刊名: 课程·教材·教法
Curriculum, Teaching Material and Method
主办: 人民教育出版社 课程教材研究所
周期: 月刊
出版地:北京
语种: 中文
开本: 大16K
ISSN: 1000-0186
CN: 11-1278/G4
历史沿革:
1981年创刊期刊荣誉:
国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊
中国期刊网来源刊
2011年度核心期刊,国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊,中国期刊网来源刊,百种重点期刊,社科双百期刊,首届全国优秀社科期刊。
如何培养学生的空间想象能力
【作者】 黄 豪
【机构】 广西来宾市第一中学
【摘要】学生识图难的主要原因是缺乏空间想象能力,为解决这一问题,笔者在创设直观教学、形象积累、开拓思路、综合训练等方面进行探讨。【关键词】想象;表象积累;直观性;综合训练;积极性
【正文】
空间与人类的生存和居住紧密相关,了解、探索和把握空间,能使学生更好地活动和成长。空间观念是创新精神所需的基本要素,没有空间观念,几乎谈不上任何创造发明。如何培养学生的空间观念:要加强操作活动,积累空间感知,注意虚实结合,发展空间想象,用运动、变化的观点教活几何初步知识,提高空间想象能力,克服消极因素的干扰,培养学生的空间观念和空间想象能力,计算机多媒体,增强空间想象能力。我们应当在数学教学活动中重视学生想象力的培养,要充分挖掘一切可以调动学生思维活跃的因素,通过多种途径,培育学生的空间想象能力。
关于空间观念,《数学课程标准》中己作了较为明确的表述,“能由实物的形状想象出几何图形,由几何图形想象出实物的形状,进行几何体与其三视图、展开图之间的转化。能根据条件做出立体模型或画出图形;能从较复杂的图形中分解出基本图形,并能分析其中的基本元素及其关系。能描述实物或几何图形的运动和变化;能采用适当的方式描述物体间的位置关系;能运用图形形象地描述问题,利用直观来进行思考……”这使我们对空间观念的含义有了更清晰的认识。有了这样的认识,可以避免教学活动的盲目性,有利于我们更好地把握方向,并进行有针对性的训练,从而有效促进学生空间观念的发展。
那么,如何在“空间和图形”的教学中发展学生空间观念呢?谈一些体会。
一、加强操作活动,积累空间感知
学生的空间知识来自丰富的现实原型,与现实生活关系非常紧密,这是他们理解和发展空间观念的宝贵资源。空间感知依赖于操作活动,这是由“空间与图形”知识内容的特点决定的。可以说,学生中有关“空间与图形”的学习都是建立在学生的经验和活动基础上的。就学习方法而言,他们对几何图形的认知是通过操作、实验而获得的,几何推理也以操作为基础。因此,在教学中,我们要把操作活动放在十分重要的地位,引导学生通过视觉、触觉等多种分析器官参与认知,这样才能积累丰富的空间感知,为空间观念的形成和发展打好基础。
二、注意虚实结合,发展空间想象
空间想象能力是在丰富的空间感知基础上逐步形成的想象能力,是空间观念的进一步发展。空间想象依赖于空间感知,只有学生对几何形体特征有了充分的认识,空间想象能力才能得到提高。因此,在教学中,我们要注意虚实结合,有意识地培养空间想象能力。
三、让学生学会“构造”,在构造中发展空间想象能力
从立体几何与平面几何之间的关系来讲,不论是图形还是概念拓展变化,对学生都是难点,在实际教学中,学生往往不易建立空间概念,在头脑中难以形成较为准确、直观的几何模型,为了化解这一难点,最有效的办法是引导学生制造模具,手脑并用,实物演示,化抽象为直观。
为了让学生对几何体及其各元素关系获得清晰的直观印象,除过用多媒体演示外,指导学生制造许多常用的小型学具,如空间四边形、正三棱锥、正方体等模型,学生可以通过眼看、手模、脑想,直观地看清各种“线线”、“线面”、“面面”关系及其所成角和距离,还可以构造出空间基本元素位置关系的各种图形,并对其进行变化训练,以此来提高学生的形象思维能力。
