巧用數學游戲培養小學生的空間思維能力

韋習娟

（南京師范大學附屬中學黃山路小學，江蘇南京 210000）

由于年齡尚小，大部分小學生還停留在形象思維階段，難以完全理解抽象的數學知識，更難以想象三維空間。為了幫助小學生理解、吸收數學知識，獲得空間思維能力，教師可以借助“玩轉七巧板”“挑戰立方體”“拼搭智慧珠”等數學游戲開展課堂教學，讓小學生在開放、輕松、有趣的氛圍中探索和發現數學的奧秘，激發對數學的學習興趣。

一、玩轉七巧板，獲取空間知覺

皮亞杰的認知發展理論認為，兒童空間觀念的演化是在知覺水平和思維水平上進行的。空間知覺是空間思維發展的起點。兒童對圖形的認知源于對實物的觀察和操作，因此豐富的幾何圖形可以幫助學生獲取空間知覺。例如，教師可以利用七巧板豐富的圖形變化特征開展“玩轉七巧板”的游戲教學。

七巧板是一種傳統的益智類玩具，由七塊形狀各異的板塊組成，其形狀分別是兩塊面積較大的三角形、兩塊面積較小的三角形、一塊面積中等的三角形、一塊正方形和一塊平行四邊形。小學數學教學中的三種基本形狀——三角形、正方形和平行四邊形都包含在內。七巧板的各種形狀之間有著千絲萬縷的關系，蘊含著千百種圖形變換的可能，這給教師培養學生的空間知覺帶來了極大的幫助。

在“玩轉七巧板”游戲中，教師設計了三個游戲步驟：認識七巧板、還原七巧板、自制七巧板。教師首先要帶領學生看、摸、比、量、試、擺、拼七巧板，然后要求學生進一步熟悉常見的基本平面圖形，最后引導學生自主探索各種形狀之間的內在聯系，建立起大腦對空間特性和空間關系的初步認知。

（一）認識七巧板

小學生還處于形象思維階段，教師可以通過看圖、看視頻、聽故事等方式讓學生了解七巧板，進而激發學生用七巧板玩拼圖游戲的興趣。在學生觀察圖形后，教師可以給每塊板子編序號，以方便學生使用，如圖1所示。教師先引導學生比較每種圖形的邊長，再鼓勵學生用幾塊板子拼出不同的形狀，以此幫助學生建立對七巧板的初步認識，最后讓學生通過觀察、比較、歸納等方法了解七巧板中各種形狀之間的內在聯系。

圖1 七巧板編號

（二）還原七巧板

在厘清七巧板的各種形狀之間的內在聯系后，學生對擺拼圖形充滿了熱情，躍躍欲試。此時教師可以要求學生用盡可能多的方法將七巧板還原成最初的正方形，滿足他們的挑戰欲，激發他們的動手熱情。教師還可以限定完成的時間，以此增加游戲的挑戰性。

（三）拼接七巧板

培養學生的圖形拼接能力是“玩轉七巧板”游戲的重要目的。教師應引導學生用七巧板的三角形、長方形、正方形、平行四邊形板塊隨意組合、拼接成新的形狀。例如，用④⑤⑦三個板塊拼成一個新的長方形。接著，教師可以要求學生利用小組合作的方式總結出板塊拼接的各種組合，并填入表1。這樣不僅可以拓展學生的空間思維，還可以提升學生的合作意識。

表1 七巧板拼接的各種組合

感知是人腦對客觀事物的直接反映，也是認知得以深化的前提。教師通過“玩轉七巧板”游戲可以幫助學生獲取空間知覺，利用板塊拼接讓學生直觀地感知空間的客觀規律，以此積累經驗，為下一步的學習打下良好的基礎。

二、挑戰立方體，豐富空間表象

空間表象是關于物體、圖形的形狀、大小及相互位置關系的印象，它是在空間知覺的基礎上形成的。小學生在低年級升至中年級的過程中，對物體、圖形具體形象的感性認知會慢慢地轉變為直觀的空間表象。教師可以在這一過程中借助“挑戰立方體”游戲，培養小學生的空間思維能力。

“挑戰立方體”游戲能幫助學生掌握關于立方體的基礎知識及豐富空間表象。教師可以將游戲分為“平面拼圖”“截面的形狀”“粘一粘”三個部分。在游戲中，通過對立方體中的小方塊進行翻轉、組合，小學生不僅可以感知到立方體的變形、轉換規律，還可以提升觀察能力和研究能力，以此有效構建空間表象。

（一）平面拼圖

學生按照教師的要求擺放積木，例如，用4個雙階立方體，擺成“回”字。這可以培養兒童的觀察能力和選擇能力，對小學生來說是一種全新的體驗。

（二）截面的形狀

教師引導學生利用手邊的小立方體制作幾何體，從不同方向觀察，并想象截面的形狀。通過不斷嘗試，學生可以認識到不同截面的形狀。

（三）粘一粘

教師引導學生移動、旋轉幾何體，形成不同的空間表象，并將其深深地印在腦海中，以此培養學生的物體組合能力。

借助“挑戰立方體”游戲，可以讓抽象的數學知識變得形象起來。在教學過程中，教師可以引導學生觀察實物、模型、圖片等，將操作與思考相結合，以此促進學生形成并發展豐富的空間表象。這樣，學生就能夠在“具體—表象—抽象”的認知過程中建立起對空間的概念。

三、拼搭智慧珠，發展空間想象

空間想象力是對現實中存在的客觀事物的大小、形狀、位置關系的表象或過去感知存在大腦里的空間表象，進行合理的加工、改造，形成新的表象，產生新的認知能力。培育空間想象力是發展小學生空間思維的最終目的，而豐富的現實原型是發展兒童空間想象力的寶貴資源。例如，教師可以開展“拼搭智慧珠”游戲。智慧珠游戲拼盤是由日本專家研究設計的智力游戲產品，由1個游戲盤和12組不同形狀的珠體組成，共有19887 種平面組合方式和2582 種立體組合方式，當中既有部分與整體的區分，又有平面圖形到立體架構的提升。在游戲過程中，學生可以完整實踐、操作和體悟圖形變換的過程，使思維“立”起來，完成由平面思維到立體思維的突破，進而提升自身的空間思維能力。

空間思維能力對數學學習的重要性不言而喻，而數學游戲對培養小學生的空間思維能力有很大的幫助。教師可以利用小學生喜愛的數學游戲，幫助他們獲取空間知覺、豐富空間表象和發展空間想象，進而提升學生的空間思維能力。