對稱軸。在解決問題的過程中有想象、有驗證、有對話、有感悟，使學(xué)生對軸對稱現(xiàn)象的本質(zhì)有了初步認(rèn)識，從而有意完成對學(xué)生空間觀念的培養(yǎng)。第二個環(huán)節(jié)，用格子圖來驗證并找出多組對稱點的特點。把剛才研究的軸對稱圖形請到格子圖中，通過數(shù)格子驗證對稱軸兩邊能夠完全重合的對稱點是不是具有剛才總結(jié)的兩個特點。第三個環(huán)節(jié)，讓學(xué)生想象、推理出軸對稱圖形中有無數(shù)組這樣的對稱點，伴隨著課件演示無數(shù)組對稱點通過翻折后都完全重合的畫面，讓學(xué)生感悟到只有點點對稱才能到面面對稱，面面對稱才是軸對稱圖形能夠完全重合的原因。在想象、推理、驗證、交流、總結(jié)的過程中，又一次完成對學(xué)生空間觀念的培養(yǎng)。

“怎么用”，設(shè)計了以下環(huán)節(jié)，第一個環(huán)節(jié)，畫出五角星的另一半；第二個環(huán)節(jié)，在圖中給出對稱軸，畫出它的軸對稱圖形；第三個環(huán)節(jié)，靈活運用知識，自己確定對稱軸，畫出軸對稱圖形。這三個環(huán)節(jié)在學(xué)生動手操作之前，都讓學(xué)生先想象最后畫出的圖形是什么樣的，然后再動手畫出關(guān)于軸的對稱圖形。第四個環(huán)節(jié)，讓學(xué)生欣賞課件中通過翻折后形成不同位置的軸對稱圖形，巧妙地把軸對稱從靜態(tài)變成了動態(tài)過程，且在翻折的過程中把圖形的平移運動和圖形的旋轉(zhuǎn)運動巧妙地聯(lián)系起來。

這節(jié)課我們在磨課的過程中，力求讓學(xué)生通過思考、操作、想象、推理、探究、發(fā)現(xiàn)、觀察等策略，把軸對稱的運動本質(zhì)深深印在腦子里，在一步步培養(yǎng)學(xué)生空間觀念的同時，學(xué)生的空間觀念初步形成。

總之，在教學(xué)中不僅要關(guān)注學(xué)科的知識內(nèi)容的掌握，更要隨時有目的地關(guān)注有利于學(xué)生未來發(fā)展的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)從發(fā)展到形成的過程，那么利用圖形與幾何內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生的“空間觀念”就會得到有效的培養(yǎng)。