四、让学生学会“画图”,通过画图提高对空间图形的理解和认识能力
立体几何的研究对象是空间图形,为了研究的方便,我们需要把空间图形画在纸上或黑板上,由于纸和黑板的表面可以看作是平面,于是就要学习空间图形的直观图的画法。画直观图的目的是为了解决对立体图形的理解和认识,加强对立体图形的性质理解,借助图形推理论证,也以此培养学生的学习兴趣和良好的解题习惯。在教学的全过程中要有步骤地指导学生掌握绘制直观图的一般方法,有计划提高学生的绘图能力,例如,画出三个平面把空间分成几部分的各种图形。
实践证明,较好的图形以及作图艺术能激发学生对空间图形的热爱,逻辑推理论证的追求,而且促使他们进一步掌握几何图形的本质特征,达到图形与推理相互渗透,相互促进的理想效果。
五、让学生学会“转化”,在转化中提高逻辑思维能力
转化思想是一个极其重要的数学思想,在立体几何中这一思想显得尤为重要,它是学好立体几何的关键所在。立体几何的转化思想主要体现在以下几个方面。
1、文字语言、图形语言、符号语言的互相转化。立体几何出现的定理和性质都是以文字形式给的,证明之前必须先把它们转化为图形语言,再转化为符号语言,这是一种学习立体几何的基本功训练,不可等闲视之。
2、空间问题与平面问题的互相转化。处理立体几何问题,往往转化为平面问题来解决,要注意积累转化手段,例如通过截面、展开、射影等手段,将空间中分散的条件集中到同一平面上来。
3、“线线”、“线面”、“面面”之间的互相转化。立体几何问题的有关证明中,“面面垂直”通常转化为“线面垂直”,而“线面垂直”通常转化为“线线垂直”;“二面角”和“线面角”通常转化为“线线角”,“线面距离”、“面面距离”通常转化为“点面距离”。倘若教师在教学中,经常能渗透“转化思想”那么在教师的潜移默化下,学生的“转化”能力必将得到提高,从而使他们在不知不觉中提高逻辑思维能力。
六、让学生学会“反思”,通过反思优化思维品质
立体几何与平面几何有着密切的联系。立体几何中的许多定理、公式和法则都是平面几何定理公式法则在空间中的推广,处理问题的思想方法有许多相似之处,但必须注意这两者之间又有着明显的区别,有时平面几何的局限性会对立体几何的学习产生一些干扰和阻碍作用,如果仅凭平面几何的经验,用平面几何的结论套用到空间中的物体,有时会产生错误。因此,平面几何的定义定理对空间图形需要经过证明才能应用。
七、适当运用多媒体演示,培养空间想象能力
初学立体几何时,大多数学生不具备丰富的空间想象的能力及较强的平面与空间图形的转化能力,主要原因在于学生是依靠对二维平面图形的直观来感知和想象三维空间图形的,而二维平面图形不可能成为三维空间图形的真实写照,平面上绘出的立体图形受其视角的影响,难于综观全局,其空间形式具有很大的抽象性。如两条互相垂直的直线不一定画成交角为直角的两条直线;正方体的各面不能都画成正方形等。这样一来,便给学生认识立体几何图形增加了困难。应用多媒体辅助教学演示生动、形象的立体图形,使学生通过对直观图形透彻的观察,充分利用计算机绘图多功能的优越性,从多方位、多角度、多侧面描绘图形,解决平面立体图形与真实立体图形在视觉上的差异。这样,不仅可以帮助学生理解和接受立体几何知识,还可以让学生的想象力和创造力得到充分发挥。例如,在讲二面角的定义时(如图1),当拖动点A时,点A所在的半平面也随之转动,即改变二面角的大小,图形的直观地变动有利于帮助学生建立空间观念和空间想象力;在讲锥体的体积时,可以演示将三棱柱分割成三个体积相等的三棱锥的过程(如图2),既避免了学生空洞的想象而难以理解,又锻炼了学生用分割几何体的方法解决问题的能力。
八、加强形体分析法的训练
