小学数学教学中空间观念的培养

【摘要】空间观念作为小学数学阶段核心素养之一，在教育改革背景下受到广泛关注。帮助学生在小学期间建立良好的空间观念，可以使其牢固掌握图形与几何部分的知识内容，对学生后续学习产生积极影响。文章从小学数学教学中空间观念的培养意义出发，利用创设情境、观察操作、语言描述、感受思想等方式，探讨小学数学教学中空间观念的培养策略，以期开创小学数学教学新局面。

【关键词】小学数学；空间观念；培养策略

《义务教育数学课程标准（2022年版）》中围绕立德树人根本任务，对核心素养具体内涵做出阐述：“小学阶段，核心素养主要表现为：数感、量感、符号意识、运算能力、几何直观、空间观念、推理意识、数据意识、模型意识、应用意识、创新意识。”空间观念作为核心素养中的关键内容，有助于学生理解现实生活中空间物体的形态与结构，是形成空间想象力的经验基础。在素质教育背景下，教师需要更新教学理念，关注对学生空间观念的培养，利用有效教学手段渗透核心素养，帮助学生在课堂学习中获得深层发展，为后续参与初中阶段的数学学习奠定基础。

一、小学数学教学中空间观念的培养意义

空间观念的建立是在学生不断感知、体验的基础上，随着学生自身数学经验的积累而形成的。数学是研究数量关系和空间形式的科学。空间观念是数学核心素养中不可缺少的组成部分，也是学生学习数学必备的基本技能。教师既要让学生懂得运用公式、理解概念的本质，也要让学生建立空间观念。在小学阶段，培养学生的空间观念对学生发展具有重要意义。

（一）契合教育改革要求，有助于学生核心素养发展

新课标中对“空间观念”这一名词做出了细致的解释，并将其列入核心素养范畴中，要求教师开展以培育学生核心素养为目标的教学活动。落实空间观念的培养，与新课标背景下倡导的素质教育理念相吻合，是帮助学生认识现实世界空间形式的重要手段［1］。学生在空间观念的学习中，能够更好地发展创造性思维与想象能力，在提高数学应用水平的基础上，更好地理解与表达周围世界。久而久之，当学生具备一定空间观念后，将有效提高自身学习效能，在潜移默化中形成并发展核心素养，最终实现素质教育的根本目标，突出学科育人宗旨。

（二）提高数学教学的趣味性，增强学生学习兴趣

作为物质存在的基本客观形式，空间概念是充分表达物质存在的重要信息［2］。全面提升学生空间观念，将有效实现提升学生数学综合学习水平的教育目标。与传统教学方式不同的是，在培养学生空间观念的课堂中，教师要积极探寻有效的教学方法，依据空间观念的表现形式为学生设计更为生动的课堂。学生在学习中，通过动手操作、观察生活等方式，能够顺利地掌握图形的识别、理解，图形间的转化以及图形的位置关系，进一步感受数学学习与实际生活的联系，增强对数学学习的兴趣。

二、小学数学教学中空间观念的培养策略

在教育改革背景下，教师要善于从学生思维特点出发，结合教材要求，合理设计教学活动，帮助学生深入认识和了解几何世界，逐步建立空间观念。考虑到小学阶段的学生是初次接触图形学习，空间观念的建立较为困难，因此，教师可以采用创设情境、观察操作等方式，优化教学方法，提高教学活动有效性。

（一）创设情境，在生活中构建空间观念

小学阶段的图形学习大多来源于生活，与学生的生活实际具有千丝万缕的联系。为保障教学质量，教师恰好可以运用这种联系，激发学生对几何知识的学习兴趣，将教学根植于真实的生活中，由此帮助学生建立空间观念。教师可以通过情境创设的方式，借助信息技术手段，通过动画、视频、图片等立体化的方式再现生活场景，唤醒学生生活经验，建立生活与数学学习之间的联系，启发学生通过对情境现象的观察与分析，挖掘数学元素，参与讨论。熟悉的生活场景既能吸引学生的注意力，提高学生学习兴趣，同时也能降低知识难度，避免学生产生学习压力。

