培養學生幾何直觀能力初探

江蘇蘇州高新區實驗小學校（215011） 馬鄒英

皮亞杰指出，兒童的思維水平處于“具體運算思維”階段，也就是說，兒童對事物的認知離不開直觀材料的支撐。因此，教師在教學中要借助直觀表象讓學生形成“運用直觀表象解決問題”的意識，在加深對數學概念的理解的同時，發展幾何直觀能力。

一、用圖，為幾何直觀筑基

用圖就是根據教材提供的插圖揣摩題意、捋清數量關系、分析解題方法，從而解決問題。

1.根據幾何圖掌握數學概念

幾何直觀是學生的形象思維過渡到抽象思維的階梯，它可以刻畫數學概念的性質，幫助學生更好地理解數學概念。

例如，蘇教版教材五年級下冊的“真分數和假分數”中，認識假分數是教學難點，因為都是真分數，可以在一個單位“1”內討論完成，但是假分數超出一個單位“1”的范疇。課堂上，筆者讓學生小組合作探究的意義，并讓學生上臺展示不同的表示方法。

第一種方法：用兩個圓表示兩個整體，每個圓都分成4等份，第一個圓全部涂色，第二個圓選1份涂色。

第二種方法：用兩個圓表示兩個整體，每個圓都分成4等份，第一個圓選取3份涂色，第二個圓選取2份涂色。

第三種方法：用三個圓表示三個整體，每個圓都分成4等份，前兩個圓都選取2份涂色，第三圓個選取1份涂色。

圖1

圖2

圖3

2.重視表象和語言的轉換

幾何直觀可以用直觀圖形將抽象的數學語言表示出來，實現表象與語言的統一。

例如，蘇教版教材六年級上冊的“百分數”，教學例10（某糧倉要往省外調撥一批大米，已調走60%，剩下的大米為48噸。這批大米一共多少噸？）時，教師可以指導學生根據題意填充線段圖（如圖4），然后根據線段圖復述題意，分析條件，尋找等量關系式（調走的重量+余下的重量=總重量）。

圖4

先審題繪圖，再觀圖出題，最后在圖中找到等量關系的學習過程可以提高學生的幾何直觀能力。

在多元化教育形式下，幾何直觀不能停留在用直觀圖形分析、解釋題意和運算過程的層面上，還要對學生提出更高的要求——從看圖、讀圖轉變為“用圖”，在使用圖形的過程中表達思維，用圖形工具代替文字語言，從被動接受知識轉變為主動運用知識，變參照圖形解題為使用圖形解題。

二、造圖，形成創造性思維

幾何直觀能夠讓抽象的問題變得具體，讓復雜的問題變得簡單，從而讓學生能快速看透問題。因此，根據題型“造出”合適的“圖”對解題很有幫助。

例如，在蘇教版教材五年級下冊“3的倍數的特征”中，教材讓學生將百數表中所有3的倍數找出來。在找的過程中，學生發現按以往的經驗無法從“個位”發現解題規律，于是便轉換思路——通過撥動算珠來探究問題。

這樣的教學，學生只能認識“3的倍數”，并不能理解“3的倍數的特征”的深層含義。在教學時，教師若出示圖5，讓學生將每個計數單位連續拿出3，就會發現1個十里有3個三，余1個，幾個十就會余幾個三；1個百里有33個三，余下1個，幾個百就會余幾個三。于是，把所有數位上的“零頭”與個位上的方塊數合在一起，如果和是3的倍數，那么整個數就是3的倍數，反之就不是。教師用直觀的圖形引導學生深刻領悟“3的倍數的特征”，這樣既幫助了學生探尋規律背后的原理，又提高了學生的幾何直觀能力。

圖5

三、構圖，數形結合巧解題

在解決一些數學問題時，構圖越巧妙，幾何特征越明顯，解決問題就更有效。通過構圖，既能將問題直觀地呈現出來，又能精準地刻畫數學本質，而抓住了數學本質，就可以沖破定式模式的束縛，找準解題方法，實現解題優化。

例如，對于練習題“1+3+5+7+9+11+…+99”，教師不妨引導學生通過構圖（如圖6）來分析。

圖6

學生通過構圖可以找出規律“n個連續奇數的和等于n的平方”，在此基礎上推理出：1+3+5+7+9+11+…+99中有50個奇數，因此結果為502，即2500。

通過構圖來解題有兩個好處。一方面，幾何直觀的實用性和重要性得以彰顯，不僅打開了解題入口，而且降低了解題難度；另一方面，學生根據題意構圖的能力得到鍛煉，幾何直觀能力得到提升。

總之，幾何直觀對于學生的數學學習起到了極其重要的作用。在教學中，教師應深入研究幾何直觀的內涵，指導學生用圖、造圖、構圖，掌握運用幾何直觀解題的方法，從而提高學生的數學素養和解題能力。