小學生數學空間思維能力培養對策

王雄名

教師在知識講授過程中開展空間思維能力培養活動，不僅可以增強學生自主思考、深度思考的意識，使其掌握高效理解抽象知識的方法，還能借此培養他們知識關聯生活的意識，使其結合生活經驗將平面信息拓展為空間畫面，從而提升空間思維認知能力。對此，為了更好地達成上述目標，本文從教學改進視角出發，闡述提高學生空間思維能力的具體策略。

一、培養學生數學空間思維能力面臨的困難

（一）學生缺乏自主思考意識

空間思維是一種較為抽象的認知思維，相較于直觀思維而言具有一定的建立難度，這意味著學生要想形成良好的空間思維能力，需要對所看到的信息進行深入思考和抽象轉化。然而，對小學階段的學生來說，他們正處于學習方法逐步探索與建立的時期，學習習慣也處于逐漸養成階段，還沒能形成較強的自主學習意識，未能全面掌握知識抽象化理解的方法，同時缺乏獨立思考能力，因此難以對所看到的數學知識進行更有效的自主分析，從而阻礙了空間思維能力的發展。對此，為了解決這一問題，教師要合理增強空間思維培養活動的趣味性，利用各種有趣的教學手段點燃學生主動思考的熱情，使其在知識探究過程中掌握抽象思考的方法，從而促進空間思維的形成。

（二）學生具有較大的差異特征

由于學生的生活環境不同、學習經驗不同、個人智力發展情況不同，因此逐漸形成差異化的數學認知能力，這要求教師在培養學生空間思維能力時不能沿用傳統的單一化、模式化、注入式的教學方法，而是要根據學生真實學情設計難易程度不同的思維啟發任務。在以往的教學模式中，教師通常會利用統一的教學資料開展授課活動，這使得學困生難以快速理解抽象的知識，阻礙了空間思維的發展，而學優生覺得過于簡單，難以得到空間思維能力的提升。由此可見，教師要想改善能力培養效果，需要科學設計層次化的教學活動，讓班級各層級學生在認知氛圍內得到空間思維能力的訓練。

（三）學生難以結合生活思考

空間思維能力培養與現實生活之間有著十分密切的聯系，學生要想將平面思維拓展為空間思維，需要進一步加深對立體圖形和立體事物的認識，讓所見畫面在腦海中形成具有前景和后景的立體畫面效果。而這一效果的產生需要學生具備一定的生活經驗，知道平面圖形與立體圖形之間的區別，了解立體圖形和立體畫面的特點，這樣才能將平面思維進行精準轉化。然而，小學階段的學生缺乏知識聯系生活的意識，缺乏立體事物思辨能力，難以將看到的數學信息聯想成生活化的事物，阻礙了空間思維能力的發展。對此，教師要多開展一些生活化的教學活動，使學生在實景探究和實踐體驗過程中形成良好的空間思維，提升空間思維運用能力。

二、小學數學培養學生空間思維能力的原則

（一）思維引導原則

由于空間思維的形成具有一定的難度，因此，教師要遵循思維引導原則，激活學生的主觀能動性，引導他們對數學知識進行發散性思考，使其結合各種立體事物和立體場景分析數學問題，讓學生在潛移默化的思維引導中逐漸建立空間思維，形成從立體視角理解數學知識的意識，從而提升思維培養效果。

（二）以生為本原則

數學教師要遵循以生為本原則，設計難度不同、層次不同的空間思維培養活動，一方面可以增強學困生自主探究的信心，降低層級空間思維啟發任務的難度，讓學困生快速理解單元知識；另一方面，能夠滿足學優生思維與能力拓展發展的需求，使其掌握更復雜的數學知識，形成更強的空間思維能力。

（三）生活實踐原則

簡單的理論講解難以讓學生快速建立空間思維。對此，數學教師要遵循生活實踐原則，結合日常事物或生活場景開展實踐體驗類活動，讓學生通過動手操作、親身體驗等活動形成良好的空間觀念，掌握平面思維與立體思維轉化技巧，在快速完成自主學習任務的同時，提升空間思維能力。