当学生学习到读图想形体阶段时,普遍感到无从下手,面对一组不全的视图,怎样想象出其形状并补画出所缺的视图来,这是学生面临的新问题。解决这一问题的常采用的方法之一是形体分析法。形体分析法,是把一个复杂的组合体图形,通过化繁为简,化整为零,各个击破地分析投影图及其形状。当然要运用这一方法来读图,必须对线面投影特性,基本几何体的形状特征牢固掌握,运用自如,从而借助大脑中储存的基本形体的图示信息进行反馈,即由抽象思维到具体思维的转化过程,形成不了这一反馈,当然就无法进一步综合想象出整体图形。基本几何体是形体分析法的基础,由于体的直观性强,形体分析法比点线面分析法更容易被学生理解,因此,分析视图时常立足于以形体分析法为主,就是对于视图中难读懂的部分,也主要通过形体进行分析。无论点线面分析法,还是形体分析法都要借助于基本几何体这个基础。
九、让学生获得成功的满足
教育学家苏霍姆林斯基说过:“教师的任务是要不断地发展学生从学习中得到满足的良好情感,以便从这种情感中产生和形成一种情绪——即强烈的学习欲望。”学生在学习过程中,若能经常获得成功,从学习中得到满足,就会增强学习的兴趣和信心,形成强烈的学习欲望;反之,总是失败,学生对学习就会感到枯燥无味,失去学习的信心和热情,最后导致厌学,甚至于弃学。因此教学过程中我们要保持学生内在的求知积极性,给学生创造成功的机会,不断地培育他们从学习中得到成功的良好情感,从而体验到学习的快乐。教师所提出的问题要尽可能地让学生自豪地解决或回答,在课堂练习或测试中,要考虑给绝大多数学生有成功的机会。这就要求教师处理好设置思维障碍的分寸,让学生在“跳一跳能摘桃”中感受到成功的欢乐,从而激发学生对新的、更大的成功的追求,使他们坚定“困难总是可以克服,继续努力就能取得更大的成功”的信念。同时,教师对学生在学习过程中表现出的创新意识,或完成具有一定创造性的学习成果,诸如独特地解决问题的方式、方法,对问题的新见解等,都应给予积极的肯定和表扬。总之教学过程中教师要努力培养学生学习兴趣和积极的情感,进而使学生自信、自尊、自豪地参与学习之中,从而促进了学生空间想象能力的培养和提高。
总之,学习是一个由“不知”到“知”,又从“知之甚少”到“知之甚多、甚广、乃至甚深”的过程,在立体几何教学中尽量出示直观模型, 运用直观手段, 通过展示模型和教师制作的几何课件,引导学生观察,进而在观察的基础上引导学生从不同的角度来作图,并借助图形进行推理论证,帮助学生逐步形成空间概念,有意识地培养空间想象能力及逻辑思维能力。
参考文献:
[1]论如何培养学生的想象力 罗志健
[2]《几何画板》在高中数学教学中的应用 徐秋慧
[3]多媒体—立体几何有你而精彩 陈正福
[4]潘菽 《教育心理学》
空间与人类的生存和居住紧密相关,了解、探索和把握空间,能使学生更好地活动和成长。空间观念是创新精神所需的基本要素,没有空间观念,几乎谈不上任何创造发明。如何培养学生的空间观念:要加强操作活动,积累空间感知,注意虚实结合,发展空间想象,用运动、变化的观点教活几何初步知识,提高空间想象能力,克服消极因素的干扰,培养学生的空间观念和空间想象能力,计算机多媒体,增强空间想象能力。我们应当在数学教学活动中重视学生想象力的培养,要充分挖掘一切可以调动学生思维活跃的因素,通过多种途径,培育学生的空间想象能力。
关于空间观念,《数学课程标准》中己作了较为明确的表述,“能由实物的形状想象出几何图形,由几何图形想象出实物的形状,进行几何体与其三视图、展开图之间的转化。能根据条件做出立体模型或画出图形;能从较复杂的图形中分解出基本图形,并能分析其中的基本元素及其关系。能描述实物或几何图形的运动和变化;能采用适当的方式描述物体间的位置关系;能运用图形形象地描述问题,利用直观来进行思考……”这使我们对空间观念的含义有了更清晰的认识。有了这样的认识,可以避免教学活动的盲目性,有利于我们更好地把握方向,并进行有针对性的训练,从而有效促进学生空间观念的发展。
那么,如何在“空间和图形”的教学中发展学生空间观念呢?谈一些体会。
一、加强操作活动,积累空间感知