例如，教师在教授人教版二年级下册“图形的运动（一）”时，通过对教材内容的整理确定这节课的教学目标：能够在实际情境中，辨认出生活中的平移、旋转和轴对称现象，直观感知平移、旋转和轴对称的特征，建立空间观念。围绕目标要求，教师在教学活动开始前创设情境：“春天到了，万物复苏，王老师带着同学们去草坪上放风筝，他为大家精心设计了几款风筝纹样，邀请同学们自主选择……”这样，教师在导入环节创设生活化的故事情境，可以有效地吸引学生对情境的关注。随着情境的描述，教师借助信息技术手段向学生呈现风筝图片，启发学生通过观察的方式分析图片中的风筝纹样都有哪些特点。在这一环节中，大部分学生都能快速找出答案，表示风筝纹样的大小一样，并且左右两边是相同的。基于学生反馈，教师引出轴对称定义，并引导学生规范数学语言。在此基础上，教师鼓励学生尝试在班级内寻找轴对称图形，由此驱动学生进一步探索轴对称图形的特点，逐渐形成空间观念。

（二）观察操作，在想象中强化空间观念

小学阶段的学生以直观思维为主，即对事物的理解与感受大多来自观察、实践［3］。基于对学生思维特点的考量，教师可以通过指导学生动手操作的方式来培养学生的空间观念。具体来说，教师要将观察与想象相结合，先驱动学生对图形进行观察，在了解图形特点的基础上，再通过动手操作的方式进行验证。这样，在动手动脑学习数学的过程中，学生可以更好地通过直观感知、抽象想象发展空间观念，在观察中感知、在操作中验证，进一步感受数学学习的趣味性。

例如，教师在教授人教版五年级下册“长方体和正方体”时，带领学生通过观察、触摸的方式对两种图形的特征进行总结。在讲解“体积和体积单位”部分知识的过程中，大部分学生对教师所描述的定义理解存在问题。为此，教师可以借助“乌鸦喝水”这一寓言故事作为辅助进行讲解。教师准备两个同样大小的空杯子，将其中一杯装满水，取一块小石头放进空杯子里，再将第一杯中的水倒进这个杯子里，引导学生观察其中变化。通过观察，学生发现石头占了一部分的空间，因而杯子中的水无法全部顺利地转移到另一个杯子中。借此机会，教师还可以鼓励学生动手操作，分别尝试将不同大小的石头放入杯中，观察水位变化情况，继而了解到“物体所占空间的大小叫作物体的体积”这一概念，使得原本抽象的知识概念变得更加具体，为学习长方体和正方体体积公式奠定基础。

（三）语言描述，在表达中外化空间观念

新课标要求学生通过学习掌握运用数学语言描述现实生活的方法。在培养学生空间观念的课堂中，部分学生存在语言表达能力不足的情况，具体表现为无法顺利用语言描述图形特征、判断物体运动过程等［4］。对此，教师可以通过活动的设计来引导学生进行表达，激发学生的表达兴趣。比如，教师可以根据教学主题设计游戏活动，让学生在做游戏的同时乐于表达自己的想法，学会如何运用图形知识解决问题。这样不仅能提高教学活动的有效性，同时还能使学生数学语言规范化，促使空间观念在学生心中“生根发芽”。

例如，教师在教授人教版四年级下册“观察物体（二）”时，在班级内组织了一场名为“我说你拼”的游戏活动。在活动中，教师根据学生的座位顺序进行分组，邀请同桌之间共同合作完成任务。首先，教师为“说”的学生提供立体图形的图片信息（如图1）。学生需要在脑海中构建立体图形的基本范式，然后运用数学语言将信息传递给同伴，指导其用教具顺利完成拼接工作。基于图片信息，负责“说”的学生要从前面、上面以及左面阐述图形的特征，如“从前面看由两个并列的正方形组成”“从上面看由三个并列的正方形组成，且第二个正方形上方还有一个正方形”。在学生表达的过程中，教师需要认真聆听，并就其在表达过程中存在的问题进行分析，引导他们做出调整。游戏中，用时最短且正确拼出立体图形的小组即为获胜。后续，教师还可以鼓励学生分享游戏经验，进一步强化学生的语言表达及空间想象能力。

