信息技術下小學數學“空間與圖形”教學研究

馮淑惠

【摘 ?要】 現階段，信息技術快速發展，在教育領域的應用也日益廣泛。小學數學作為學生基礎數學素養的重要組成部分，其“空間與圖形”的教學一直備受關注。然而，傳統的教學模式往往存在教學資源有限、學生參與度不高等問題。探索信息技術在小學數學“空間與圖形”教學中的應用策略，具有重要的理論和實踐意義。通過分析相關文獻的綜述和實證研究，文章總結了小學數學“空間與圖形”教學的重要意義，并提出了其在信息技術下的教學策略。研究結果表明，信息技術能夠提高學生對數學“空間與圖形”的理解和應用能力，增強了學生學習的趣味性和互動性，對提高學生的學習成績具有一定的指導意義。

【關鍵詞】 信息技術;小學數學;“空間與圖形”

一、小學數學“空間與圖形”教學的重要意義

小學數學“空間與圖形”教學是培養學生幾何思維和空間想象能力的關鍵環節。通過數學“空間與圖形”的學習，學生可以增強觀察、分析和推理的能力，形成創造性思維和解決問題的能力。數學“空間與圖形”的教學，不僅能讓學生掌握具體的幾何知識和技巧，還是培養學生抽象思維和邏輯推理能力的重要途徑，能夠幫助學生建立對物體、形狀和空間關系的直觀認知;通過觀察和探索各種幾何形狀和結構，學生可以形成對空間幾何的感知，從而更好地理解和應用數學知識;“空間與圖形”可以激發學生的想象力和創造力，形成提出新觀點的能力。

在往后的學習中，數學“空間與圖形”的基礎將發揮重要作用。幾何思維和空間想象能力不僅在數學領域具有重要意義，還在其他學科與現實生活中發揮著重要的作用。學生掌握了數學“空間與圖形”的基本概念和技巧，將能夠更好地理解和解決與空間有關的問題，如地圖導航、建筑設計、工程布局等。因此小學數學“空間與圖形”教學為學生今后的學習和生活奠定了堅實的數學基礎，培養了他們的幾何思維和空間想象能力，提升了他們的綜合素養和創新能力;有助于學生提升數學美感和審美能力，形成對美的敏感性和欣賞能力。

在探索各種幾何形狀和結構的過程中，學生能夠體驗到數學的美妙和魅力，進而形成對數學學科的興趣和熱愛。這種審美意識的加強，有助于激發學生對數學的主動探索和學習動力，促進他們在數學學習中長期投入和持續進步。

二、信息技術下小學數學“空間與圖形”教學的策略

（一）利用交互式軟件和應用程序

信息技術提供了各種交互式軟件和應用程序，它們可以模擬真實世界的數學問題和情境，讓學生通過實踐和探索解決問題，為學生提供了更具體、可操作的學習條件。學生可以直接與圖形進行互動，從而更好地理解數學概念和關系。交互式軟件和應用程序可以通過可視化、動畫和模擬等方式，幫助學生更好地理解抽象的數學概念。例如在學習幾何形狀時，學生可以通過拖拽、旋轉和縮放等操作觀察形狀的特征和變化，從而深入理解各種形狀的屬性和關系。

此外，交互式軟件和應用程序可以根據學生的學習需求和進度提供個性化的學習體驗。具體而言，它們可以根據學生的答題情況自動調整難度，向學生提出適合其水平的問題。學生可以根據自己的興趣和學習風格選擇不同的交互方式和學習路徑，以更好地滿足其個人的差異化需求。并且，交互式軟件和應用程序可以立即給予學生關于其學習進展的正確反饋，學生能夠立即知道他們的答案是否正確，并得到解釋和指導。這種即時反饋可以幫助學生糾正錯誤、加強理解，并激發學習動力;可以提供豐富多樣的學習資源，包括練習題、游戲和模擬實驗等，這些資源可以幫助學生鞏固知識、增強解決問題的能力，并增加了學生學習的趣味性和積極性。

