談?wù)剶?shù)學(xué)空間想象能力的內(nèi)涵與培養(yǎng)

 

內(nèi)容提要:空 間想象不僅是認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界空間形式不可缺少的能力因素,而且是形成和發(fā)展創(chuàng)造力的源泉,因此,空間想象能力是數(shù)學(xué)教學(xué)必須培養(yǎng)的基本數(shù)學(xué)能力之一?臻g想 象能力的培養(yǎng)與幾何教學(xué)有關(guān)。直觀幾何教學(xué)的主要任務(wù)是通過學(xué)生制作模型、搭積木、畫圖、識(shí)圖,對(duì)圖形進(jìn)行描述、分類、整理等學(xué)習(xí)活動(dòng),認(rèn)識(shí)、理解我們所 處的現(xiàn)實(shí)世界的幾何空間,以形成空間觀念,綜合幾何教學(xué)的主要任務(wù)是運(yùn)用邏輯推理的方法研究圖形的性質(zhì),幫助學(xué)生從邏輯的角度進(jìn)一步弄清幾何空間的意義, 學(xué)會(huì)幾何思考的方法,培養(yǎng)空間想象能力和邏輯推理能力。

一、空間想象能力的基本內(nèi)涵

空 間想象力是指對(duì)客觀事物的空間形式進(jìn)行觀察、分析和抽象的思維能力。它是新課標(biāo)賦予立體幾何課程教學(xué)的主要目的。在教學(xué)上,力求做到使學(xué)生能將空間物體形 態(tài)抽象為空間幾何圖形,能從給定的立體圖形想象出實(shí)體形狀以及幾何元素在空間的實(shí)際位置關(guān)系,并能用語言符號(hào)或式子表達(dá)出來且能正確解題。

歸納起來,數(shù)學(xué)的空間想象能力的主要包括以下幾方面的內(nèi)容:

1.對(duì)幾何中直線、平面、空間的基本幾何圖形的形狀結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、關(guān)系非常熟悉,能正確畫圖,能離開實(shí)物或圖形在思維中識(shí)記、重現(xiàn)基本圖形的形狀和結(jié)構(gòu),并能分析圖形的基本元素之間的位置關(guān)系和度量關(guān)系。

2.能借肋圖形來反映并思考客觀事物或用語言、式子來表示空間形狀及位置關(guān)系。

3.能從較復(fù)雜的圖形中區(qū)分出基本圖形,并能分析其中基本圖形與基本元素之間的相互關(guān)系。

4.能根據(jù)幾何圖形性質(zhì)通過思考創(chuàng)造出合乎一定條件、性質(zhì)的幾何圖形。

上述各方面都以觀察、分析、認(rèn)識(shí)圖形性質(zhì)的能力和畫圖能力為基礎(chǔ)。值得強(qiáng)調(diào)的是,識(shí)圖能力和畫圖能力卻不單純是空間想象力,它與一般能力以及使用畫圖工具的技巧有密切關(guān)系。因此,培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力要考慮各方面的因素,互相配合,才能取得好的效果。

二、培養(yǎng)空間想象能力方法與途徑

2. 通過推理語言的學(xué)習(xí)培養(yǎng)空間想象力

幾何語言經(jīng)常使用推理語言。在幾何的學(xué)習(xí)過程中,它要求學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握它們的使用方法,尤其是各種變式的等價(jià)。例如:“點(diǎn)A在直線上”等價(jià)于“直線通過A點(diǎn)”;“兩條直線互相垂直”等價(jià)于“兩條直線所成的角是900” 等等。在實(shí)際教學(xué)中,有些學(xué)生對(duì)幾何學(xué)中的一些詞語理解不透。例如:有許多學(xué)生對(duì)“三個(gè)平面兩兩相交”中的“兩兩相交”的含義不明白;“經(jīng)過兩條相交直 線,有且只有一個(gè)平面”中的“有且只有”理解不了,等等。特別地,在幾何學(xué)習(xí)中,我們經(jīng)常要把一些幾何語言轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)表達(dá)式來證明。例如:“證三角形的內(nèi) 角和為1800”,我們通常轉(zhuǎn)化為證明“已知三角形ABC,求證:∠A+∠B+∠C=1800”完成。因此,學(xué)生若能比較好地運(yùn)用推理語言,對(duì)于他們培養(yǎng)和提高自己的空間想象力一定會(huì)大有裨益。

3.通過培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)空間想象力

學(xué)生空間想象能力的發(fā)展,與其數(shù)學(xué)思維品質(zhì)的完善程度緊密相聯(lián)。可以說,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維品質(zhì)是提高學(xué)生空間想象能力的突破點(diǎn)。

