小学生数学空间思维能力培养对策

■福建省龙岩市武平县实验小学 王雄名

教师在知识讲授过程中开展空间思维能力培养活动，不仅可以增强学生自主思考、深度思考的意识，使其掌握高效理解抽象知识的方法，还能借此培养他们知识关联生活的意识，使其结合生活经验将平面信息拓展为空间画面，从而提升空间思维认知能力。对此，为了更好地达成上述目标，本文从教学改进视角出发，阐述提高学生空间思维能力的具体策略。

一、培养学生数学空间思维能力面临的困难

（一）学生缺乏自主思考意识

空间思维是一种较为抽象的认知思维，相较于直观思维而言具有一定的建立难度，这意味着学生要想形成良好的空间思维能力，需要对所看到的信息进行深入思考和抽象转化。然而，对小学阶段的学生来说，他们正处于学习方法逐步探索与建立的时期，学习习惯也处于逐渐养成阶段，还没能形成较强的自主学习意识，未能全面掌握知识抽象化理解的方法，同时缺乏独立思考能力，因此难以对所看到的数学知识进行更有效的自主分析，从而阻碍了空间思维能力的发展。对此，为了解决这一问题，教师要合理增强空间思维培养活动的趣味性，利用各种有趣的教学手段点燃学生主动思考的热情，使其在知识探究过程中掌握抽象思考的方法，从而促进空间思维的形成。

（二）学生具有较大的差异特征

由于学生的生活环境不同、学习经验不同、个人智力发展情况不同，因此逐渐形成差异化的数学认知能力，这要求教师在培养学生空间思维能力时不能沿用传统的单一化、模式化、注入式的教学方法，而是要根据学生真实学情设计难易程度不同的思维启发任务。在以往的教学模式中，教师通常会利用统一的教学资料开展授课活动，这使得学困生难以快速理解抽象的知识，阻碍了空间思维的发展，而学优生觉得过于简单，难以得到空间思维能力的提升。由此可见，教师要想改善能力培养效果，需要科学设计层次化的教学活动，让班级各层级学生在认知氛围内得到空间思维能力的训练。

（三）学生难以结合生活思考

空间思维能力培养与现实生活之间有着十分密切的联系，学生要想将平面思维拓展为空间思维，需要进一步加深对立体图形和立体事物的认识，让所见画面在脑海中形成具有前景和后景的立体画面效果。而这一效果的产生需要学生具备一定的生活经验，知道平面图形与立体图形之间的区别，了解立体图形和立体画面的特点，这样才能将平面思维进行精准转化。然而，小学阶段的学生缺乏知识联系生活的意识，缺乏立体事物思辨能力，难以将看到的数学信息联想成生活化的事物，阻碍了空间思维能力的发展。对此，教师要多开展一些生活化的教学活动，使学生在实景探究和实践体验过程中形成良好的空间思维，提升空间思维运用能力。

二、小学数学培养学生空间思维能力的原则

（一）思维引导原则

由于空间思维的形成具有一定的难度，因此，教师要遵循思维引导原则，激活学生的主观能动性，引导他们对数学知识进行发散性思考，使其结合各种立体事物和立体场景分析数学问题，让学生在潜移默化的思维引导中逐渐建立空间思维，形成从立体视角理解数学知识的意识，从而提升思维培养效果。

（二）以生为本原则

数学教师要遵循以生为本原则，设计难度不同、层次不同的空间思维培养活动，一方面可以增强学困生自主探究的信心，降低层级空间思维启发任务的难度，让学困生快速理解单元知识；另一方面，能够满足学优生思维与能力拓展发展的需求，使其掌握更复杂的数学知识，形成更强的空间思维能力。

（三）生活实践原则

简单的理论讲解难以让学生快速建立空间思维。对此，数学教师要遵循生活实践原则，结合日常事物或生活场景开展实践体验类活动，让学生通过动手操作、亲身体验等活动形成良好的空间观念，掌握平面思维与立体思维转化技巧，在快速完成自主学习任务的同时，提升空间思维能力。

