小学生空间能力的提高_基于魔方教学课程的研究_江雷

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第 29 卷
苏州教育学院学报
能够独立地完整复原魔方； 其余的学生均可以独立 地复原魔方的 60% ，这部分学生在教师的指导下可 完整复原魔方。
（ 二） 空间能力得分的描述性统计 空间能力问卷中，答对一道小题记为 1 分，答错 则记为 0 分，总分 13 分。空间能力问卷前测平均分 为 3． 86（ 最大值 11，最小值 0，标准差 2． 595） ，后测平 均分为 5． 68（ 最大值 10，最小值 0，标准差 2． 591） 。 （ 三） 空间能力问卷的性别差异 对空间能力问卷前后测得分分别进行独立样 本 t 检验，考察不同性别在得分上的差异。结果发 现，前测得分的性别差异不显著，t = － 1． 160，p = 0． 252； 后测得分的性别差异不显著，t = － 1． 650，p = 0． 106。说明小学四年级学生在空间能力上不存在 显著的性别差异。 （ 四） 空间能力问卷前后测的差异 为了检验进行魔方教学后，空间能力是否有显 著的提高，对空间能力问卷的前后测得分进行配对 样本 t 检验。结果发现，两次测验得分间的相关系 数为 0． 424，p = 0． 002； 配对样本平均数差异极其显 著，t = － 0． 959，p = 0． 000，详见表 1，这说明与空间 能力问卷 前 测 得 分 相 比，后 测 得 分 有 了 显 著 提 高， 证明魔方教学能有效地提高学生的空间能力。
叠与展开、旋转、组合、方位、水平、推理） 发展特征， 讨论了空间能力的发展与几何成绩的关系，结果发 现两者存在正相关。［2］1 游旭群等人的研究发现空间
能力是影响小学生应用题解决水平的关键因素之 一。［3］可见，对 小 学 生 进 行 空 间 能 力 的 培 养 是 不 容 忽视的。目 前，小 学 阶 段 的 核 心 课 程 主 要 是 语 文、 数学、英语 等，较 少 针 对 小 学 生 的 某 一 方 面 认 知 能 力发展而开设的课程。随着校本课程的不断深化，
第 29 卷 第 1 期 2012 年 2 月
中小学教育教学研究
苏州教育学院学报 Journal of Suzhou College of Education
Vol． 29，No． 1 Feb． ，2012
小学生空间能力的提高
———基于魔方教学课程的研究
江 雷，陈 珏
（ 浙江师范大学 教师教育学院，浙江 金华 321004）
图 1 魔方教材教学图例
（ 3） 空间能力问卷： 本研究将采用空间能力问 卷对小学生的空间能力进行测查。空间能力问卷 改编 自 郑 丽 华 编 制 的“7 ～ 11 年 级 空 间 能 力 问 卷”［2］2 ，针对四年级小学生的心理发展特点以及魔方 教学的需要，进行了部分修改，包含了空间观察、记 忆、思维等因素，涉及折叠、展开、镜像、旋转等内容。 问卷各个题目与总分的相关系数为 0． 311 ～ 0． 778， 均达到显 著 性 水 平，间 隔 两 个 月 后 对 问 卷 进 行 重 测，相关系数为 0． 424，达到显著性水平。空间能力 问卷与瑞文推理测验的相关系数为 0． 397，达到显 著性水平。说明空间能力问卷具备较好的信效度， 适宜用于测量学生的空间能力。
本研究将通过一个基于魔方教学课程的实证 研究，考察魔方教学课程对小学四年级学生空间能 力发展的影响，揭示魔方训练与空间能力之间的关 系，从而证 明 开 设 魔 方 课 程 的 有 效 性，给 相 关 的 校 本课程以实证支持。考虑到小学四年级儿童的思 维正处于从具体形象思维到抽象逻辑思维的过渡 阶段，借助魔方这一具体实物，将有助于训练、发展 儿童的空间抽象思维，因此本研究的对象选为 9 ～ 10 岁的小学四年级儿童。
收稿日期： 2011 － 12 － 22 基金项目： 浙江省大学生科技创新活动计划资助项目（ 2011R404057） 作者简介： 江 雷（ 1987—） ，男，广东广宁人，硕士研究生，研究方向： 认知心理学； 陈
童意识与思维。
珏（ 1987—） ，女，浙江宁波人，硕士研究生，研究方向： 儿
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学课程效果显著，同时为开设相关的校本课程提供了实证支持。
关键词： 魔方； 儿童； 空间能力； 小学生； 校本课程
中图分类号： G622
文献标志码： A
文章编号： 1008 － 7931（ 2012） 01 － 0104 － 03
The Improvement of Primary School Students' Spatial Ability： A Study Based on Rubik's Cube Teaching Course
wenku.baidu.com
摘 要： 近年来，魔方对培养空间能力的积极作用日益受到教师的关注。本研究选取小学四年级学生作为研究对
象，采用自编的空间能力问卷，考察魔方教学课程对促进学生空间能力发展的作用。在与空间能力前测得分比较
后发现： 学生经过魔方课程的学习后，其空间能力有显著提高。上述结果证明： 将魔方这一智力玩具纳入学生教
页，注重以图例的形式来表述（ 如图 1 所示） ，并在 每一章节 后 附 设 思 考 题。 同 时，教 材 以 彩 色 印 制， 更易引起学生兴趣。魔方课程与教材紧密结合，共 分三部分： ①魔方初探（ 介绍魔方起源与演变） ； ② 魔方原理揭秘（ 探讨魔方结构与规律） ； ③魔方教学 （ 分步骤教导学生复原） 。前两个部分为理论课程， 使学生建立起对魔方原理的基本认识； 第三部分为 魔方复原，采 用 启 发 式 教 学，教 师 先 通 过 实 例 来 介 绍魔方的复 原，然 后 导 入 魔 方 的 复 原 方 法，最 后 是 学生练习阶 段，让 学 生 自 己 动 手 尝 试 复 原，并 且 对 复原方法进行举一反三，其中学生练习阶段将占课 堂时间的一半以上。这样的启发式教学，倡导学生 通过独立 思 考 去 解 决 问 题，而 不 再 是 死 记 硬 背 公 式、套用公 式 这 样 的 机 械 方 法 来 应 对 问 题，鼓 励 他 们从体验中探索出规律。
