初中生空间观念的培养问题和策略分析

自然空间是人类赖以生存的地方，它与人类的各种利益息息相关，保护、开发和利用自然空间成为人类的神圣使命；为能在孩子们幼小的心灵上留下这深深的烙印，全日制义务教育数学课程标准中明确指出：“义务教育阶段的数学课程，不仅要考虑数学自身的特点，更应遵循学生学习数学的心理规律、强调从学生已有的生活经验出发、让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程。”所以，在平时的数学活动中，我们应该遵循课程标准的精神实质，让学生不断了解、探索和把握自己赖以生存的空间，通过不断发展他们的空间观念，逐步增强其创新精神和实践能力。
　　1 发展空间观念是形成创新能力的必要前提
　　传统的几何课程，基本上是以欧氏几何为中心展开的，通篇差不多都是以计算和演绎推理为主要内容。其基本现状是：教材内容形式化，基本题型单调化，脱离实际空洞化，学生只能消极应付，甚至造成有些学生厌恶几何，远离几何，很难燃烧起激情的火焰，更谈不上发挥学生的主观能动性和创造性了。在整个教材中很难找到与空间观念有关的内容，虽然在过去的教学大纲中也提出过有关空间观念的要求，如“能够由形状简单的实物想像出几何图形，由几何图形想象出实物的形状”等。但在具体的数学内容和数学要求中都很少看到与之有关的内容，因此，选择合适的与空间观念密切相关的数学题材就显得十分重要了。众所周知，空间观念是培养学生创新精神的必要前提，若缺少了空间观念，几乎谈不上任何发明创造，在与人类密切相关的生产实践中，许许多多的发明创造都是以实物的形状呈现的，作为发明者首先要先以自己的发明创造想像出发，画出设计图纸，然后再根据设计图纸做出实物模型，再根据模型修改设计，直至最终完善成型。这样的程序在现实生活中比比皆是，屡见不鲜，成为发明创造的基本模式之一。这是一个充满丰富想像力和创造性的探索过程，这个过程也是人们的思维不断在二维和三维空间之间转换，利用直观进行思考的过程。空间观念在这个过程中起着至关重要的作用。例如在现实生活中，人们利用视图和投影的有关原理，设计出各种建筑物的平面图，机械配件乃至各种家具的视图等等，这就需要他们在三维图形和它的视图之间建立联系，以实现相互转化。因此要使我们的学生成为将来的发明家，就必须帮助他们从小就逐渐形成良好的空间观念及较强的创新能力。我们就必须在教学过程中对教学内容、教学模式、教学方法等方面随时作出有针对性的考虑与安排，不断帮助学生明确空间观念的意义、认识空间观念的特点，不断发展其空间观念，提高创新精神和实践能力。
　　2 多角度、多渠道、多层次地发展学生的空间观念
　　《课程标准》针对传统教材中存在的空间观念淡泊及空间资料贫乏等缺陷，作了有效的改进与填补，增加了一些新的元素与题材，加强了与培养空间观念有关的内容，提出了一些新的具体目标。在以往的教学课程体系中，关于培养空间观念的内容较少且十分空洞，在整个教材体系中显得无足轻重，有些则完全被排斥在教学课程之外。因为按照过去教材的传统理念，这部分内容既不系统，也不严密，很难用定义、定理、命题、性质将它们串连起来。作为教师就更难处理这一部分教学内容了，即不好教，也不好学，更不好考，很难找到适当的标准去衡量教学效果。虽然课本也略见空间观念一角，但实际上这部分内容已成为教师与学生共同的“被遗忘的角落”，你说在这样的学习环境中，学生的空间观念该如何发展？学生的创造精神将从何而来？因此，在平时教学活动中，我们应准确地理解与把握《课程标准》中关于培养学生空间观念的标准与要求，多渠道、多层次、多角度地挖掘潜力，努力为发展学生的空间观念创造条件，激发他们的创新思维，以不断形成解决实际问题的能力。
　　3 学生的生活经验是发展空间观念的基础
　　学生的空间知识来自丰富的现实原型，与他们的生活实践非常密切。这是他们理解和发展空间观念的宝贵资源。众所周知，孩子从呀呀学语开始，最先感知的就是三维世界，对空间物体的感觉，他们自小就开始有了。随着年龄的增长，他们开始认识周围世界的事物，常常需要描述这些事物的形状、大小、特征，并用恰当的方式表述，成为解决学习、生活中各种问题的必备工具；在日常的教学活动中，我们应以学生生活中的实例为载体，将发展空间观念的视野拓展到他们的生活空间，通过自主探索，使他们逐步学会运用测量、计算、实际操作、图形变换、代数化及推理等手段，解释和处理一些基本的空间图形问题；并在此过程中，通过从不同角度观测、辨别方位、动手操作、想像、描述和表示、分析等活动，将学生的空间观念逐步向更高层次发展。
