學科融合下第三學段學生空間想象能力培養的策略探究

摘 要：小學數學教師須打破單一學科的孤立性，積極尋找數學和其他學科的內在聯系，整合學科之間的資源。文章從多學科融合的角度，提出培養學生空間想象能力的教學策略，從而促進學生數學核心素養的發展，增強教師在教學中對學生空間想象能力培養的重視，拓寬學生空間想象能力培養的新路徑。

關鍵詞：學科融合；小學數學；第三學段；空間想象能力；培養策略

《義務教育數學課程標準（2022年版）》提出十大核心素養，其中包含幾何直觀與空間觀念。一些教師雖然認識到在數學課堂中提高學生數學空間想象能力的重要性，但是沒有采取正確的措施，甚至只是一味采取空間想象能力應試技能的訓練。另外，關于空間想象能力的培養，教師在課堂教學上常輔以信息技術手段，缺乏與其他學科進行聯系，且僅僅停留在淺層的“協作”，并未實現真正的“融合”。筆者結合實際教學經驗，從學科融合的角度，對提高學生的空間想象能力進行深入研究，拓寬學生空間想象能力培養的新路徑，為小學數學提供教學新思路。

一、充分利用美術資源，有效提升學生空間想象能力

教師要充分挖掘美術資源，緊扣數學知識與美術資源的關聯處，創造學生自主學習的條件，從而提升學生空間想象能力。例如在教學五年級下冊的“長方體的表面積”時，學生準備好長方體物品和相應的美術用品。教師問：“同學們帶來的長方體物品都是不能拆開的，那你能用學過的美術知識最直觀地表示出手上的長方體的表面積嗎？”學生分小組展開思考和討論，最后發現可以利用美術課上拓印樹葉的方法，把長方體的每個面都涂上顏料，在本子上把六個面都印出來，這樣就可以直觀地表示出長方體的表面積。學生在印的過程中，發現長方體相對的面，面積是相等的，計算表面積的時候，其實印出三個面就可以了。還有學生發現有一些面有相同的邊，例如前面和底面、前面和右面，這樣只需要印出三個面，把相等的邊連著印在一起，計算時相等的邊只需要測量一次。學生不僅在自主探索中掌握求長方體表面積的方法，學生的空間觀念也得到有效的培養。

再如在“長方體和正方體”的單元教學中，往往需要學生畫簡單的立體圖形對問題進行分析。此時，數學教師可借助美術教師的協作，讓學生在數學學習之前就掌握畫透視圖的基本技能，提高畫圖能力的同時，空間想象能力也得到提升，便能更好地學習長方體和正方體的相關概念和計算，更熟練地畫草圖分析問題并解決幾何問題。

二、通過具體的操作活動，培養學生空間想象能力

從小學數學教材中的實踐操作活動梳理可以看出，數學教材中的實踐活動主要圍繞“圖形與幾何”和“綜合與實踐”板塊。“圖形與幾何”板塊對學生的空間觀念、量感以及幾何直觀等核心素養的形成至關重要，而“圖形與幾何”知識的抽象性與學生思維的具象性之間的矛盾決定了數學教學中需要采取動手操作、多通道感官協同運作的方式，幫助學生深刻感知與理解。學生可以通過設計制作手提袋、筆筒、收納盒、圓柱圓錐模型，搭建長正方體框架，用彩帶包裝禮物盒等動手實踐活動，增強動手能力和創新意識，發展綜合運用知識和解決問題的能力。這些具體的操作活動有助于他們實現知識的內化和生成。同時，有助于學生將理論知識轉化為實踐知識，將操作經驗升華為思維經驗，從而提升他們的抽象思維能力，在勞動實踐中培養空間想象能力。

三、多用語言描述空間，強化學生的空間感知能力

數學新課標中指出空間觀念的內涵包括“能夠想象并表達物體的空間方位和相互之間的位置關系；能夠感知并描述圖形的運動和變化規律”?？梢钥闯?，概括和描述能力對空間觀念的培養也至關重要。而在小學階段，學生對空間的描述往往是比較薄弱的，很多學生知道答案卻不知如何表達。所以，教師要讓學生多用語言描述空間，并與語文學科進行融合，要求學生用數學語言進行總結、闡述的同時，還要引導學生表達得更清晰、更流暢、更完整。例如探究平行四邊形的面積時，引導學生用文字表述平行四邊形的面積轉化為長方形的面積的過程：

