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如何教好小学数学几何

2012-04-27

何谓“几何”?弗赖登塔尔认为,所谓几何就是把握空间,而这个空间对儿童来说,就是他们生活和运动的空间。因此,“几何”又称为“空间几何”,从严格意义上讲,空间几何主要就是研究事物的空间形式或关系的一门学科。我们首先要弄清楚,作为小学数学课程的空间几何,与作为数学科学的空间几何是有区别的:

1、作为数学科学的空间几何

(1)是一个完整的知识体系

(2)是一种论证几何,或称之为证明几何

(3)是存在于严密的公理体系之中的

2、作为小学数学课程的空间几何

(1)是几何学中最基础的部分

(2)是一种直观几何,或称之为经验几何、实验几何

(3)是存在于不太严密的局部组织之中的

明确了小学数学几何与数学课程几何的不同点之后,就要来研究究竟如何更加有效地进行小学数学的几何学习呢?下面分三个部分来具体谈一谈:

一、小学几何学习的基本分析

这部分内容又分三个知识点:

(一)、小学数学几何学习的基本内容:

也就是我们所说的“空间与图形”,具体内容有:简单几何形体的认识、变换(包括平移、旋转和对称等)、位置、图形测量、简单图形的周长、面积与体积的计算、方向的认识以及平面坐标的初步体验等。

(二)、小学数学几何学习的基本目标:(分两个方面表述)

1、从活动的特征表述

(1)能从实物的形状想像出几何图形,或由几何图形想像出实物的形状;

(2)能从较复杂的图形中分解出基本的图形,并能分析出其中的基本元素及其关系;

(3)能描述出实物或图形的运动和变化;

(4)能采用适当的方式描述物体间的位置关系,或能运用图形形象地描述问题,并利用直观来进行思考。

2、从内容的特征表述

(1)使学生获得有关线、角、简单平面图形和立体图形的知觉映象(空间表象)

(2)使学生能建立有关长度、面积或体积等的基本概念

(3)能够对不太远的物体间的方位、距离和大小有较正确的估计

(4)能从较复杂的图形中辨别有各种特征的图形

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(三)、小学数学几何学习的基本特点:(两点)

1、经验是儿童几何学习的起点

儿童的几何学习与成人(或更高年级学生)不同,他们不是以几何的公理体系为起点的,而是以已有的经验为起点的。儿童在玩各种积木或玩具的过程中,在选择和使用各种生活用具的过程中,在接触到的各种自然现象中,甚至于他们在玩类似“过家家”的游戏中,逐渐感觉到了各种用具在几何方面的特点。

2、操作是儿童构建空间表象的主要形式

儿童的几何不是论证几何,更多的是属于直观几何,而直观几何就是一种经验几何或实验几何,因此,儿童获得几何知识并形成空间观念,更多的是依靠他们的动手操作。儿童在这个过程中,是通过不断地尝试搭建、选择分类、组合分解等活动来增加自己的体验,积累自己的经验,丰富自己的想像的。

二、儿童形成空间观念的基本特征

发展儿童的空间观念是小学数学几何学习的基本价值。

所谓空间观念,就是指物体的形状、大小、位置、距离、方向等形象在人头脑中的映象,是空间知觉经过加工后所形成的表象。下面就结合实例从“思维发展”和“空间观念形成”两大方面具体谈谈“空间观念”。

(一)、儿童几何思维水平的发展:

1、水平0阶段(前认知阶段)

(1)直线和曲线(线能区分)

(2)正方形和平行四边形(面不能区分)

2、水平1阶段(直观化阶段)

(1)四边形和三角形(能从边的数量上去区分)

(2)正方形和菱形(不能从角的特征上去区分)

(3)长方形和长方体(不能区分面和体)

3、水平2阶段(描述/分析阶段)

(1)长方形、四边形、三角形(不同分类方法代表不同水平)

(2)长方形是特殊的平行四边形(对图形内在性质和特征不能区分)

4、水平3阶段(抽象/关联阶段)

(1)平行四边形剪拼成长方形

(2)三角形拼成平行四边形

(能通过动手操作将新知转化为旧知进行学习)

(3)长方形与长方体(能区分面和体)

(二)、儿童空间观念形成与发展的基本特征(三点)

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1、儿童空间想像力的发展

所谓的空间想像能力,就是指对客观事物的空间形式进行观察、分析、归纳和抽象的能力。

低年段儿童在学习空间图形时基本上是从认识“二维图形”开始的,但儿童积累的却是大量的“三维”的几何经验,他们在对“二维”图形的空间思考的过程中,往往就会依附相应的直观物体,比如让学生举例说说生活中有哪些物体的形状是长方形的?学生往往会举到诸如课桌之类的,很难抽象出桌面的形状才是长方形。甚至到了较高年级学习“圆的认识”时,还会受到直观物体“球”的干扰。

2、儿童形成空间观念的主要心理特点

(1)对直观的依赖较大

“闭合的区域”往往比“开放的区域”更为直观。如对三角形的性质理解可能会比对角的性质认识更容易;对周长的理解可能会比面积更容易。正如我们听到许多教师上《面积与面积单位》时,总是让学生通过自己的手的触摸来体验“面”的大小,并与周长作出对比,逐步获得对“面积”的理解。

(2)用经验来思考和描述性质或概念

无法运用精确语言来描述“圆”,对“圆上”、“圆内”或“圆外”等概念还只能建立在“圆圈上”、“圆的里面”和“圆的外面”等上面。

(3)空间观念的形成依靠渐进的过程

学龄前儿童已经认识三角形,但这只是对形状的初步感知,到了低年段,能用“三条边围起来”这样的直观特征来辨识图形。到稍高年段,才开始逐渐获得“三角形”性质方面的认识。