学生的空间知识来自丰富的现实原型,与现实生活关系非常紧密,这是他们理解和发展空间观念的宝贵资源。空间感知依赖于操作活动,这是由“空间与图形”知识内容的特点决定的。可以说,学生中有关“空间与图形”的学习都是建立在学生的经验和活动基础上的。就学习方法而言,他们对几何图形的认知是通过操作、实验而获得的,几何推理也以操作为基础。因此,在教学中,我们要把操作活动放在十分重要的地位,引导学生通过视觉、触觉等多种分析器官参与认知,这样才能积累丰富的空间感知,为空间观念的形成和发展打好基础。
二、注意虚实结合,发展空间想象
空间想象能力是在丰富的空间感知基础上逐步形成的想象能力,是空间观念的进一步发展。空间想象依赖于空间感知,只有学生对几何形体特征有了充分的认识,空间想象能力才能得到提高。因此,在教学中,我们要注意虚实结合,有意识地培养空间想象能力。
三、让学生学会“构造”,在构造中发展空间想象能力
从立体几何与平面几何之间的关系来讲,不论是图形还是概念拓展变化,对学生都是难点,在实际教学中,学生往往不易建立空间概念,在头脑中难以形成较为准确、直观的几何模型,为了化解这一难点,最有效的办法是引导学生制造模具,手脑并用,实物演示,化抽象为直观。
为了让学生对几何体及其各元素关系获得清晰的直观印象,除过用多媒体演示外,指导学生制造许多常用的小型学具,如空间四边形、正三棱锥、正方体等模型,学生可以通过眼看、手模、脑想,直观地看清各种“线线”、“线面”、“面面”关系及其所成角和距离,还可以构造出空间基本元素位置关系的各种图形,并对其进行变化训练,以此来提高学生的形象思维能力。
四、让学生学会“画图”,通过画图提高对空间图形的理解和认识能力
立体几何的研究对象是空间图形,为了研究的方便,我们需要把空间图形画在纸上或黑板上,由于纸和黑板的表面可以看作是平面,于是就要学习空间图形的直观图的画法。画直观图的目的是为了解决对立体图形的理解和认识,加强对立体图形的性质理解,借助图形推理论证,也以此培养学生的学习兴趣和良好的解题习惯。在教学的全过程中要有步骤地指导学生掌握绘制直观图的一般方法,有计划提高学生的绘图能力,例如,画出三个平面把空间分成几部分的各种图形。
实践证明,较好的图形以及作图艺术能激发学生对空间图形的热爱,逻辑推理论证的追求,而且促使他们进一步掌握几何图形的本质特征,达到图形与推理相互渗透,相互促进的理想效果。
五、让学生学会“转化”,在转化中提高逻辑思维能力
转化思想是一个极其重要的数学思想,在立体几何中这一思想显得尤为重要,它是学好立体几何的关键所在。立体几何的转化思想主要体现在以下几个方面。
1、文字语言、图形语言、符号语言的互相转化。立体几何出现的定理和性质都是以文字形式给的,证明之前必须先把它们转化为图形语言,再转化为符号语言,这是一种学习立体几何的基本功训练,不可等闲视之。
2、空间问题与平面问题的互相转化。处理立体几何问题,往往转化为平面问题来解决,要注意积累转化手段,例如通过截面、展开、射影等手段,将空间中分散的条件集中到同一平面上来。
3、“线线”、“线面”、“面面”之间的互相转化。立体几何问题的有关证明中,“面面垂直”通常转化为“线面垂直”,而“线面垂直”通常转化为“线线垂直”;“二面角”和“线面角”通常转化为“线线角”,“线面距离”、“面面距离”通常转化为“点面距离”。倘若教师在教学中,经常能渗透“转化思想”那么在教师的潜移默化下,学生的“转化”能力必将得到提高,从而使他们在不知不觉中提高逻辑思维能力。
六、让学生学会“反思”,通过反思优化思维品质
立体几何与平面几何有着密切的联系。立体几何中的许多定理、公式和法则都是平面几何定理公式法则在空间中的推广,处理问题的思想方法有许多相似之处,但必须注意这两者之间又有着明显的区别,有时平面几何的局限性会对立体几何的学习产生一些干扰和阻碍作用,如果仅凭平面几何的经验,用平面几何的结论套用到空间中的物体,有时会产生错误。因此,平面几何的定义定理对空间图形需要经过证明才能应用。
七、适当运用多媒体演示,培养空间想象能力
