挖掘“图形”本质 凸显“运动”变化——由《图形的旋转》两次教学设计带来的思考

周华红

（句容市华阳中心小学，江苏 句容 212400）

一、初步感知，《图形的旋转》的案例设计

（一）教材和学情分析

本节课是苏教版四年级下册第八单元《对称、平移和旋转》的第三课时图形的旋转，这部分内容主要教学在方格纸上把一个简单图形按顺时针或逆时针方向旋转90°。教材例题联系日常生活中的收费站道口的转杆打开和关闭的过程，分别教学顺时针和逆时针旋转，转杆打开和关闭，从这种现象本身能比较清楚地看出旋转的中心、方向和角度这三个关键要素，有助于学生进一步体会图形旋转的特征。考虑到教学的难点，教材精心选择有60°角的直角三角形作为操作对象，再通过动手时间实践积累经验，既练习了在方格纸上旋转图形的方法，又为学生在后续学习中探索平面图形的面积公式作了初步的准备。

（二）教学设计片段

片段一：准备性学习

1.从生活中找一找哪些物体的运动方式属于旋转现象。

2.在方格纸上尝试画一条线段或图形的旋转，并说一说是怎样旋转的。

片段二：探究性学习

1.实物感知，研究线段的旋转

（1）出示例1情境图（见教材）。

汽车进入小区大门，转杆打开、关闭时是怎样运动的？先用手势比划，再说一说。

（2）仔细观察并想象转杆打开和关闭的过程，转杆旋转有什么相同和不同的地方？

（3）出示钟面，转杆打开与关闭，哪一种与时针的旋转方向相同？介绍顺时针旋转、逆时针旋转。

（4）你能描述转杆打开和关闭时的旋转方向和角度吗？

（5）小结：通过刚才的学习我们知道了一个图形围绕一个中心点按一定的方向旋转一定的度数就形成了旋转。

2.实践操作，研究面的旋转

（1）出示例2（见教材）。

①说说旋转90度你是怎样理解的？②先想象一下旋转后的位置吗？③在方格纸上把三角形绕A点旋转90度。

（2）画一画：把三角形绕A点旋转90度后的图形画下来。学生操作，组织交流。

片段三：延展性学习

1.基本应用

（1）旋转长方形：如果把这个长方形绕B点逆时针旋转90度，你能想象出旋转后的图形吗？

（2）旋转三角形：要将这个三角形绕O点顺时针旋转90度，画出旋转后的图形。

2.拓展应用

把三角形绕A点顺时针连续三次旋转90°，它的运动轨迹会是怎样的呢？

3.综合应用

谈话：其实今天学习的旋转和我们前面学过的对称平移在我们的生活中无处不在，下面我们一起去欣赏由它们构成的多姿多彩的生活。（课件播放）

（三）团队评价

1.主要优点

（1）利用信息技术的优势为学生创设生动、直观、形象、快捷的学习情境，使学生乐于参与数学活动，较好地完成了教学任务。

（2）注重环节的衔接，细节处理比较到位。在设计中，注重引导学生进行比较，体会图形旋转前后之间的变化。

（3）能正视学生的错误，善于变“错”为宝，合理利用错误资源，在练习过程中引导学生自我判断纠错。

2.商榷之处

（1）在准备性学习阶段的要求比较细碎而且偏高。在第二块探究性学习对例1的小结中提到“一个图形围绕一个中心点按一定的方向旋转一定的度数就形成了旋转”。我们认为，第一：语言偏于理性，超出了四年级学生理解的能力，第二：“一个中心点”说法有待商榷（旋转是按一个定点旋转，不是中心点）。

（2）从对学情的分析来看，学生的学习能力已经比较强了，在基本应用环节中，长方形旋转后图形的画法指导是可以放手给学生自主交流。同时根据已有的教学经验，对于“先确定哪条边的位置和格数”这个问题，我们的意见是，第一：学生的空间注意力停留在长方形的整体上，不需要教师再次提醒将注意力关注在长方形的边上；第二：先确定的边有两种选择，不是单一的，所以这样的提问欠妥当。

二、再次感悟，《图形的旋转》的意义建构

（一）我们的疑问

（1）旋转的定义、旋转的三要素是让学生体会到还是用语言概括出来？

（2）教学中是教师起主导作用要求学生画旋转图形，还是以学生为主体感受到画出旋转图形的必要？

（3）在旋转的过程中是由点、线、面结合分层教学，还是从整体出发学生直接尝试图形的旋转？

（二）我们的思考

我们对原来的教学设计和课件重新进行了整合，努力做到四个关注，关注过程：感受生活原型→探究知识形成；关注发展：技能训练→思维提升；关注情感：积累经验→体验成功；关注整合：教材资源→生成资源。