　　4 通过多种渠道发展学生的空间观念
　　创新，源于“问题”，往往发端于直觉；与教学的其它分支相比，空间图形的直观形象为学生进行自主探索、创新的活动提供了更为有利的条件。在教学活动中，我们可以运用观察、操作、集体讨论、猜想、作图和设计等多种渠道，经常给学生提供发展空间观念的条件。例如，在借助图形直观地进行推理的过程中，学生可能会产生探究的好奇心，我们就可因势利导，广泛调动学生参与的积极性，这对学生加深对数学知识的理解、激发发潜在的创造力、逐步形成创新能力都有着不可低估的重要意义。例如：我在讲解“视图”这一节内容时，首先让学生回顾家喻户晓的“瞎子摸象”的典故，让他们猜想从前、后、左、右、上五个方面观察一个圆柱形油筒得到的图形是什么？在此基础上再让学生在校园内观察一辆小汽车，也从各个不同的方向去观察，让他们说出自己的感觉。学生根据自己的生活经历，很快就会掌握“视图”的主要知识点。有了基础知识的铺垫，学生自然就会产生联想，如果给出的是几幅从不同方向观察同一物体的效果图，他们也应该能猜到这是什么样的物体。为了能使学生的空间观念得到进一步的升华，我给出了一道讨论题，让学生“协同作战”。下面给出的是一幢楼房的三视图，若每一个正方形小格表示一个小单元，你能根据图形说出这幢楼房是什么样子的？它共有几层？一共有多少个小单元组成？ 学生积极参与，七嘴八舌，表现出少有的学习热情，收到了出乎意料的教学效果。从已有的生活经验出发到新的知识点的掌握，难道说这还是一种有效的尝试吗？
　5 在发展进程中逐步拓展学生的空间观念
　　义务教育阶段学生的空间观念的形成与发展并不是一朝一夕、一蹴而就的事情，它必须有一个循序渐进的发展过程。一般来说，低年级的学生已经积累了一定的空间图形的知识经验，他们往往需要借助于与生活实践有关的具体情境，联系有关空间观念的理论知识，通过观察、操作、探索等逐步形成空间观念。我们也要尽可能地为学生创造条件、提供方便，给他们亲自实践的机会，视觉、听觉、触觉协同参与。不断丰富其归纳和类比的经验，让学生的空间观念在实践活动中逐步得以形成与巩固。随着年龄的增长与知识面的拓宽，学生在语言表达能力、动手操作能力和自主探索能力均会有所提高，他们可以运用各种适当的方式从形状、特征、方位、相互关系等多种角度去认识空间事物，全面感知和体验周围的事物，理解空间、把握空间，在发展的过程中不断提升自己的空间观念。
　　6 合作交流是发展空间观念的重要环节
　　传统的教学方法是以教师的讲解为中心，学生被动地接受新的知识，纸上谈兵，闭门造车，学生的空间观念怎能发展？空间观念的发展离不开实践，学生必须通过一定时间和一定数量的实践活动，让他们对周围环境和物体产生一定的直接感知，不断进行创造性思维活动，逐步发展自己的空间观念。这些不仅需要学生自主探索、亲自实践，更离不开大家一起动手，共同参与。集思广益、共同提高是合作交流的良好结局。在空间观念发展的道路上，合作交流应该是长期普遍行为。如在学习视线、视点、视角、视距等许多与投影有关的知识时，我就采用分组合作交流的模式。首先让大家回顾一个生活事实：当你坐在汽车上，沿平坦的大道向前行驶通过闹市区时，我们会看到前方那些高一些的楼牌好象“沉”到了位于它们前面那些矮一些的楼牌后面去了，而当你经过它们之后，那些刚才“沉”下去的楼牌又重新“冒”了出来了。你知道这是什么原因吗？学生讨论得十分热烈，各抒己见，互相交流不同看法，当弄清其中的奥妙是“视角”、“视距”后，我又要求他们继续合作，向更深层次的空间问题挑战，我给他们的任务是合作探索一道说理题：如图：为一正六棱柱形状的高大建筑物，
　　阴影部分为该建筑物的俯视图，P、Q、M、N表示在地面上的活动区域，试问，小明想同时看到该建筑物的三个侧面，他应站在P、Q、M、N四个活动区域中的哪一个？说出你选择的理由。通过合作交流，学生可更清楚地明确自己对空间的看法，且有机会倾听别人的看法，取长补短，教学效果十分明显。
　　发展空间观念，培养创新能力是一个需要重新认识、不断尝试的新课题，需要我们广大教育工作者不断的努力与探索，力争使其结出更丰硕的果实。