三、小學數學開展空間思維能力培養的具體措施

（一）融入趣味元素，啟發學生空間思維

在思維能力培養的過程中，教師要利用富有趣味性的授課活動激活學生的主觀能動性，轉變他們對數學課程的看法，使其積極主動地參與思維啟發活動，在獨立思考、自主分析的過程中逐漸建立正確的空間認知觀念，初步形成一定的空間思維能力。比如，教師可以借助多媒體設備開展搶答游戲活動，利用游戲競爭機制激發學生自主思考的積極性，運用信息技術營造身臨其境的立體化探究環境，借此引發學生的聯想思考，使其在沉浸式的體驗中建立較強的空間思維。

以人教版小學數學六年級上冊第二單元“位置與方向（二）”課程為例，為了快速激發學生自主探索“位置與方向”知識的興趣，教師可以利用3D地圖和投影儀構建立體地圖探索情境，讓學生在沉浸式的學習環境中探究描述物體方位和距離的方法。首先，教師借助投影儀投影3D地圖，將班級變成某個城市的立體區域環境。在此環境中，學生可以看到地圖中的某些建筑物落在班級相應的點位上，而且點與點顯示了具體的距離數值。其次，教師可以結合立體畫面設計搶答問題，如博物館與學校之間是怎樣的位置關系？學校到市體育館的距離是多少千米？對此，學生要快速找到問題中的相應點位，根據提示信息進行搶答。此項活動既可以提高學生自主思考的興趣，又能讓他們在沉浸式的環境中得到空間思維啟發，進而加深對位置與方向知識的認識。

（二）結合實際學情，分層培養空間思維

數學教師要想快速提高班級整體的空間思維能力，需要根據每名學生的智力發展情況和實際學習能力創建層次化的思維培養教學活動。比如，教師可以依據真實學情將班級學生分為基礎、一般、較高三個學習層級，再結合單元教學內容設計與各層級最近發展區相適應的知識探究任務，這樣既可以減輕學困生的數學學習壓力，又能使各層級學生通過完成與之相符的學習任務提升個人空間思維能力，進而提高班級整體思維培養效果。

以人教版六年級數學上冊第二單元“位置與方向（二）”課程為例，教師可以針對基礎、一般、較高三個層級布置難易程度不同的“位置與方向”探知任務。例如，對基礎層級學生，教師可以讓他們結合班級場景描述某兩個點的方向和距離，體會各位置的空間距離，初步形成空間思維；對一般層級的學生，教師可以設計3D地圖描述活動，讓學生觀察立體地圖，想象各建筑物之間的方位關系，描述某兩個建筑物的位置與距離，初步建立空間觀念；針對較高層級學生，教師可以結合實際場景開展地圖繪制活動，在此項活動中，學生需要將班級想象成生活場景，每個桌椅表示不同的建筑物，然后結合生活經驗和地圖提示信息，繪制簡單的路線圖。比如，描繪從學校到市圖書館的路線圖，標出兩個建筑的坐標位置，標明學校到圖書館的距離，在初步感受坐標的同時，提升空間思維轉化能力。學生通過完成難度不同、內容不同的學習任務，既可以降低自主認知壓力，增強數學探知信心，又能在生活化任務完成過程中形成良好的空間觀念，提升空間思維合理運用水平。

（三）引導實踐探知，提高空間思維能力

在空間思維能力培養過程中，要想進一步增強課程教學的實用性，教師需要結合現實生活開展多樣化的實踐活動，讓學生研究真實的事物、探究生活場景，借此增強其知識與生活關聯的意識，提高空間思維高效運用的能力。

1.開展互動推理活動。

要想降低空間思維培養難度，數學教師可以利用數形結合思想開展推理解答活動，引導學生運用空間思維將數轉化為形，將形轉化成數，以拓展其數學解題思路，借此提高他們的空間思維能力。比如，面對復雜的數學問題，教師可以指導學生深入研究各要素之間的聯系，找尋其中的數量關系，同時結合以往的圖形認知經驗，探究數字與圖形之間的對應關系，并將抽象的代數問題與直觀的幾何問題進行靈活轉化，從而使學生運用數形結合思想快速解答問題，借此提升他們的推理認知能力。

以六年級數學上冊（人教版）第八單元“數學廣角──數與形”課程為例，本單元圍繞“數形轉化”展開，針對代數問題，學生需要將其轉化為直觀的圖形問題，而圖形問題則需要用代數知識解答。對此，在教學過程中，教師要引導學生運用數形思維、空間思維進行問題推理。例如，教師將班級桌椅拼成多種樣式，如圖1所示，讓學生推理4張課桌可以坐幾個人？n張桌子坐幾人？對此，學生需要將班級場景轉化為平面圖形，探究圖中各元素之間的關系，找尋數的規律，再根據規律進行推理，并計算出最終結果。