（四）感受思想，在理解中深化空间观念

1.构建合作学习，渗透分类思想

合作学习是教育改革背景下大力倡导的一种新型教学方式。发展学生空间观念不仅要让学生学会如何区别图形、了解图形特征，同时还要启发学生利用所学知识解决问题。为避免学生在学习中产生厌学情绪，提高课堂教学活动的有效性，教师可以采用合作学习的方式，引导学生以小组为单位，对知识内容进行分类，使他们在交流与分享中积累经验，逐步形成空间观念。

例如，在教授人教版四年级上册“角的度量”时，为了帮助学生更好地认识角、了解不同角度所代表的含义，教师可以在班级内组织合作活动，将学生分为五大小组，并为每组分配任务，引导他们分别探究锐角、直角、钝角、平角及周角的特征，并在班级内进行分享，思考角度的划分是按照什么样的标准进行的，总结讨论、合作与交流中发现的问题。比如，选择以“平角”为主题的小组，需要借助量角器与三角板等材料，尝试画一画、量一量，归纳平角的特点，即“一条射线绕它的端点旋转半周，形成的角叫作平角，1平角=180°”。在学生合作期间，教师还需要根据学生的表现情况适当进行提问，如：“教室中的哪些物体上有锐角？通过观察的方式确定这个角是直角是否可靠？”在各组顺利完成对角的分析后，教师再引导他们在班级内分享学习经验，整理三角形分类的基本标准，并按照从小到大的顺序对角度进行排列，使分类思想自然而然地渗透其中，帮助学生在这个过程中发展空间观念。合作学习过程可以充分凸显学生个体在学习活动中的重要作用，增强学生协作意识。

2.巧用几何画板，渗透转化思想

由于部分小学数学图形与几何知识抽象性较强，单纯依靠学生想象难以将其转化成具象的图形，因此教师可以结合实际情况灵活运用各种现代教育技术，以三维立体的方式帮助学生快速构建起良好的空间意识。随着科学技术的不断发展，信息技术逐渐地走入课堂当中，并对课程改革起到了重要的推动作用［5］。教师可以利用信息技术手段直观化、便捷化的优势，借助几何画板开展教学，指导学生通过对画面的观察理解图形之间的转化规律，继而发展空间观念，更好地深化对图形知识的理解。

例如，教师在教授人教版五年级上册“多边形的面积”时，从平行四边形面积的推导出发，利用方格纸向学生展示了面积之间的转化。但部分学生出现了难以理解其中的规律、无法顺利转化的情况。对此，教师借助几何画板向学生分享平行四边形图片，并启发学生观察图片内容，思考：平行四边形可以分割成哪两种图形？是否能够将平行四边形转化为长方形？在教师的启发下，学生尝试动手实践。接着，教师利用几何画板中的绘画工具进行操作，展示以下转化过程（见图2）。

直观的展示能够帮助学生迅速发现平行四边形转化为长方形后，长方形的长相当于平行四边形的底，宽则相当于高，类比长方形面积计算公式“长×宽”，平行四边形面积计算公式应为“底×高”，即S=ah。这样，学生进一步加深了对平行四边形面积的理解。后期，在学习梯形知识时，教师同样可以引导学生运用转化思想，推导其面积公式，使学生的空间观念在不断训练中得以巩固、提升。

结语

综上所述，在教育改革背景下，培育学生空间观念已成为小学阶段数学教学的重点任务。教师可以通过情境创设的方式，搭建学科知识与生活之间的桥梁，降低图形学习难度，引导学生在观察操作中夯实基础，建立空间观念，通过语言表述、解决相关问题等方式积累学习经验，牢牢把握数学之魂。

【参考文献】

［1］戴春株. 小学数学教学中学生空间观念的培养策略研究 ［J］. 数学学习与研究，2023（32）：47-49.

［2］吴建富. 小学数学教学中培养学生空间观念的实践 ［J］. 教育艺术，2023（10）：25-26.

［3］张雪芳. 小学数学教学中培养学生空间观念的策略优化 ［J］. 数学教学通讯，2023（22）：86-88.

［4］林汉英. 小学数学教学中培养学生空间观念的策略 ［J］. 学苑教育，2023（18）：17-18，21.

［5］张凤月. 小学数学教学中学生空间观念培养策略微探 ［J］. 新课程研究，2023（11）：129-131.

作者简介：王琳（1982—），男，甘肃省天水市张家川回族自治县马鹿镇马鹿中学。