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小学数学课程 → 小学数学主要内容与案例分析 → 第二章 空间与图形内容与教学 二、“空间与图形”领域的教学改革
 主题: 二、“空间与图形”领域的教学改革
二、“空间与图形”领域的教学改革


从几何初步知识到空间与图形,教学目标和教学内容都发生了很大变化。落实新的课程目标与内容,必须在教学方法上进行相应的改革。以往的几何初步知识教学把重点放在形体特征认识和周长、面积、体积计算上,课堂教学设计和课后练习在这些方面下的功夫也最多。标准扩展了空间与图形的知识范围,注重培养学生的空间观念,增强学生对周围事物的感受与体验,提高具体操作和解决实际问题的能力。对空间与图形的教学提出了具体的建议,指出“在教学中,应注重使学生探索现实世界中的有关空间与图形的问题;应注重使学生通过观察、操作、推理等手段,逐步认识简单几何体和平面图形的形状、大小、位置关系及变换;应注重通过观察物体、认识方向、制作模型、设计图案等活动,发展学生的空间观念。”这些建议对空间与图形的教学改革有重要的参考意义。
1、提供丰富的现实情境,增强学生空间与图形的经验


“空间与图形”的教学,应该从学生的生活经验和已有的知识出发,给学生呈现“现实的、有意义的、富有挑战性的”材料,提供充分的数学活动和交流的机会,引导他们在探索的过程中获得丰富的体验,学习有关的知识和技能。现实生活中有大量的空间与图形问题,教学中应为学生选择和提供他们所熟悉的情境,使学生在现实问题的感知与操作过程中体会空间与图形,为形成空间观念打下基础。标准中增加的新内容都与学生的生活实际有密切联系,如方位的认识,描述和绘制线路图等。教学这些内容时,应结合生活实际让学生在具体情境中提出问题和解决问题,丰富学生的经验。如,“描述从自己的家到学校走过的路线,画一张简单图展示给同学”。说一说学校周围的一些有明显标志的建筑的位置,估计一下距离和方位,有条件的可以进行实际测量。标准中的教学建议也提出“可以组织学生分小组在操场上选定一个建筑物,让学生站在不同的角度看这个建筑物,体会从不同角度看同一个物体时,所看到的形状的变化,并用简单的图形画下来”。

    有教师在实际教学中,设计学生感兴趣的游戏,使学生在活动中感受有关的内容。如在学习“位置”时, 教师将学生的优点编成顺口的儿歌,组织学生进行有趣的认识位置的游戏。

    指定一名学生,说说自己的好朋友坐在教室的第几列第几行,夸夸他的优点,其他同学说出他的名字:

    “我的好朋友坐在第2列第5行,他劳动积极又勤快,大家猜猜他是谁?”

    齐答:“你的朋友是***,劳动积极最勤快。”

    再由***开始,继续进行下去。

    通过游戏,使学生明白,用列号和行号这样一个数对可以确定教室里每个学生的位置。

2、组织探究活动,使学生亲历“做数学”的过程


《标准》在阐述“空间与图形”内容时,提出许多“探索”性的要求,如,“探索并掌握长方形、正方形的面积公式”,“探索并掌握圆的周长和面积公式”。“探索某些实物体积的测量方法”等。这些“过程性”目标需要运用探究性活动,引导学生在“做数学”的的过程中,通过自主探索积累数学经验,理解和掌握有关知识和方法,并且逐步形成空间观念。因此,结合空间与图形内容,组织有效的探究性活动,为学生“做数学”提供背景和机会,是这个领域教学改革的重要环节。

    如关于“测量”,《标准》在两个学段都提出了具体目标,应当组织可操作的探究性活动来实现这些目标。要为学生提供条件,让他们自己选择测量工具和测量方式,在实际测量的过程中,体验不同的测量方法,交流各自的测量结果和体会。比如,组织学生测量课桌的长度,他们可能用各种不同的测量工具,用铅笔、绳子等测得课桌有6支铅笔长,有2根绳子多一点那么长等。于是学生就能体会到统一测量单位的必要性。测量活动不仅要关注结果的准确性,更要关注学生是否积极参与,能否采用不同的测量方法,着重引导学生理解测量的实际意义和作用。