初学立体几何时,大多数学生不具备丰富的空间想象的能力及较强的平面与空间图形的转化能力,主要原因在于学生是依靠对二维平面图形的直观来感知和想象三维空间图形的,而二维平面图形不可能成为三维空间图形的真实写照,平面上绘出的立体图形受其视角的影响,难于综观全局,其空间形式具有很大的抽象性。如两条互相垂直的直线不一定画成交角为直角的两条直线;正方体的各面不能都画成正方形等。这样一来,便给学生认识立体几何图形增加了困难。应用多媒体辅助教学演示生动、形象的立体图形,使学生通过对直观图形透彻的观察,充分利用计算机绘图多功能的优越性,从多方位、多角度、多侧面描绘图形,解决平面立体图形与真实立体图形在视觉上的差异。这样,不仅可以帮助学生理解和接受立体几何知识,还可以让学生的想象力和创造力得到充分发挥。例如,在讲二面角的定义时(如图1),当拖动点A时,点A所在的半平面也随之转动,即改变二面角的大小,图形的直观地变动有利于帮助学生建立空间观念和空间想象力;在讲锥体的体积时,可以演示将三棱柱分割成三个体积相等的三棱锥的过程(如图2),既避免了学生空洞的想象而难以理解,又锻炼了学生用分割几何体的方法解决问题的能力。
八、加强形体分析法的训练
当学生学习到读图想形体阶段时,普遍感到无从下手,面对一组不全的视图,怎样想象出其形状并补画出所缺的视图来,这是学生面临的新问题。解决这一问题的常采用的方法之一是形体分析法。形体分析法,是把一个复杂的组合体图形,通过化繁为简,化整为零,各个击破地分析投影图及其形状。当然要运用这一方法来读图,必须对线面投影特性,基本几何体的形状特征牢固掌握,运用自如,从而借助大脑中储存的基本形体的图示信息进行反馈,即由抽象思维到具体思维的转化过程,形成不了这一反馈,当然就无法进一步综合想象出整体图形。基本几何体是形体分析法的基础,由于体的直观性强,形体分析法比点线面分析法更容易被学生理解,因此,分析视图时常立足于以形体分析法为主,就是对于视图中难读懂的部分,也主要通过形体进行分析。无论点线面分析法,还是形体分析法都要借助于基本几何体这个基础。
九、让学生获得成功的满足
教育学家苏霍姆林斯基说过:“教师的任务是要不断地发展学生从学习中得到满足的良好情感,以便从这种情感中产生和形成一种情绪——即强烈的学习欲望。”学生在学习过程中,若能经常获得成功,从学习中得到满足,就会增强学习的兴趣和信心,形成强烈的学习欲望;反之,总是失败,学生对学习就会感到枯燥无味,失去学习的信心和热情,最后导致厌学,甚至于弃学。因此教学过程中我们要保持学生内在的求知积极性,给学生创造成功的机会,不断地培育他们从学习中得到成功的良好情感,从而体验到学习的快乐。教师所提出的问题要尽可能地让学生自豪地解决或回答,在课堂练习或测试中,要考虑给绝大多数学生有成功的机会。这就要求教师处理好设置思维障碍的分寸,让学生在“跳一跳能摘桃”中感受到成功的欢乐,从而激发学生对新的、更大的成功的追求,使他们坚定“困难总是可以克服,继续努力就能取得更大的成功”的信念。同时,教师对学生在学习过程中表现出的创新意识,或完成具有一定创造性的学习成果,诸如独特地解决问题的方式、方法,对问题的新见解等,都应给予积极的肯定和表扬。总之教学过程中教师要努力培养学生学习兴趣和积极的情感,进而使学生自信、自尊、自豪地参与学习之中,从而促进了学生空间想象能力的培养和提高。
总之,学习是一个由“不知”到“知”,又从“知之甚少”到“知之甚多、甚广、乃至甚深”的过程,在立体几何教学中尽量出示直观模型, 运用直观手段, 通过展示模型和教师制作的几何课件,引导学生观察,进而在观察的基础上引导学生从不同的角度来作图,并借助图形进行推理论证,帮助学生逐步形成空间概念,有意识地培养空间想象能力及逻辑思维能力。
参考文献:
[1]论如何培养学生的想象力 罗志健
[2]《几何画板》在高中数学教学中的应用 徐秋慧
[3]多媒体—立体几何有你而精彩 陈正福
[4]潘菽 《教育心理学》