小学生数学核心素养之一“空间观念”

小学生数学核心素养之一

——“空间观念”的内涵和教学建议

一、什么是空间观念

（一）什么是空间观念

空间观念是在大量空间知觉的基础上形成的关于物体、图形的形状、大小及相互位置关系的印象，即留在头脑中的表象。

简单地说，就是一个物体的表象、它相互的位置关系能够在学生的头脑中再现。

（二）空间观念的具体表现有哪些?

在2011版的课标有非常明确的说明：

1、根据物体特征抽象出几何图形；根据几何图形想象出所描述的实际物体；

比如看到一台冰箱、一台洗衣机、一个长方体盒子，这些一个个具体的物体能够去掉非本质的东西，抽象出几何图形，同时又能根据几何图形想象出我们所描述的长方体可能是冰箱、可能是文具盒、可能是一间教室。

有研究表明，三维图形与二维图形的相互转换是培养学生空间观念的主要途径。“根据物体特征抽象出几何图形；根据几何图形想象出所描述的实际物体”的过程，是三维图形与二维图形的相互转换的基本表现形式。这是一个充满观察、想象、比较、推理和抽象的过程，是建立在对周围环境直接感知基础上的，对空间与平面相互关系的理解与把握。

2、想象物体的方位和相互之间的位置关系；

方位与现实生活是密切联系的，也是个体对空间把握能力的一个具体的体现，对方位的感知和图形相互之间位置关系的把握，是表现空间观念的一个重要的方面。

“想象物体的方位和相互之间的位置关系”在不现的问题情境中有不同的想象的水平要求。

判断物体之间的位置关系，就需要学生更复杂一些的想象力，同时推理也是必要的。

当你看过以后，闭上眼睛能够再现这样一个过程，比如旋转前后图形的位置关系，平移之前在什么位置，想象一下向什么方向移动，移动了多少，最后是什么样子，在脑子里面能够把运动的轨迹描述出来。

3、描述图形的运动和变化；

描述图形的运动和变化的过程怎么去体现，比如旋转，通过向什么方向旋转多少度变成现在的样子，这个过程能不能想出来，它是一个从静态到动态的过程，而在动态的过程当中学生能够想象出来，出现这个过程的影相。

4、依据语言的描述画出图形等。

如何能够用语言把你想象的跟别人去交流，并且让对方能够理解，能够根据你的描述画出来或想象出来，听到别人用语言或数据的描述，能够慢慢想象出实际的物体，这个过程就是小学生空间观念的具体表现。

概括起来空间观念主要包括以下几个方面：

转化——二维和三维图形、现实生活和抽象图形

表达——制作模型、画出图形

除了语言表达，其实还可以说制作模型或画出图形也是一种表达，让学生把自己想出来的东西外现化。

分析——复杂图形分解成基本图形

二、发展小学生空间观念的策略

（一）仔细观察，找出特征，奠定空间观念基础

学会观察是空间观念形成的基础。在图形与几何领域的教学过程中，对于一些图形来说，各有各的特点，要想使学生从实物想象出几何形体或者由几何形体想象到实物特征，就离不开学生对所学物体的深入细致的观察。因此，教师要善于引导学生对要研究的几何形体进行细致的观察，找出其主要特征，从而为学生奠定空间观念发展的基础。

如在教学《梯形的认识》这部分知识时，教师通过学前与学生的交流了解到，对于梯形的特征“只有一组对边平行的四边形是梯形”的认识，学生大都停留在一些比较标准的图形的认识上，如图1所示。 如果图形稍微变化一下，哪些图形是梯形，学生就很难分辨出来了，在这种教学情形下，教师要善于提供关于梯形的多种图形的变化图（如图2）。

图1

图2

引导学生仔细观察，并且对照梯形的特征引导学生去比较，去鉴别，如此一来，从静态的图形到变化的图形，不仅改变了学生常规的思想认识，使学生学会了全方位看待事物的变化，加深了学生对梯形本质特征的认识，使学生在经历各种图形的变化中，有效地发展学生的空间观念，提升教学效果。

从上述教学案例可以看出，在梯形认识的教学中，多数教师往往爱采取一些标准的范例或者静态的图形让学生去学习，在某种程度上，制约了学生对梯形在不同轨迹或者不同变化中的认识。因此，在实际教学中，教师要善于引导学生在多种形态图形的变化中，在学生的具体观察中，找出其特征，从而为学生空间观念的发展奠定基础。

（二）加强操作，充分感知，促进空间观念的形成

①操作是探索图形特征的有效手段。

②操作能够验证由观察所产生的猜想。

③操作可以加深对图形特征及性质的理解

在操作的过程中，学生通过剪一剪、画一画、垒一垒、量一量、比一比等活动去感知图形的特征，在这个过程当中学生能对图形的本质特征有更加深刻的感受。在动手操作中促进学生去思考，促进学生去想象。

例如，教学圆柱的认识时，在学生掌握了圆柱的各部分名称这之后，还应该开展以下活动进一步认识圆柱：

第一，从不同的角度观察圆柱，分析从不同角度分别看到什么样的结果。从上面看，看到了圆，从侧面看，看到了长方形。

第二，剪开圆柱的侧面，想象剪开后的图形是什么图形？

如果沿高剪，可能得到什么图形，如果不沿高剪，剪开后又会得到什么图形，这时老师们一定要切记，别拿起剪刀就剪，剪之前先让学生想象一下，剪下这刀会出现什么情况，这是你的想象，真的是这样吗，请试一试，然后再展开。别小看这样一个程序，这是学生形成空间观念的有效途径。

第三，把圆柱形萝卜切割成两部分，截面是什么形状？

让学生动手试，可能会出现以下的几种情况：

方法一：沿水平方向横切一刀，截面是一个圆形。（图1）

方法二：沿垂直方向纵切一刀，截面是一个长方形。（图2）

方法三：沿侧面斜切一刀，截面是大小不一的椭圆形。（图3）

方法四：从底面向侧面斜切一刀，截面是如图4所示的图形。

方法五：从上底面斜切一刀到下底面，截面是如图5所示的图形。等等