（三）我们的设计

片段一：复习导入

在三年级的时候我们对平移和旋转已经有了一定的研究，你能说说在日常生活中你都见过哪些旋转现象。老师这儿带来了一个表，仔细看看这个表的指针发生了什么运动？

片段二：感受、体会、操作图形的旋转

1.学生初步感知

在我们的身边有许多美丽的图形也都是利用旋转制作出来的。下面，让我们一起来欣赏两个图形的运动过程，看看它们之间有什么相同点，又有哪些不同之处？（课件演示）

相同点：都是由一个简单的图形绕着一点顺时针方向旋转而得到的。

不同点：所选用的简单图形不同。一个用的是椭圆形，一个用的是正六边形。

2.由简单到复杂

出示大风车标志，你认为它是怎样绘制出来的？

利用学具袋中的基本图形1在方格纸上自己动手绘制一个《大风车剧场》的标志。请一位同学到前面的展台上演示自己的操作方法。

3.由复杂到简单（分析复杂图形的形成过程）

其实在我们身边还有很多的物品和图案也都是通过对一个简单的图形进行旋转而制作出来的。下面就让我们一起来看一看，分别说说由什么图形怎样旋转而成的。

片段三：小组合作设计美丽的图形

1.做一回设计师

设计要求

（1）每人从学具袋中任选一个图形作为基本图形。

（2）以这个图形的一个顶点为旋转点，使这个图形在方格纸上依次旋转90°得到一组新的图形。

（3）用水彩笔把你设计的新图形在方格纸上画出来。

2.展示学生的杰作

先让其他同学猜想这个图形的绘制方法，然后再由创作者本人点评。

三、系统定位，《图形的运动》的价值追问

（一）概念的理解

《图形的旋转》是《图形的运动》一个内容，而《图形的运动》还包括平移、旋转和对称。学习“图形的运动”的主要目的是引导学生从运动变化的角度去探索和认识空间与图形，发展学生的空间观念。

对于这部分内容，小学生通过操作活动直观感受到，平移就是沿着一定的方向移动了一定的距离；旋转就是绕一个点转动一定的角度。对于小学生就够了，但是作为老师，这样还是不行的，我们还要弄清它们的基本特征和构成要素。无论平移还是旋转运动，我们关注的是其运动过程，也就是说要看这个图形是经过一个什么样的过程运动到另一个位置的。

（二）目标的把握

在课程标准的每一个学段对《图形的运动》都有具体的要求。从整体上看，整个小学阶段都只是初步认识图形的运动，都不要求对三种运动做出一般化的描述，更不要求给出定义。具体目标可概括为：积累感性认识，形成初步表象，其外显的表现就是“能识别”“会画图”，离定性的认识、定量的研究还有一定距离。因此，学习的主要方式是结合实例，通过观察与动手操作来进行，而且还规定了画图的行为条件“在方格纸上”。两个阶段的学习目标，呈现螺旋上升式的递进，但递进又是细微的。

（三）学习的价值

学习这部分内容的价值主要有两方面：第一，现实生活中存在着大量的“图形的运动”的现象，希望提供给学生一种数学的眼光，去认识和把握这些现象。第二，需要特别强调的是，运动对刻画图形的价值。现在很多几何主要研究的就是运动下的不变量。比如小学主要接触的是全等运动，研究的是在全等运动下不变的东西，这时我们把能够重合的图形看成是一样的。

四、多维互动，《图形的运动》的策略探寻

（一）选取典型例子，感知图形运动的现象

教学图形运动时，联系现实生活，由观察实例切入教学。这一教学策略，符合儿童的思维特点和这部分内容的教学定位。生活中有许多物体的运动可以看作平移或旋转。事实上，正是由于学生在生活中或多或少地接触过平移或旋转的现象，他们认识图形的平移或旋转才有了可靠的基础。但另一方面，生活中的平移或旋转现象，并不是数学意义上的平移或旋转。

我们来分析下面三种不同的教学活动设计。

活动一：请学生表演健美操的走步与转身动作，作为平移、旋转的观察例子，一人表演，众人观察；

活动二：让学生自己用各种动作表示平移、旋转，同桌互相表演，再全班交流；

活动三：让学生用铅笔头表示交通工具在方格纸上平移或旋转。

教学实践表明，三种活动都富有童趣，都能激起学生的学习热情，后两种活动还做到了人人参与。差异表现在：

实施活动一时，学生对健美操走步时的跳跃现象产生了质疑。争论后形成的共识是走步才是平移，但实质上跳跃与走步在这里并没有本质上的区别。

实施活动二时，学生大多数能够自觉区分移动与转动，但平移与旋转的要素显示不明显，甚至似是而非。如不少学生以为旋转就是转圈。

实施活动三时，平移与旋转的要点反映得比较清楚。特别是旋转，经过讨论，学生在教师指点下得到了以三种不同的旋转中心（铅笔尖、铅笔尾与铅笔中点），进行旋转。

因此，从尽可能地接近数学概念的本质来看，活动三更具有数学的典型意义，它有利于我们避开干扰，把学生的注意力集中到平移与旋转运动的数学意义上来。

（二）重视操作活动，体会图形运动的特征

加强学生的操作活动，也是提高图形运动教学成效的一条重要策略。首先，这一教学策略迎合了小学生好动的年龄特征，把“好动”引导到数学学习上来。其次，它又切合了教学内容的特点，因为小学生主要是从运动角度去认识平移与旋转的。