圖1 桌椅擺放樣式

再如，教師提出代數問題：五名學生參加跳棋比賽，每兩人之間要下一盤棋，問一共需要進行多少場比賽？對此，學生可以用水杯代替人，用皮筋連接每場比賽的參賽者，根據現實場景畫出平面圖形，最終推導出比賽的次數。學生參與數形轉化活動能夠有效提高抽象思維能力、數形思維能力、空間思維能力以及推理思維能力，從而提高解題效率。

2.開展動手操作活動。

教師可以利用實際物體創建動手實操活動，讓學生測量真實物體中各圖形要素的數值，如圖形邊長、圖形高度、圖形角度、圖形直徑等，然后讓他們根據測量數值制作相應的圖形，并求出圖形的周長和面積。此項活動不僅可以訓練學生實物測量和圖形制作能力，還能借此加深他們對空間物體形狀和大小的認識，使其形成良好的空間思維能力，提高空間思維與平面思維靈活轉化的水平，進而改善數學圖形知識學習效果。

以人教版數學教材六年級上冊第五單元“圓”課程教學為例，教師可以利用圓形鐘表、小花盆、鏡子、盤子、體重秤、汽車模型等生活物品開展圓形測量、制作與計算活動。首先，學生根據自己的喜好選擇物品，選中同一物品的學生組成一個小組。其次，各小組找尋立體物品上的圓形，如小花盆的盆底與盆口都是圓形、鐘表表盤是圓形、汽車模型的輪胎是圓形。再次，各小組在紙上畫出上述圖形的等比例圓形，同時求出圓的周長和面積。在此過程中，各小組可以采用多種方式畫圓。比如，有的小組將盤子扣在紙上，沿著盤子邊線畫圓，有的小組測量體重秤表面圓形的半徑，用圓規畫圓，還有的小組用直尺測量鏡子的直徑，通過作十字線的方法畫圓。最后，各小組根據圓的半徑、直徑數值計算出圓形物品的周長和面積。學生參與圓形繪制與計算實操活動，既可以加深對圓形知識的記憶，提高數學運算能力，還能得到空間思維的發展。

3.開展生活實踐活動。

要想幫助學生形成較強的空間思維運用能力，教師可以結合現實生活場景開展實踐活動。在此類活動中，教師要引導學生觀察日常生活中的立體事物，如生活擺件、生活場所、立體建筑等，然后引導他們根據要求完成與之相關的平面圖形任務。在此過程中，學生要結合生活經驗將平面圖形轉化為立體圖形，運用空間思維思考圖形問題解決方法，再將所得結果應用于現實場景，完成數學知識生活化實踐任務，提升空間思維靈活運用能力。

以人教版數學六年級上冊第五單元“確定起跑線”課程教學為例，教師可以利用學校體育場布置操場測量和起跑線確定任務，以此來訓練學生空間思維運用能力。首先，教師提供一幅學校體育場跑道的平面示意圖，讓學生初步了解跑道的結構，然后結合示意圖實地測量跑道的長度，計算各跑道直徑、周長等數值，確定每條跑道的起跑線。其次，在實踐過程中，學生可以自行分成多個小組，每個小組測量一條跑道，記錄直線跑道和半圓形跑道的長度，并將測量結果進行匯總，運用圓的周長公式計算每條跑道兩個半圓的長度，再將周長與兩條直線跑道長度相加，得出每條跑道的全長數值。最后，學生結合測量經驗將跑道示意圖想象成立體畫面，分析體育場結構，算出相鄰跑道起跑線的相差值，從而確定每條跑道的起跑線。學生參與“起跑線確定”生活實踐活動，既可以提高測量能力和運算能力，又能形成較強的平面思維與空間思維轉化能力，進而提升解決數學實際問題的水平。

四、結語

綜上所述，教師要想改善空間思維能力培養效果，需要先了解當前數學教學面臨的各種困難，找到根本原因，再思考針對性的解決辦法，開展更有價值的啟發性、生活化、實踐類的思維培養活動，讓各層級學生都能得到有效的空間思維訓練，進而形成良好的空間思維能力，提升數學多元化探知質量。

（宋行軍）