如何培养学生的空间观念

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  [摘要]在初中阶段,图形与几何是数学课程中的重要内容,这部分内容主要涉及现实世界中的物体,几何体和图形的形状、大小、位置关系及其变换,它是学生更好地认识和描述生活空间的重要工具,帮助学生逐渐建立空间观念,积累几何活动经验,注重培养学生的几何直观与推理能力,从空间形式的视角更准确清晰地认识、描述、把握现实世界。
  [关键词]图形;几何;空间观念;想象力
  作为一名中学数学教师,在教学过程中引导学生认识图形,了解几何的同时,更要关注培养学生的空间观念,发展学生的空间想象力,把之前所学过的数学内容、概念如数、函数等这些既有数的特征也有形的特征的知识,能够数形结合起来,更形象、直观地运用它们去思考问题,另外通过对各种图形的形状特征的认识、掌握,以及结合实际物体的特点,使学生理解学习掌握这些图形的重要性,是解决实际问题的关键,更为接下来的高中学习、大学学习奠定了坚实的基础。
  对初中学生而言,空间观念主要包括:能由实物形状想象出几何图形,由几何图形想象出实物形状,能进行几何体与其三视图,展开图之间的互换;能从复杂图形中分解出基本图形;能描述实物或几何图形的运动和变化;能利用图形直观地描述问题;利用直观进行思考;借助于图形进行推理。这样的推理更多地反映出形象思维的特征,相对淡化了演绎思维的特征,有效地反映了初中阶段学生的思维水平与特征。
  空间观念的形成及利用几何直观进行数学思考,是学生学好几何的基础。教师在教学时,要立足于学生的思维特点,重视几何教学的教学方法的应用,以便达到更好的教学效果。
  一、培养学生数形结合的能力
  几何图形在初中几何教学中具有举足轻重的地位和作用。它具有概括性的特点,对学生由形象思维发展为抽象思维具有很强的导向功能,通过基本图形的教学,学生在记忆中形成几何图形的基本框架,这样日积月累,为学生的形象思维到抽象思维,再到逻辑思维奠定了坚实基础。基本图形都是用简洁明快的线条和必要的符号来表达文字内容的,便于学生形成数形结合的思想,也便于学生直观地理解、记忆、运用知识,从而提高学习效率。
  如在有理数这章中,在讲到数轴知识点的时候,就是利用了数形结合的思想,使学生理解所有的有理数在数轴上都可以表示出来,使学生加深对数轴三要素原点、正方向、单位长度的认识,也可以利用数轴的特点对绝对值的知识加深理解,使学生更形象直观地理解有理数,使解决问题的思路更加明晰,降低难度。
  二、培养学生动手实践的能力
  在传统的数学教学中,往往只重视逻辑化这一环节,只对知识作机械性与形式性的传授,忽视从生活原型中,从学生的操作活动中抽象出数学知识,这样学生不但不知道知识是从哪来的,是怎样形成的,忽视了数学知识在现实生活中的应用,也忽视了用数学知识理解生活中的现象,这样学生无法体会知识的价值和作用,导致他们产生厌学的情绪,在教学中,教师要善于引导学生动手操作,让学生在自主探究中经历知识形成的全过程,并将数学教学与现实生活紧密结合起来,才能使数学教学充满生机与活力。
  如在讲解截一个正方体的截面是怎么样的知识点时,可以采用先做后想,想后再做,做后反思的教学安排,把动手实践与整个教学完美结合在一起,让学生的认知水平在实践—感性认知—再实践—理性认知的过程中逐步得到升华。
  三、培养学生的空间想象能力
  数学是研究数量关系与空间形式的科学。空间形式最主要的表现就是图形,除了美术,只有数学把图形作为基本、主要研究对象,利用图形进行教学的思考、想象。想象力要比学习知识更重要,因为知识是有限的,而想象力却是无穷的。
  如在从不同方向看这节内容中,通过让学生从不同方向观察几何体,然后画出三视图,或者通过三视图,还原出几何体,教师要充分调动学生学习的热情,展开想象,充分发展他们的空间观念,鼓励他们进行多角度的分析与思考,不要限制学生的思维能力,使学生发挥想象力,得出结论,加深理解。
  四、培养学生的推理能力
  几何推理与证明是数学课程中图形与证明的重要内容,也是发展学生逻辑思维能力的重要载体。推理论证是不同于代数方法的一种解题方式,是提高学生分析问题,解决问题能力的重要手段,是发展学生逻辑思维能力的核心环节。由于推理论证是对文字语言、图形语言和符号语言三者的综合运用,对学生的能力要求必然很高,因此,推理训练既是几何入门教学的重点,又是几何入门教学的难点。
  教师在教学过程中要引导学生进行合情的推理,发展学生的逻辑论证能力,体会证明的必要性,体验证明的基本过程,做到合理安排,循序渐进,协调发展。
  如在学习多边形内角和这节内容中,通过将四边形划分为两个三角形,得出四边形的内角和为360°,再将五边形划分为三个三角形,得出五边形的内角和为540°,由此类推下去,让学生推断出n边形的内角和是(n-2)180°,学生通过探索,合情的推理得出结论,使学生能够看到自己的进步,得到激励,提高学习热情。
  教师在教学过程中要根据学生的实际情况,适当选择不同的教学方法,积累丰富的教学活动经验,从而深化数学思想,实现教与学的统一。
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