教学中除了用好教材提供的一系列活动，如折纸、剪纸，拉、转、拼等之外，教师还可以根据学生的特点，自行设计一些活动。例如，让学生用橡皮表示小乌龟，在课桌上按指令移动，体验平移的特点。又如，让学生站立并伸直右臂，向左转、向右转，获得逆时针旋转90度、顺时针旋转90度的切身感受。再比如，让学生亲自照镜子，通过观察镜子内外人的位置的关系感悟镜面对称的特点。

当然，操作还应该与适当的想象相结合。低年级可以先操作然后再去回想运动的过程，到了高年级可以先去想象，然后再去操作，然后再回想，体会出运动的特征。

（三）利用已有经验，探索图形运动的方法

在方格纸上画图，是一种特殊的操作活动，它在图形运动初步认识的教学过程中，具有不可或缺的作用。因为学会画图是学生必须达成的学习目标，同时它又是反映学生是否理解有关概念，掌握有关特征的表现形式与检测手段。

例如，教学在方格纸上画出一个图形的另一半，使它成为一个轴对称图形，可以先让学生观察方格纸上的轴对称图形，分析每一组对应点与对称轴的关系。找出规律之后，再让学生独立尝试把图画完整。课堂上可以通过同学间的交流，让他们自己总结画轴对称图形的经验，得出较为合理的步骤：先定顶点→再连线成形。

要具体指导在方格纸上把一个图形进行平移的方法。在方格纸上平移图形时，平移的方向比较容易判断，但平移的距离却常常容易出错，而且学生画出的平移后的图形也常常不能与原图形全等。怎样突破这一教学难点？指导具体的平移方法是关键。第一，选点。也就是在原图形上选择几个能决定图形形状和大小的点。第二，移点。也就是按要求把选择的点向规定的方向平移规定的格数。第三，连点成形。上述三个步骤既便于学生理解操作，又与平移运动的本质特征相一致。但教学时，应启发学生先主动尝试，在积累了一些操作经验后，再逐步归纳出操作的步骤和要领。

第二学段，教学在方格纸上画旋转90°的图形时，可以先让学生用学具放在方格纸上，按要求转一转，再画下来。然后讨论两条边转动了哪里，由此逐步引出画图步骤。之所以先“转”，再“画”，是由于动手旋转学具比画图容易。学生通过操作，看清楚了旋转后图形的位置，再来讨论怎样画，就比较容易找到画图的方法。

（四）结合思维训练，加强图形运动的建模

在让学生观察生活中的对称、平移、旋转现象时，要注意引导他们忽略一些无关紧要的细节，着重从图形运动的角度去观察、去思考。

例如，观察对称现象时，常常使用天安门、蝴蝶等照片。就实物而言，它们除了关于直线的对称，还有其他的对称，因此，有必要把它们简化、抽象成图案（平面图形），再来对折、研究。对事物的简化与抽象也是数学建模的第一步，这样既有利于学生感知轴对称图形的特点，也有利于培养学生的数学抽象概括能力。

此外，在观察生活中的平移或旋转现象时，要引导学生着眼于整体，不要被一些细节所纠缠。如火车在一段平直的轨道上行进的过程，可以看作是平移。但如果考虑到车轮的滚动，整个火车的运动就不那么简单了。为了避免学生误解，教学时可以提醒学生关注事物的整体，也可以强调指出：火车车身的运动可以看作平移。可见，舍去一些与研究主题无关的非本质属性，既是一种能力的培养，也是一种避免无谓纠缠的教学策略。

（五）挖掘有利因素，突出图形运动的价值

学习图形与运动内容的一个重要目的是使学生运用数学的眼光看待现实世界，因此，教学中应鼓励学生从运动的角度欣赏图形，设计图案。例如，在生活中随处可见的美丽图案，学生在观察这些图案时，将发现其中包含的熟悉的图形；将运用数学的眼光分析图案的组成，如是否运用了运动；将欣赏这些各具特色的图案，发现其中蕴涵的对称美、和谐美、简明美；将以此为启发，发挥自己的个性和创造力，亲自动手设计图案以灵活运用所学知识和技能，并从中体会创造的艰辛与乐趣。

[1]王林.小学数学课程标准研究与实践[M].南京：江苏教育出版社，2011（12）.

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