三、小学数学开展空间思维能力培养的具体措施

（一）融入趣味元素，启发学生空间思维

在思维能力培养的过程中，教师要利用富有趣味性的授课活动激活学生的主观能动性，转变他们对数学课程的看法，使其积极主动地参与思维启发活动，在独立思考、自主分析的过程中逐渐建立正确的空间认知观念，初步形成一定的空间思维能力。比如，教师可以借助多媒体设备开展抢答游戏活动，利用游戏竞争机制激发学生自主思考的积极性，运用信息技术营造身临其境的立体化探究环境，借此引发学生的联想思考，使其在沉浸式的体验中建立较强的空间思维。

以人教版小学数学六年级上册第二单元“位置与方向（二）”课程为例，为了快速激发学生自主探索“位置与方向”知识的兴趣，教师可以利用3D 地图和投影仪构建立体地图探索情境，让学生在沉浸式的学习环境中探究描述物体方位和距离的方法。首先，教师借助投影仪投影3D 地图，将班级变成某个城市的立体区域环境。在此环境中，学生可以看到地图中的某些建筑物落在班级相应的点位上，而且点与点显示了具体的距离数值。其次，教师可以结合立体画面设计抢答问题，如博物馆与学校之间是怎样的位置关系？学校到市体育馆的距离是多少千米？对此，学生要快速找到问题中的相应点位，根据提示信息进行抢答。此项活动既可以提高学生自主思考的兴趣，又能让他们在沉浸式的环境中得到空间思维启发，进而加深对位置与方向知识的认识。

（二）结合实际学情，分层培养空间思维

数学教师要想快速提高班级整体的空间思维能力，需要根据每名学生的智力发展情况和实际学习能力创建层次化的思维培养教学活动。比如，教师可以依据真实学情将班级学生分为基础、一般、较高三个学习层级，再结合单元教学内容设计与各层级最近发展区相适应的知识探究任务，这样既可以减轻学困生的数学学习压力，又能使各层级学生通过完成与之相符的学习任务提升个人空间思维能力，进而提高班级整体思维培养效果。

以人教版六年级数学上册第二单元“位置与方向（二）”课程为例，教师可以针对基础、一般、较高三个层级布置难易程度不同的“位置与方向”探知任务。例如，对基础层级学生，教师可以让他们结合班级场景描述某两个点的方向和距离，体会各位置的空间距离，初步形成空间思维；对一般层级的学生，教师可以设计3D地图描述活动，让学生观察立体地图，想象各建筑物之间的方位关系，描述某两个建筑物的位置与距离，初步建立空间观念；针对较高层级学生，教师可以结合实际场景开展地图绘制活动，在此项活动中，学生需要将班级想象成生活场景，每个桌椅表示不同的建筑物，然后结合生活经验和地图提示信息，绘制简单的路线图。比如，描绘从学校到市图书馆的路线图，标出两个建筑的坐标位置，标明学校到图书馆的距离，在初步感受坐标的同时，提升空间思维转化能力。学生通过完成难度不同、内容不同的学习任务，既可以降低自主认知压力，增强数学探知信心，又能在生活化任务完成过程中形成良好的空间观念，提升空间思维合理运用水平。

（三）引导实践探知，提高空间思维能力

在空间思维能力培养过程中，要想进一步增强课程教学的实用性，教师需要结合现实生活开展多样化的实践活动，让学生研究真实的事物、探究生活场景，借此增强其知识与生活关联的意识，提高空间思维高效运用的能力。

1.开展互动推理活动。

要想降低空间思维培养难度，数学教师可以利用数形结合思想开展推理解答活动，引导学生运用空间思维将数转化为形，将形转化成数，以拓展其数学解题思路，借此提高他们的空间思维能力。比如，面对复杂的数学问题，教师可以指导学生深入研究各要素之间的联系，找寻其中的数量关系，同时结合以往的图形认知经验，探究数字与图形之间的对应关系，并将抽象的代数问题与直观的几何问题进行灵活转化，从而使学生运用数形结合思想快速解答问题，借此提升他们的推理认知能力。

以六年级数学上册（人教版）第八单元“数学广角——数与形”课程为例，本单元围绕“数形转化”展开，针对代数问题，学生需要将其转化为直观的图形问题，而图形问题则需要用代数知识解答。对此，在教学过程中，教师要引导学生运用数形思维、空间思维进行问题推理。例如，教师将班级桌椅拼成多种样式，如图1 所示，让学生推理4 张课桌可以坐几个人？n 张桌子坐几人？对此，学生需要将班级场景转化为平面图形，探究图中各元素之间的关系，找寻数的规律，再根据规律进行推理，并计算出最终结果。

