基于數學核心素養下的中學生空間想象能力培養的研究

楊朝暉

【摘要】 數學涉及諸多幾何圖形，學生只有具備較強的空間想象能力才能充分理解抽象的數學概念原理和幾何圖形.培養學生的空間想象能力也是數學核心素養的基本內容之一.但是在當前的高中數學教學中，教師只注重對解題方法的講解，忽視了學生空間觀念的強化和空間想象能力的培養.因此，培養學生的空間想象能力不僅是讓學生能掌握基本的幾何解題技巧，更是培養學生核心素養的基本要求.本文從打造活力課堂，多媒體輔助教學、制作數學模型三個方面出發，展開數學教學來培養學生的空間想象能力.

【關鍵詞】 高中數學;核心素養;空間想象能力

數學核心素養的基本內容包括培養學生理性精神、分析問題和解決問題的能力、邏輯思維能力等數學文化素養.空間想象能力是指在人腦中構成的研究對象的空間表象，并能夠對其進行改造和重新構造新的幾何圖形的能力，是形象思維和邏輯思維的組合，因此，培養學生的空間想象能力也是核心素養的基本內容.那么如何克服傳統高中數學幾何教學的弊端，強化學生空間觀念，培養學生空間想象能力，提升學生的幾何學習效率成為廣大高中數學教師面臨的重要課題.下面筆者結合多年的教學實踐經驗對培養學生空間想象能力的有效教學策略進行一番研究與探討.

一、打造活力課堂，激發學生學習興趣

興趣使學生學習的動力和源泉，也是教師高效教學的基礎和保障.幾何圖形較為抽象，學生如果沒有充足的興趣就會影響整體數學的學習效率.因此，高中數學教師在幾何教學的過程中要改變以往枯燥的教學，營造活躍的課堂氛圍，通過運用故事、游戲等趣味化的課堂活動賦予教學生命力，打造活力課堂，充分激發學生的學習興趣.

例如，在教授“立體幾何中的向量方法”時，筆者與學生進行了如下對話.

師：在一定條件下，給定一個點X，和該點的對應的方向，大家能否確定一條直線與空間的位置關系嗎？

生：可以.空間中任取一條直線，L的位置可以任意有L上的點X及一個定方向確定，點X是直線上的一點，用向量X表示這條直線的方向，然后，在直線L上取另一點Y，使向量XY=X，那么對直線上任意點都存在一個實數，所以給定一個定點，能夠判斷直線與空間的位置關系.

這樣，在高中數學教學中，教師通過打造活力課堂，激發了學生的學習興趣，引發了學生對數學的長久熱愛，培養了學生的空間意識，提高了學生的學習效率.

二、多媒體輔助教學，強化學生空間觀念

傳統的幾何教學模式過于單一和枯燥，也無法突破時空的限制，將靜態化為動態，學生不能在腦海中建立形象動態的變化過程.因此，高中數學教師要充分利用多媒體輔助教學，直觀立體的展示幾何圖形，教學由單維空間轉向多維立體空間，通過旋轉、放大、動態演變等讓學生能夠多角度、多方面的進行觀察，讓學生在動態演示過程中強化空間觀念，思維更加活躍.

例如，在教授“空間幾何體的三視圖和直觀圖”時，為了增強學生的空間概念，筆者運用多媒體為學生演示了空間圖形的畫法，以一個不規則的立體圖形為例，由于該圖形是一個不規則圖形，學生很難判斷出該圖形的直觀圖，所以筆者在圖形中畫出直角坐標系，再將該圖形進行旋轉，使該立體圖形側面對準學生，將該圖形的頂點進行延伸，確定頂點的位置，然后再將其他點進行延伸，并連接各點連線，使新的圖像呈現在坐標系上.這樣，在高中數學教學中，教師通過多媒體輔助教學，將抽象、立體的圖形轉換成了直接經驗，增強了學生的空間想象能力，加深了學生的空間概念，提高了學生的學習效率.

三、制作數學模型，充分實現手腦并用

幾何教學的難點就在于無法使學生在腦海中將圖形還原為立體模型，并實現模型與圖形之間的轉換.因此，高中數學教師要充分利用數學模型，讓學生實現手腦并用，引導學生運用生活中的材料開動腦筋自主制作數學模型，讓學生在制作過程中將圖形動態地存儲到腦海中，構建空間概念，實現圖形與模型之間的轉化.

例如，在教授“空間幾何體的結構”時，為了讓學生對立體圖形有深層次了解，筆者為學生組織了一場拼裝模型活動.首先，將學生分成了以6人一小組的形式，分完組后下發任務.任務一：按照平面圖上所畫的圖形，拼裝出相應的立體圖形.任務二：拼裝出一個四棱錐體，并畫出該圖形的平面圖.任務下發后，小組成員立即展開行動，積極加入課堂探究活動中.這樣，在高中數學教學中，教師通過讓學生制作數學模型的方法，培養了學生的創新能力，充分發揮了學生的空間想象能力，實現了學生手腦并用.

總之，培養學生的空間想象能力不僅僅是培養學生核心素養的基本內容，也是學生學好立體幾何的關鍵所在.為此，高中數學教師要真正轉變教學觀念，將培養的空間想象能力作為重要教學任務，著手打造活力課堂、多媒體輔助教學、制作數學模型，激發學生學習幾何的興趣、讓學生充分實現手腦并用，強化學生的空間觀念，真正提高學生的空間想象能力，進而提高高中數學幾何教學的實效.

【參考文獻】

[1]閆東.層級互動式教學模式及其在高中數學教學中的實踐探索[D].重慶：西南大學，2016.

[2]韓旭.高中數學教材“立體幾何”比較研究[D].南京：南京師范大學，2017.