(4)容易感知图形的外显性较强的因素

对“角”的本质属性的认识,往往会集中在组成角的两条边的长短上,而忽视两条边的“张开”程度,也是因为边的长短的视觉刺激明显要大于两条边的“张开”程度,甚至我前几天在问学生如果拿一个放大镜看角时,角的大小怎样时,学生居然说角会变大。

(5)对图形性质间的关系有一个逐渐理解的过程

一年级时,学生只能辨认长方形、正方形、三角形、圆形的形状;

二、三年级时,学生不仅能辨认长方形、正方形、梯形、平行四边形等平面图形,还能从这些图形的基本性质上分析,并对圆柱和球也有了初步的认识;到了

四、五年级,能深入地分析图形的性质及关系;而到了六年级,学生则能较好地掌握立体图形的特征。可见学生对图形的掌握及空间观念的发展都是一个渐变的过程。

(6)对图形的识别倚赖标准形式

一位老师在上《三角形的认识》时,为了让学生更好地理解“高”的概念,她先从一个正放的三角形入手,让学生画高;接着她把这个三角形旋转一下,变成倒放的三角形了,问学生这还是不是三角形的高,学生就觉得它不是高了。可见学生对图形的识别还仅仅依赖于标准形式,一旦变成了“变式图形”,学生识别起来就比较困难了。

(7)依据平面再造立体图形的空间想像能力是逐步形成的

有的教师在学生初次学习“长方体”时,用三根“拉杆天线”,将它们的三个点按“长”、“宽”、“高”这三个维度焊接在一起。然后不断地通过拉动天线的三个方向的长度,让学生在头脑中再造相应的形体大小的形象,以此来发展儿童的空间想像能力。

3、儿童形成空间观念的主要知觉障碍

1、空间识别障碍

空间识别能力表现出的是空间的方位感,它无论是在日常的生活中,还是在空间几何的学习中,都是一个非常重要的能力。比如估计出要去的某个地方的大致方位,就如平时非常重要的方向感;估计出两个物体之间的大致距离等等,都涉及到空间识别能力。而这些能力在我们今后的生活中作用是非常大的。

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2、视觉知觉障碍

比如让学生解决“教室粉刷墙壁和天花板,要粉刷多少面积”或是解决“游泳池铺瓷砖”等,其实都是关于长方体的表面积问题,由于学生看到教室是一个完整的长方体,他们就往往会忽略了有一个面不算在内的问题。

三、小学几何教学的主要策略

前面我在“几何学习的基本特点”中也已强调两点:经验是儿童几何学习的起点;操作是儿童构建空间表象的主要形式。针对这两大特点,在几何教学中应注意运用以下三点策略:

(一)、注重儿童的生活经验

(1)利用操作体验来获得对象形状特征的认识

比如《三角形的分类》可以给定学生一些不同形状的三角形,让学生按自己的理解去分类,而不同的分类就显示着他们对对象形体特征的表征。

(2)利用已经建立的有关图形形体经验帮助概括图形的性质

比如学习平行四边形和梯形时,是在学生学习了长方形、正方形之后的,学生自然会按分析长方形、正方形的方法,从边、角的方面去分析它们的特征。

(二)、观察对象的形体特征是基础

(1)观察形体特征是获得对象性质的基础

比如长方体中有一种特殊的是有两个面是正方形的,让学生凭空去想象其余四个面有什么关系是十分困难的,必须通过实物的观察,让学生明白它的宽和高相等,因此其余四个面是大小完全相等的,从而获得性质,得出结论。

(2)注意运用变式

正如前面提到的认识三角形的高时,应多采用变式,以加深学生对“高”的概念的理解。又如,认识圆的半径、直径时,不必过于强调概念,而是要多一些变式的练习,以反例来加强学生对半径、直径的认识。

(三)、强化动手操作

(1)搭建活动

我在上《立体图形的整理和复习》时,让学生通过“搭一搭”帮助学生思考在立方体每个面都打一个直穿洞口的长方体,使学生较好地理解被挖掉的有7个小立方体。

(2)剪拼与折叠活动

比如《三角形的内角和》一课,可以让学生通过剪拼、折叠的方法得出三角形的内角和是180度。

(3)实物操作活动

在学习圆锥的体积公式时,必须让学生通过实物操作,发现等底等高的圆柱和圆锥之间的关系,从而得出圆锥体积计算公式。

(4)测量活动

《三角形的内角和》一课,学生最初提出的验证三角形内角和是否为180度的方法都是量一量的方法,这个测量活动也是很有必要的,只有引发认知冲突,才会更深入地解决“误差”的问题,更好地引出剪拼、折叠的方法。

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(5)作图活动

四、丰富的想像和有效的交流

发展儿童的空间想像能力是小学几何学习的重要任务,而丰富的想像是发展学生空间想像力的有效方式,空间想像力不仅包括对方位、立体图形的想像,还应该包括对平面表示的三维图形的透视能力,以及对图形的再造、组合或分解能力。(这让我想到一种三维图)有效交流也是促进学生几何语言发展的有效手段。

我的思考:鉴于以上收获,引发了我的思考。

给孩子留一片想像的时空

直观演示,该出手时才出手!

孔子曰:“不愤不启,不悱不发。”只有在学生先独立思考、展开想像的基础上,在学生空间想像能力无法达到某个高度时,才去演示和启发,才能更好地培养学生的空间观念,这不正是我们小学数学几何教学所应追求的目标吗?但愿我今天的粗浅看法能给大家带来一些思考!

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