    在学习长方体表面积时,有老师设计了做纸盒的活动。组织学生探索做纸盒需要多少硬纸板的过程中,体会长方体表面积。下面是这一活动的片段。

(1). 创设情境,提出问题。
    老师出示长方形硬纸板和长方体纸盒,请学生观察后提问:假如这个纸盒是某种药品的包装盒,某家制药厂的厂长,聘请你们为工厂的设计师。要求你们研究药品包装盒的用料问题:一张硬纸板(长70厘米、宽50厘米)最多能做多少个这样的药盒(长、宽、高分别为9厘米、5厘米、3厘米)? 怎么样用料更合理?
师:要想解决这个问题,必须知道哪些数据?
请学生先思考,然后在小组内互相交流。(须知道硬纸板的面积,以及每个小纸盒用了多大面积的纸板。)

(2). 探索并尝试解决问题
    已经知道长方形硬纸板的长和宽,也知道药盒的长、宽和高。想办法找出合理的解决方案。请大家先独立思考,动手操作,并在小组内交流自己的想法。(同学操作自己手中的硬纸板,探索解决问题的办法,在探索的过程中,体会长方体有几个面,具体地了解什么是表面积,以及表面积有什么特征)

    然后请每个小组选代表讲解决问题的办法和小组的结果。

    通过讨论,认识一个长方体或正方体六个面的总面积就叫做它的表面积。

    请学生互相指一指自己手中长方体的表面积是哪一部分。并用自己的话说一说什么是长方体或正方体的表面积。

    学生在探索解决具体问题的过程中,不只是了解长方体和正方体的表面积,而且体验解决问题的过程,体会数学在解决现实问题中的价值。同时,在学习中培养学生独立思考、合作交流的能力。

3、倡导“自主探索、合作交流”的学习方式


《标准》指出:“有效的数学学习活动不能靠单纯地依赖模仿和记忆,动手实践、自主探索与合作交流是学生学习数学的重要方式”。“空间与图形”的教学中,结合具体的内容,适当运用自主探索、合作交流的学习方式,是学生体验和理解有关知识的需要,也是培养学生综合能力的需要。由于学生之间存在的差异,不同的学生认识事物的方法不尽相同,要引导学生在独立思考、自主探索的基础上,与同学进行合作与交流,鼓励解决问题策略的多样化。这有助于培养学生的参与意识,学会用不同的方式探索和思考问题,不断提高学生的思维水平。前面举的长方体和正方体表面积的活动中,就体现出学生探索与合作交流的学习方式。从下面圆柱体认识的教学片段,也可以体会到这种教学方式的特点。
制作罐头盒——感受和认识圆柱各部分的特征及相互关系

1.观察并制定制作方案
    请学生观察铁皮制作的圆柱形罐头盒,要制作它需要哪几部分?你想先做哪一部分?怎样把各部分连接?分小组讨论制作方案。 

2.准备制作工具 
    硬纸、剪刀、圆规、直尺、浆糊

3.实际制作并交流讨论 
    先制作盖子和侧面。

     方案一:将罐头盒子的盖子放在纸上画圆两个,剪下做盖子;用细绳量周长,用直尺量盒子高度,以这两个尺寸分别做长和宽画一个长方形(有的可能是正方形)做侧面。

     方案二的制作过程:与上面过程相反(略)。

     讨论交流制作的感受:
     结论一:圆柱上下两个面是圆形,侧面打开时是长方形或者正方形。

     结论二:两个圆形面积相等,侧面展开的长方形的长对等于圆柱的底面周长,宽等于圆柱的高。

    再连接三部分成盒子。

    学生操作,把长方形卷曲成侧面,再把两个盖子粘上。

讨论交流制作的感受:
    我们作为设计工程师,要向制作工人提醒制作过程中需要注意的问题。

    要把长方形中与盒子模型高度相等的两个边连接。

    由于连接的两个边有重合部分,在实际生产中,制作侧面的铁皮长度要有所富裕,也就是制作侧面的长方形的长要比底面周长多出一些。
从上面的教学片段中可以看到,学生在制作罐头盒的几个环节中,操作探索、讨论交流等方式交替运用,有机结合。同学之间既有分工,又有合作,既有自己的独立探索,又有同学之间的交流与讨论。将不同的方法展示给同学看,讨论和交流自己的感受。在这个过程中,不同水平的学生都能充分的参与,在参与过程中感受圆柱体的特征,体会解决问题的不同方法和思路。在学习有关知识的同时,提高综合的解决问题的能力。