方法1：過平行四邊形左上方頂點往底邊作高，然后沿著高剪開得到一個三角形和一個直角梯形，往右平移三角形，使三角形的斜邊與直角梯形右手邊的腰重合，拼成一個長方形。

方法2：選取平行四邊形左上方頂點旁邊的一點，過這個點往底邊作高，然后沿著高剪開得到兩個直角梯形，往右平移左手邊的梯形，使兩個直角梯形非直角邊上的腰重合，拼成一個長方形。

方法3：從平行四邊形左右兩邊的中點向上下兩條邊作垂線，沿著垂線剪開，再將剪下的兩個三角形分別以兩邊的中點為中心順時針方向旋轉180°，也可以拼成一個長方形。

這樣的描述過程可以豐富學生的幾何語言，強化空間感知能力，從而進一步促進空間想象能力的形成。

四、融合科學知識激發興趣意識，發展學生空間想象能力

數學與科學是兩個緊密相連的學科。且小學生有著很強的好奇心，希望更多地去認識自然界的規律，了解數學知識在生活中的應用。在教學中將數學和科學進行融合，可以提升學生的學習興趣和參與度。例如在五年級下冊“排水法求不規則物體體積”的教學中，學生需要運用科學學科的相關知識，如量杯的使用方法、刻度的觀察方法等，學生通過科學實驗，在操作中感悟“變化部分水的體積＝不規則物體的體積”，再聯系數學學科求長方體體積的基本方法，從而解決排水法求不規則物體體積的數學問題，對排水法求物體體積有直觀的了解。在學習完不規則物體體積計算之后完成作業：研究發現，我們人體的心臟大小和拳頭大小類似，而人的大腦和并攏的雙拳差不多大小。想一想，可以用什么方法來知道自己的心臟和大腦的體積？請你想出步驟并記錄測量的全過程。通過融合科學知識，不僅提高學生幾何知識的學習積極性，還提高了學生幾何知識學習的質量，發展空間想象能力。

五、善于利用信息技術突破知識難點，鍛煉學生空間想象能力

在“圖形與幾何”板塊的學習中，很多圖形呈現的都是平面圖形，甚至有些題目完全沒有給出圖形。對于一些抽象的知識難點，學生往往會感覺困難，難以理解。因此，教師要善于利用信息技術，把一些難以想象的問題通過圖像、動畫等形式具象化，幫助他們在腦海中形成空間想象體，從而輕松理解和突破知識難點。例如五年級下冊有一道題目：一個長8dm、寬6dm、高5dm的長方體箱子，最多能放多少個棱長是2dm的正方體包裝盒（厚度忽略不計）？很多學生錯解為用長方體箱子的體積除以小正方體的體積來算個數，也很難想象出箱子只能放兩層小正方體。但通過動畫演示，箱子里面放了第一、第二層后再放第三層就會超出1dm。通過這種演示方法，學生可以很清晰、直觀地理解做題關鍵點，同時也能鍛煉他們的抽象思維能力和空間想象能力。

綜上所述，數學教學要充分利用美術資源、進行具體的操作活動、多用語言描述空間、融合科學知識激發興趣意識、善用信息技術突破知識難點，來培養學生的空間想象能力。一線教師要深入學習新課標，準確領悟其精髓，在學科融合的理念下豐富空間想象能力培養的課例研究，有效培養學生的空間想象能力，促進學生數學核心素養的發展和教師專業成長。

參考文獻：

［1］夏懿.從直觀走向抽象——淺談小學數學空間觀念的培養［J］.小學數學研究，2020（26）.

［2］陳鴿.將美術融入小學數學“圖形與幾何”教學中［J］.四川教育，2022（Z4）.

［3］張茜.新課標背景下勞動教育融入小學數學教學的策略研究［D］.成都：成都大學，2024.