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小学生方向感培养的有效策略探索

一、研究背景与问题提出

《义务教育数学课程标准（2011 年版）》中对空间观念的培养提出四点要求：第一，

根据物体特征抽象出几何图形，根据几何图形现象出所描述的实际物体；第二，想象出

物体的方位和相互之间的位置关系；第三，描述图形的运动和变化；第四，依据语言的描述

画出图形。本文着力关注要求的第二点“方位”。方位感是空间观念的一个重要组成部分，方

位感是指人类对物体位置方向的感觉，研究

表明，方位感是与生俱来的，有些人缺乏方位感，只不过是因为他们的方向感尚未唤醒或

已经退化。对于低年级学生，他们的方向感尤为欠缺，需要教师激活，

通过后天锻炼和渗透，不断培养和增强他们的方向感。在传统教学中，主要通过游戏感受和笔纸练习硬塞强化方位知识，存在抽象、难以理解和易忘的问题。

“可视化”就是把信息、知识和数据的外部表征和学习者内部心理表征转化为可视的、

看得见的表示形式，从而获得对信息、知识和数据的更深层次认识的过程[1] 。华南师范大

学况姗芸教授认为“可视化应用于教育教学能帮助教师采用学生易于理解和接受的教学方

式，激发学生的学习动机、呈现新的观点、增强记忆力、协调知识生产者间的传播、使受者

主动地解释和探究图形的意义和兴趣，提高知识创新和迁移的意义和兴趣，促进记忆并

培养新知识的应用”[2] 。可视化学习活动通过视觉表征手段能很好地帮助学习者理解抽

象的语言，促进思维发展，有利于解决方位感培养的“纸上谈兵”抽象性，构建形象学

习的课堂。

因此，本研究试图通过“可视化表征手段”、“可视化技术”、“思维导图”等可视化手段进行直观可视的学习，帮助学生易于理解和接受新知，激发学生学习兴趣，实现方位感的有效培养。

二、“可视化”手段用于小学生方位感培养的研究现状

方位感是空间观念是数学课程的核心内容，发展小学生初步的空间观念是小学数学教学的重要任务之一，小学生空间观念的培养离不开直观的认知载体。一直以来，教育工作者们都在努力寻找空间观念培养的着手点，且尤为重视初高中阶段学生空间观念的培养，但对于小学阶段而言，国内外对于空间观念里的方位感策略研究还不够充足[3 ]。笔者以“可视化+小学生空间观念”为主题检索从2009

年至今的文献，共检索到148 篇相关文献，以“图形与几何”的空间观念培养居

多，没有涉及方位感培养的。以“可视化+小学生方位感”为主题检索，搜索结果为1 篇，是关于建筑的空间方位，不属于基础教育内的学习内容。可见，在“可视化”理念下进行方位感的培养的研究很少。

三、“可视化”视角下小学生方位感培养策略的提出

在日常教学实践中，有学者们发现方位感的培养可采用“主体体验法”和“客体助力法”，用自身活动和图示图像等可视化方式能有效帮助学生建立方位感，经过多次教学实践，

问题”、“观察现实空间找方向”、“分析

图1 “可视化”视角下小学生

托旧知提取记忆定问

分析平面

辨方向

想象虚拟

推方向

平面空间回归现实生活应用

探方向

（一）依托旧知空间定问题

数学社会学研究表明，学生的数学学习，并不是独立于社会环境的一个体系。学生认知的起

点是生活中的一些实际事例，学生的生活经验和认知水平是教师创设情境的依据。学习内容与学生经验有关，是在已有旧知的基础上进行继续学习的，就能激起学生的学习兴趣。以已学的语文、科学等内容为依托，学生已有生活经验为基石提出对新知的疑问，教师聚焦学生问题源提炼出核心问题，为本课学习定研究方向。

（二）观察现实空间找方向

数学教材中的知识点主要发生在由常量数学到变量数学的飞跃过渡，由静态图形到动态图形的过渡，由平面图形到空间图形的过渡。这些知识的过渡需要学生多角度、多侧面、全方位地去观察、体验，才能真实地、深入地、全面地把握它、理解它、掌握它。学生生活经验的回忆与再现是学习发展方位感的有效途径之一。知识可视化的视觉表征手段（图文字牌）使得抽象的方位词变得形象、可见，有助小学生空间感知能力的发展。

（三）分析二维空间辨方向

Kosslyn 等研究者对视觉表象的研究证明视觉回忆优于语言回忆，Miller 也指出当视觉

能力使用时，一个人的输入通道容量会大大提高[4]。运用示意图、微视

频、图示等视觉手段赋予知识图形化的表征，这种知识表征方式的应用使得知识简明易懂，便

于理解记忆，有助于知识的呈现、传递、交流、存储和创新，有助于方位感的正确形成。教学

过程中整合多种呈现方式对提高教学的有效性至关重要，帮助学生形成“位置与方向”的方位感。

（四）想象仿真空间推方向

在数学传统教学中，由于受到教学媒体的限制，大部分知识是传统教学手段难以进行“动态处理”的，只能由教师静态地传授给学生。运用可视化技术强大的图形图像显现功能，教师可以为学生创设动态变化的教学情境，为教学提供丰富而动感的图像，变隐形为现形，变抽象为具体，以促进学生空间观念的发展[5 ] 。

VR 全景技术还原现实生活环境，以回归现实生活解决问题深化课堂学习，以思维导图概括

学习内容，使学生进入深层次的探究，丰厚认知成果，实现学力提升。

（五）回归平面空间探方向

美国心理学家布鲁纳认为：“在学校教育教学中，所有教学计划在很大程度上将依赖于为

达到教学目标而采用的教学媒体。”数学教学中运用微视频、录像、

PPT、网络画板等多媒体教学手段创设的特定情境给学生以生动直观的感性认识，激发学生兴趣，促进学生思维水平的提高。数学学习最终回归现实生活，在生活中运用、解决生活问题，提

升学习的价值感。

四、基于“可视化”的小学生方位感培养策略应用实践

（一）实验假设

相对于传统的小学数学教学策略，可视化理念下的小学生方位感培养策略可帮助学生深

入浅出获得对学习内容的深刻认识，激发生生互学的兴趣，可以引起学生学习态度的积极变化。本实验研究有如下假设：第一，小学生方向感通过可视化手段可以被唤醒并发展。第二，可视化

教学与传统教学在学习效果、课堂氛围是有差异的。第三教学策略的不同，教学效果也将不同。

（二）实验对象与实验方法

实验对象选取佛ft市某小学三年级的两个班级的学生，共80 名学生。其中

实验班40 人，男生22 名，女生18 名。对照班40 人，男生21 名，女生19 人。两个班水平

基本相同，均由本人担任数学教学，学生数学基础相当，数学学习成绩基本持平。

针对同样的学习内容，笔者分别在实验班和对照班开展“可视化”教学和传

统教学。课后，统一对两个班的学生进行学习兴趣问卷调查和知识检测，并对实施

该教学策略的其他两位教师进行访谈。

（三）实践教学设计案例