當教師使用信息技術進行小學數學“空間與圖形”的教學時，可以利用交互式軟件和應用程序為學生提供實例和互動體驗。例如針對一個關于平移的教學案例，教師利用了一個名為“Geometry Explorer”的應用程序。教師的教學目標可以定為：讓學生理解平移的概念，學會通過平移變換操作和描述圖形。首先，教師可以向學生介紹平移的概念，解釋平移是指在平面上將一個圖形移動到另一個位置，保持圖形的大小、形狀和方向不變;隨后利用軟件演示平移，使用Geometry Explorer應用程序進行演示;打開應用程序后，選擇一個簡單的圖形，如正方形或長方形，并將其放置在平面上;進行圖形操作，通過交互式軟件，讓學生親自操作圖形的平移;引導學生使用應用程序中的工具，例如選擇工具、移動工具或平移工具。學生可以點擊并拖動圖形，觀察圖形的移動過程。隨后，教師可引導學生思考平移前后圖形的位置關系、邊長和角度是否改變等，并向學生提出問題，以了解他們對平移概念的理解程度。例如“如果我把這個圖形向右移動兩個單位，會發生什么變化？”“如何描述圖形經過平移后的位置關系？”然后讓學生自行操作應用程序進行練習。在練習的過程中，教師需要提供一系列的圖形和平移要求，讓學生按照要求進行平移操作，并觀察變化;最后是總結歸納環節，教師可以與學生一起總結歸納平移的特點和規律。在這個過程中，教師需要強調平移是一種保持圖形大小、形狀和方向不變的變換，其只是改變了圖形的位置。

利用交互式軟件和應用程序，學生可以直觀地理解平移概念，并通過實際操作和觀察加深對圖形平移的理解。這種互動性和實踐性的教學方法，可以提高學生的參與度和學習效果。

（二）引入虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術

虛擬現實（簡稱VR）和增強現實（簡稱AR）技術可以提供沉浸式的學習體驗，它們能夠將學生置身于一個虛擬的數學空間中，讓學生身臨其境地參與數學空間和圖形的探索。通過穿戴VR頭盔或使用AR應用程序，學生可以與三維數字模型的互動，并觀察、探索和分析不同的幾何形狀和圖像。這種身臨其境的學習方式可以激發學生的興趣，并增強他們對數學“空間與圖形”的理解。VR和AR技術能夠以可視化和立體化的方式呈現數學空間和圖形，使抽象的概念更加形象化和具體化。基于此，學生可以親自探索并觀察數學對象的各個方面，如形狀、大小和比例等，從而深入地理解數學概念。并且，該技術還提供了實踐和應用數學知識的機會，學生可以通過模擬實驗、解決實際問題等方式應用數學知識，形成了實踐和應用的能力。例如在學習幾何時，學生可以使用AR技術在真實的環境中測量和構建圖形，加深對幾何概念的理解。學生還可以基于AR技術，通過虛擬場景或虛擬物體探索歷史事件、自然現象等，加深對相關知識的理解和記憶。

例如在六年級上冊的“位置與方向”一課中，教師可以結合VR技術和AR技術，幫助學生更好地理解和應用“方向”概念。首先，教師向學生介紹方向的概念，并解釋不同的方向表示方法，如東、南、西、北等;然后引入VR和AR技術。教師可以向學生介紹VR和AR技術的基本原理和應用，解釋VR是指通過戴上頭戴式顯示器，進入一個模擬的數字環境，而AR是指通過顯示屏或投影儀將虛擬對象疊加到現實世界中。VR技術能夠讓學生在一個虛擬環境中探索“方向”的相關知識。學生可以戴上VR頭盔，進入一個模擬的城市場景。他們可以看到自己所在的位置，還能看到標有東、南、西、北方向的指示牌。AR技術則能夠讓學生在現實的環境中進行“方向”實踐，學生可以使用安置在手機或者平板電腦上的AR應用程序，觀察周圍的環境。在應用程序上，學生可以看到指示箭頭或文字標簽，其指示了特定的方向和距離。教師可以引導學生通過VR或AR技術進行操作，并給學生一個案例。例如“在這個虛擬城市中，你現在位于某個位置，向東偏南方向前進50米，你將到達哪個位置？”讓學生利用VR或AR技術進行測量和導航，找到正確的位置;接下來，教師讓學生進行練習和應用，并提供一系列的方向和距離要求，讓學生使用VR或AR技術在虛擬或真實的環境中進行測量、導航和描述;最后，教師可以與學生一起總結歸納“方向”的表示方法，以及在虛擬現實和增強現實環境中操作“位置與方向”的經驗，強調在VR和AR技術的支持下，學生可以更直觀地理解方向概念，并通過實際操作和測量加深對“位置與方向”的理解。