在 學(xué)習(xí)幾何的過程中,如果沒有思維的深刻性,就不可能準(zhǔn)確地解釋圖形信息、正確地進(jìn)行推理、判斷;沒有思維的靈活性與敏捷性,就不可能對(duì)非圖形信息與視覺信 息進(jìn)行靈活的轉(zhuǎn)換與操作,無法想象運(yùn)動(dòng)變化的空間。在實(shí)際教學(xué)中,教師不應(yīng)該為培養(yǎng)空間想象力而培養(yǎng)空間想象力,而應(yīng)多方面分析空間想象力的本質(zhì)要素,充 分利用數(shù)學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)這一杠桿,有效地培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)空間想象能力。

試題詳情

4. 通常合理使用模型培養(yǎng)空間想象力

恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用模型,是順利地進(jìn)入立方體幾何之門的有用鑰匙,是培養(yǎng)空間想象力的前提。這里所說的模型,并不僅指教學(xué)使用的立體幾何教具,而主要是指學(xué)生人人都有的桌面、書本、手掌(代表平面);筆、手指(代表直線);還有打開的書本(可代表二面角)、教室的墻角(可代表相交于一點(diǎn)的三條直線或三個(gè)平面)、粉筆盒(正方體)等等。善用這些現(xiàn)成的模型,可以使許多問題變得比較直觀,容易解決。如:“一個(gè)二面角的兩個(gè)面與另一個(gè)二面角的兩個(gè)面分別垂直,這兩個(gè)二面角的大小關(guān)系是什么?”此題僅靠空間想象是很難得出結(jié)果的,作圖也較難,且作出的圖形是不會(huì)運(yùn)動(dòng)的(而模型是可以運(yùn)動(dòng)的),要畫出各種情況圖形,既費(fèi)時(shí),圖形也難畫,另外學(xué)生往往還會(huì)依據(jù)平面幾何中的一個(gè)類似的結(jié)論而去習(xí)慣性思維,得出“相等或互補(bǔ)”的錯(cuò)誤結(jié)果,其實(shí)此題只需用兩本打開的書本比劃一下,結(jié)論很快就可以得到(兩個(gè)角沒有任何關(guān)系)。這一教法,融知識(shí)性和趣味性于一體,形象、直觀,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)了他們的空間想象力。

試題詳情

5. 通過多媒體輔助教學(xué)培養(yǎng)空間想象力

現(xiàn)代教學(xué)論的思想核心是確認(rèn)教師在教學(xué)中的主導(dǎo)地位的同時(shí),認(rèn)定學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體地位。因此教學(xué)的最終目的是啟發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性,讓學(xué)生“會(huì)學(xué)”。在多媒體教學(xué)的嘗試中,為了打破傳統(tǒng)教學(xué)中的“老師講,學(xué)生聽”的習(xí)慣,我們將課上的習(xí)題“從一個(gè)正方體中,如圖那樣截去四個(gè)三棱錐后,得到一個(gè)正三棱錐,求它的體積是正方體體積的幾分之幾?”根據(jù)題意設(shè)計(jì)成動(dòng)畫情景。一個(gè)正方體依次被切去了四個(gè)角,把切去的部分放到屏幕的四角,中間剩下一個(gè)三棱錐,求三棱錐的體積。學(xué)生根據(jù)畫面的演示,立即想到剩余部分是由整體減去切掉的。有了思路后,再?gòu)漠嬅嬷星逦赝茖?dǎo)出每個(gè)角的體積是整體的1/6,進(jìn)而得出所求體積為整體的1/3。 這樣,通過畫面的演示,不需教師講解,學(xué)生自己就可以找到求解方法,同時(shí)在無形中途立了間接求體積的概念。通過多媒體教學(xué),我們發(fā)現(xiàn)它具有不可比擬的優(yōu)越 性。首先,多媒體教學(xué)使課上教學(xué)省力;它能直觀、生動(dòng)、形象地進(jìn)行教學(xué),有利于引起學(xué)生的注意力,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,并且使教師的板書量大大減少。其 次,多媒體教學(xué)增大了課容量,加強(qiáng)了知識(shí)間的連貫性。由于多媒體教學(xué)直觀、生動(dòng)、形象地突出了教學(xué)重點(diǎn),淺化了教學(xué)難點(diǎn),使學(xué)生理解知識(shí)的進(jìn)度加快,并且 節(jié)省了教師反復(fù)講解的時(shí)間,節(jié)省了課時(shí),相對(duì)增大了課容量,突出了各部分知識(shí)的連貫性,取得較好的教學(xué)效果。

愛 因斯坦說過“想象力比知識(shí)更重要,因?yàn)橹R(shí)是有限的,而想象力概括著世界上的一切、推動(dòng)著進(jìn)步,并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉”,“想象是創(chuàng)造力”。總之,我們應(yīng) 當(dāng)在數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)中重視學(xué)生想象力的培養(yǎng),要充分挖掘一切可以調(diào)動(dòng)學(xué)生思維活躍的因素,通過多種途徑,培育學(xué)生的想象力。

 

 

 

試題詳情


同步練習(xí)冊(cè)答案