表 1 空间能力问卷前后测得分的配对样本 t 检验 （ 前测—后测）
t
自由度 平均数 标准差 标准误 下限 上限
－ 0． 959＊＊＊ 49 － 1． 820 1． 251 0． 394 － 3． 685 1． 285
一、问题提出 “空间能 力 实 质 上 指 的 是 空 间 认 知 能 力，它 不 仅包括空间 想 象 能 力，还 包 括 空 间 观 察 能 力、空 间 记忆能力和 空 间 思 维 能 力 等 因 素，其 中，空 间 想 象 能力是完成空间认知任务的桥梁，空间思维能力起 着决定性的核心作用。”［1］空间能力对许多学科的 学习均 有 影 响，尤 其 是 数 学 方 面。郑 丽 华 考 察 了 454 名“7 ～ 11 年级学生”空间能力的六个方面（ 折
JIANG Lei，CHEN Jue
（ School of Teacher Education，Zhejiang Normal University，Jinhua 321004，China）
Abstract： Teachers focus on the positive role of Rubik's Cube，which improves spatial ability in recent years． This study chooses primary school students in grade four as participantes，investigates whether the Rubik's Cube teaching course can improve the participants' spatial ability by spatial ability questionnaire． The results show that the participants' post-test scores increased significantly，compared with the spatial ability questionnaire's pre-test scores． In other words，participants have improved their spatial ability through the Rubik's Cube teaching course． The results prove the effectiveness of Rubik's Cube teaching course，and promote the implementation of schoolbased curriculum empirical research． Key words： Rubik's Cube； children； spatial ability； primary school students； school-based curriculum
二、研究方法 （ 一） 被试 本研究随机选取浙江省金华市曙光小学四年级 一个班的学生作为研究对象，有效被试共 50 名，其中 男生 29 名，女生 21 名。年龄为 10． 10 ± 0． 483 岁。 （ 二） 材料 （ 1） 魔方： 研究对象每人将配发一个边长 5． 2 厘米的魔方，该魔方核心是一个轴，由 26 个小正方 体组成。其中包括固定不动的中心方块 6 个，只有 一面有颜色； 可转动的角块 8 个，三面有色； 可转动 的棱块 12 个，两面有色。魔方六个面的颜色分别为 红、黄、蓝、白、绿、橙。 （ 2） 魔方教学材料： 编制一套合适的教材是校 本课程开发的重要环节。本研究根据小学生的年 龄发展特点以及课堂教学的需要，编制了一套与魔 方教学课程配套的教 材。该 教 材 篇 幅 短 小，共 14
（ 三） 程序 在魔方课程实施前，学生将先进行空间能力问 卷的前测，测 试 由 两 位 实 验 者 进 行 团 体 施 测，时 间 约 30 分钟； 前测完成后，学生开始在每周二下午学 习魔方教学课程，课程为期两个月，每周 2 课时，共 16 课时，由同一人授课。两个月的课程结束后，再 次使用空间能力问卷来测查该班级学生的空间能 力，测验要 求 与 前 测 保 持 一 致。 最 后，所 有 数 据 均 使用 SPSS 17． 0 统计软件进行输入和统计分析。 三、结果 （ 一） 魔方教学情况 经过两个月的课程教学，学生都掌握了魔方的 复原原理，教学情况较好。其中近三分之一的学生
江 雷等： 小学生空间能力的提高
2012 年第 1 期
学校开设专门培养学生空间、推理等认知能力的课 程，与核心课程互为补充，可达到相得益彰的效果。
三阶立 方 体 魔 方 （ Rubik's Cube，下 文 简 称 为 “魔方”） 是由匈牙利的建筑学教授鲁比克在 1974 年发明的，是 由 小 方 块 组 合 在 一 起，各 个 方 向 能 转 动的益智玩具。魔方不仅是益智玩具，也是一种教 学用具，一 种 运 动 用 品，是 需 要 手、眼、脑 协 调 运 用 的多样化 竞 技 运 动。［4］ 操 作 魔 方 对 个 体 的 逻 辑 思 维、空间想象、推理、记忆以及双手协调等能力均有 一定要求。研究者认为学生通过对魔方的学习，可 以提高数 学 学 习 的 能 力，尤 其 在 几 何、代 数、方 位、 记忆等方面有着促进作用［5］。Rohrig 通过魔方来教 学生如何解决难题，他发现这样的课程可以提高学 生的空 间 认 知 能 力，为 他 们 的 问 题 解 决 提 供 框 架。［6］何静与胡开勇在小学数学活动课中采用魔方 来教学，发 现 这 样 有 利 于 激 发 学 生 的 兴 趣，引 导 学 生进行抽 象 思 考，促 进 空 间 观 念 的 发 展。［7］ 上 述 研 究表明空间能力在操作魔方所需思维技能中的核 心地位，学 习 魔 方 将 有 助 于 培 养 学 生 的 空 间 思 维 能力。