通過這種互動性和沉浸式的學習體驗，學生能夠更好地應用方向概念于實際生活中。教師通過使用VR和AR技術將“位置與方向”的教學與現代科技相結合，可以激發學生的學習興趣，為其提供了更具體、真實的學習體驗，并幫助學生更深入地理解和應用了數學中的“位置與方向”概念。

（三）運用多媒體資源和在線學習平臺

學生可以利用信息技術的多媒體資源和在線學習平臺學習數學的“空間與圖形”。教師可以提供相關的視頻、動畫和互動教學材料，使學生能夠以自己的節奏進行學習，并通過在線平臺進行練習和測試。多媒體資源和在線學習平臺提供了豐富多樣的學習資源，如圖像、動畫、視頻和音頻等。這些資源能夠呈現數學概念和圖形的不同方面，使學習更具趣味性和吸引力。學生可以通過觀看視頻、聽音頻和瀏覽圖像等方式加深對數學知識的理解。更重要的是，在線學習平臺通常可以提供個性化的學習體驗，學生可以根據學習需求和進度選擇適合自己的學習資源和學習路徑;可以自主選擇學習的時間和地點，以及使用的學習工具和資源，這增強了學生學習的自主性和主動性。教師也可以根據學生的學習情況進行個別輔導和指導。此外，在線學習平臺還可以提供個性化的學習內容和反饋，學生可以在完成練習和任務后立即獲得反饋，了解自己的學習進展和成績。這種即時反饋可以幫助學生糾正錯誤、加強理解，并調整自己的學習策略。在線學習平臺通常支持學生之間的合作與交流，學生可以通過論壇、在線協作工具等與同伴交流和共享學習心得，互相幫助和激發思維碰撞。這種合作與交流，可以促進學生之間的互動、培養了學生的合作能力。

當學習完五年級上冊的“多邊形的面積”一課后，教師可以結合多媒體資源和在線學習平臺幫助學生鞏固和應用平行四邊形、三角形和梯形的面積計算：首先，教師帶領學生復習平行四邊形、三角形和梯形的定義和性質，以及面積計算公式，確保學生對這些概念有一定的了解;然后向學生介紹多媒體資源和在線學習平臺的使用，解釋多媒體資源可以包括教學視頻、動畫和圖形，而在線學習平臺可以提供練習題、互動模擬和實踐活動。教師可以在平臺中上傳一個關于平行四邊形、三角形和梯形面積計算的教學視頻。在視頻中，教師介紹面積計算的步驟和公式，并提供示例演示，引導學生通過在線學習平臺進行互動練習。平臺可以提供一系列的練習題，要求學生計算平行四邊形、三角形和梯形的面積。學生可以在平臺上輸入答案，并獲得即時反饋和解析。

通過運用多媒體資源和在線學習平臺，學生可以以更具互動性和趣味性的方式學習和進行平行四邊形、三角形和梯形的面積計算。這種教學策略可以幫助學生鞏固概念，進行實例練習，促進學生對數學知識的深入理解和應用。

三、結語

信息技術的快速發展，為小學數學“空間與圖形”教學提供了新的機遇和挑戰。本研究探索了信息技術在教學中的應用策略，旨在提高學生對數學“空間與圖形”的理解和應用能力，增強學習的趣味性和互動性。這些策略的實施，將有助于改進小學數學“空間與圖形”教學工作，提高學生的學習成績和數學素養。未來的研究，還可以進一步探討不同信息技術工具和方法在小學數學“空間與圖形”教學中的有效性和影響。

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