再如，教师提出代数问题：五名学生参加跳棋比赛，每两人之间要下一盘棋，问一共需要进行多少场比赛？对此，学生可以用水杯代替人，用皮筋连接每场比赛的参赛者，根据现实场景画出平面图形，最终推导出比赛的次数。学生参与数形转化活动能够有效提高抽象思维能力、数形思维能力、空间思维能力以及推理思维能力，从而提高解题效率。

2.开展动手操作活动。

教师可以利用实际物体创建动手实操活动，让学生测量真实物体中各图形要素的数值，如图形边长、图形高度、图形角度、图形直径等，然后让他们根据测量数值制作相应的图形，并求出图形的周长和面积。此项活动不仅可以训练学生实物测量和图形制作能力，还能借此加深他们对空间物体形状和大小的认识，使其形成良好的空间思维能力，提高空间思维与平面思维灵活转化的水平，进而改善数学图形知识学习效果。

以人教版数学教材六年级上册第五单元“圆”课程教学为例，教师可以利用圆形钟表、小花盆、镜子、盘子、体重秤、汽车模型等生活物品开展圆形测量、制作与计算活动。首先，学生根据自己的喜好选择物品，选中同一物品的学生组成一个小组。其次，各小组找寻立体物品上的圆形，如小花盆的盆底与盆口都是圆形、钟表表盘是圆形、汽车模型的轮胎是圆形。再次，各小组在纸上画出上述图形的等比例圆形，同时求出圆的周长和面积。在此过程中，各小组可以采用多种方式画圆。比如，有的小组将盘子扣在纸上，沿着盘子边线画圆，有的小组测量体重秤表面圆形的半径，用圆规画圆，还有的小组用直尺测量镜子的直径，通过作十字线的方法画圆。最后，各小组根据圆的半径、直径数值计算出圆形物品的周长和面积。学生参与圆形绘制与计算实操活动，既可以加深对圆形知识的记忆，提高数学运算能力，还能得到空间思维的发展。

3.开展生活实践活动。

要想帮助学生形成较强的空间思维运用能力，教师可以结合现实生活场景开展实践活动。在此类活动中，教师要引导学生观察日常生活中的立体事物，如生活摆件、生活场所、立体建筑等，然后引导他们根据要求完成与之相关的平面图形任务。在此过程中，学生要结合生活经验将平面图形转化为立体图形，运用空间思维思考图形问题解决方法，再将所得结果应用于现实场景，完成数学知识生活化实践任务，提升空间思维灵活运用能力。

以人教版数学六年级上册第五单元“确定起跑线”课程教学为例，教师可以利用学校体育场布置操场测量和起跑线确定任务，以此来训练学生空间思维运用能力。首先，教师提供一幅学校体育场跑道的平面示意图，让学生初步了解跑道的结构，然后结合示意图实地测量跑道的长度，计算各跑道直径、周长等数值，确定每条跑道的起跑线。其次，在实践过程中，学生可以自行分成多个小组，每个小组测量一条跑道，记录直线跑道和半圆形跑道的长度，并将测量结果进行汇总，运用圆的周长公式计算每条跑道两个半圆的长度，再将周长与两条直线跑道长度相加，得出每条跑道的全长数值。最后，学生结合测量经验将跑道示意图想象成立体画面，分析体育场结构，算出相邻跑道起跑线的相差值，从而确定每条跑道的起跑线。学生参与“起跑线确定”生活实践活动，既可以提高测量能力和运算能力，又能形成较强的平面思维与空间思维转化能力，进而提升解决数学实际问题的水平。

四、结语

综上所述，教师要想改善空间思维能力培养效果，需要先了解当前数学教学面临的各种困难，找到根本原因，再思考针对性的解决办法，开展更有价值的启发性、生活化、实践类的思维培养活动，让各层级学生都能得到有效的空间思维训练，进而形成良好的空间思维能力，提升数学多元化探知质量。