学科融合下第三学段学生空间想象能力培养的策略探究

　　吴金洪

　　（广东省广州市荔湾区西关培正小学，广州510000）

　　摘 要：小学数学教师须打破单一学科的孤立性，积极寻找数学和其他学科的内在联系，整合学科之间的资源。文章从多学科融合的角度，提出培养学生空间想象能力的教学策略，从而促进学生数学核心素养的发展，增强教师在教学中对学生空间想象能力培养的重视，拓宽学生空间想象能力培养的新路径。

　　关键词：学科融合；小学数学；第三学段；空间想象能力；培养策略

　　《义务教育数学课程标准（2022年版）》提出十大核心素养，其中包含几何直观与空间观念。一些教师虽然认识到在数学课堂中提高学生数学空间想象能力的重要性，但是没有采取正确的措施，甚至只是一味采取空间想象能力应试技能的训练。另外，关于空间想象能力的培养，教师在课堂教学上常辅以信息技术手段，缺乏与其他学科进行联系，且仅仅停留在浅层的“协作”，并未实现真正的“融合”。笔者结合实际教学经验，从学科融合的角度，对提高学生的空间想象能力进行深入研究，拓宽学生空间想象能力培养的新路径，为小学数学提供教学新思路。

　　一、充分利用美术资源，有效提升学生空间想象能力

　　教师要充分挖掘美术资源，紧扣数学知识与美术资源的关联处，创造学生自主学习的条件，从而提升学生空间想象能力。例如在教学五年级下册的“长方体的表面积”时，学生准备好长方体物品和相应的美术用品。教师问：“同学们带来的长方体物品都是不能拆开的，那你能用学过的美术知识最直观地表示出手上的长方体的表面积吗？”学生分小组展开思考和讨论，最后发现可以利用美术课上拓印树叶的方法，把长方体的每个面都涂上颜料，在本子上把六个面都印出来，这样就可以直观地表示出长方体的表面积。学生在印的过程中，发现长方体相对的面，面积是相等的，计算表面积的时候，其实印出三个面就可以了。还有学生发现有一些面有相同的边，例如前面和底面、前面和右面，这样只需要印出三个面，把相等的边连着印在一起，计算时相等的边只需要测量一次。学生不仅在自主探索中掌握求长方体表面积的方法，学生的空间观念也得到有效的培养。

　　再如在“长方体和正方体”的单元教学中，往往需要学生画简单的立体图形对问题进行分析。此时，数学教师可借助美术教师的协作，让学生在数学学习之前就掌握画透视图的基本技能，提高画图能力的同时，空间想象能力也得到提升，便能更好地学习长方体和正方体的相关概念和计算，更熟练地画草图分析问题并解决几何问题。

　　二、通过具体的操作活动，培养学生空间想象能力

　　从小学数学教材中的实践操作活动梳理可以看出，数学教材中的实践活动主要围绕“图形与几何”和“综合与实践”板块。“图形与几何”板块对学生的空间观念、量感以及几何直观等核心素养的形成至关重要，而“图形与几何”知识的抽象性与学生思维的具象性之间的矛盾决定了数学教学中需要采取动手操作、多通道感官协同运作的方式，帮助学生深刻感知与理解。学生可以通过设计制作手提袋、笔筒、收纳盒、圆柱圆锥模型，搭建长正方体框架，用彩带包装礼物盒等动手实践活动，增强动手能力和创新意识，发展综合运用知识和解决问题的能力。这些具体的操作活动有助于他们实现知识的内化和生成。同时，有助于学生将理论知识转化为实践知识，将操作经验升华为思维经验，从而提升他们的抽象思维能力，在劳动实践中培养空间想象能力。

　　三、多用语言描述空间，强化学生的空间感知能力

　　数学新课标中指出空间观念的内涵包括“能够想象并表达物体的空间方位和相互之间的位置关系；能够感知并描述图形的运动和变化规律”。可以看出，概括和描述能力对空间观念的培养也至关重要。而在小学阶段，学生对空间的描述往往是比较薄弱的，很多学生知道答案却不知如何表达。所以，教师要让学生多用语言描述空间，并与语文学科进行融合，要求学生用数学语言进行总结、阐述的同时，还要引导学生表达得更清晰、更流畅、更完整。例如探究平行四边形的面积时，引导学生用文字表述平行四边形的面积转化为长方形的面积的过程：

　　方法1：过平行四边形左上方顶点往底边作高，然后沿着高剪开得到一个三角形和一个直角梯形，往右平移三角形，使三角形的斜边与直角梯形右手边的腰重合，拼成一个长方形。

　　方法2：选取平行四边形左上方顶点旁边的一点，过这个点往底边作高，然后沿着高剪开得到两个直角梯形，往右平移左手边的梯形，使两个直角梯形非直角边上的腰重合，拼成一个长方形。

　　方法3：从平行四边形左右两边的中点向上下两条边作垂线，沿着垂线剪开，再将剪下的两个三角形分别以两边的中点为中心顺时针方向旋转180°，也可以拼成一个长方形。

　　这样的描述过程可以丰富学生的几何语言，强化空间感知能力，从而进一步促进空间想象能力的形成。

　　四、融合科学知识激发兴趣意识，发展学生空间想象能力

　　数学与科学是两个紧密相连的学科。且小学生有着很强的好奇心，希望更多地去认识自然界的规律，了解数学知识在生活中的应用。在教学中将数学和科学进行融合，可以提升学生的学习兴趣和参与度。例如在五年级下册“排水法求不规则物体体积”的教学中，学生需要运用科学学科的相关知识，如量杯的使用方法、刻度的观察方法等，学生通过科学实验，在操作中感悟“变化部分水的体积＝不规则物体的体积”，再联系数学学科求长方体体积的基本方法，从而解决排水法求不规则物体体积的数学问题，对排水法求物体体积有直观的了解。在学习完不规则物体体积计算之后完成作业：研究发现，我们人体的心脏大小和拳头大小类似，而人的大脑和并拢的双拳差不多大小。想一想，可以用什么方法来知道自己的心脏和大脑的体积？请你想出步骤并记录测量的全过程。通过融合科学知识，不仅提高学生几何知识的学习积极性，还提高了学生几何知识学习的质量，发展空间想象能力。

　　五、善于利用信息技术突破知识难点，锻炼学生空间想象能力

　　在“图形与几何”板块的学习中，很多图形呈现的都是平面图形，甚至有些题目完全没有给出图形。对于一些抽象的知识难点，学生往往会感觉困难，难以理解。因此，教师要善于利用信息技术，把一些难以想象的问题通过图像、动画等形式具象化，帮助他们在脑海中形成空间想象体，从而轻松理解和突破知识难点。例如五年级下册有一道题目：一个长8dm、宽6dm、高5dm的长方体箱子，最多能放多少个棱长是2dm的正方体包装盒（厚度忽略不计）？很多学生错解为用长方体箱子的体积除以小正方体的体积来算个数，也很难想象出箱子只能放两层小正方体。但通过动画演示，箱子里面放了第一、第二层后再放第三层就会超出1dm。通过这种演示方法，学生可以很清晰、直观地理解做题关键点，同时也能锻炼他们的抽象思维能力和空间想象能力。

　　综上所述，数学教学要充分利用美术资源、进行具体的操作活动、多用语言描述空间、融合科学知识激发兴趣意识、善用信息技术突破知识难点，来培养学生的空间想象能力。一线教师要深入学习新课标，准确领悟其精髓，在学科融合的理念下丰富空间想象能力培养的课例研究，有效培养学生的空间想象能力，促进学生数学核心素养的发展和教师专业成长。

　　参考文献：

　　［1］夏懿.从直观走向抽象——浅谈小学数学空间观念的培养［J］.小学数学研究，2020（26）.

　　［2］陈鸽.将美术融入小学数学“图形与几何”教学中［J］.四川教育，2022（Z4）.

　　［3］张茜.新课标背景下劳动教育融入小学数学教学的策略研究［D］.成都：成都大学，2024.