基于学习花园提升低年级学生数学空间观念的研究

《义务教育数学课程标准（2022 年版）》把空间观念列入数学的核心素养表现之一，并要求低年级的学生做到“感知物体形状、描述空间方位、理解图形运动变化”。低年级学生的思维是以具体形象思维为主，而他们对空间的认知只能借助真实的物体并经由人的直接感知和操作才能完成。在传统的数学课堂上，由于受教室的空间以及教具本身的因素限制，不能有效地促进学生建立二维图形与三维实物之间的有效联结，学生们对“前后左右”“平移旋转”这些概念只能做到死记硬背，根本就不会把它们运用于实际的操作当中。因此通过学习花园理念能有效培养低年级数学空间观念，提高低年级学生的数学学习能力。

一、学习花园概念

学习花园是专门设计让学生们参与其中进行劳动实践、专题探索、主题学习等的学习场域。其作为一种新型学习场域是有可能解决以上问题的一种可能性，德明小学学习花园包含 4 大生态区以及 PBL 生态实验室等空间布局，还加入了 VR 虚拟技术、土壤监测系统等先进教学仪器打破学科和场景边界，开展学习花园与空间观念的教学尝试，立足于苏教版低年级数学教材，探究学习花园与空间观念教学的融合路径，设计实践性活动，通过让学生置身其中，真正意义上“做中学、玩中学”，提升学生的空间认知能力，为小学数学的跨学科学习实践教学提供一种参考的模式。

二、培养小学生数学空间观念的意义

（一）有助于学生提高学习能力

空间观念作为小学生数学思维发展的主要路径，有助于帮帮助学生构建数与形的枢纽，从而提高小学生对几何与图形知识理解以及应用，提高逻辑思维的条理与严谨性。在培养过程总经过实践、发现、总结等学习方法，让其迁移到其他学科，从根本上提升小学生的学习能力。

（二）有助于学生建立空间感知

培养小学生数学空间观念，能助力其建立精准空间感知。通过观察物体形态、辨别方位关系、感知图形运动等实践，学生可将抽象空间概念转化为直观认知，逐步形成对物体形状、大小、位置及变化的敏锐感知力，为理解几何知识、解决空间类问题奠定基础，也提升对现实空间的把握能力。

（三）有助于学生提高审美能力

培养小学生空间观念的过程中还能提升小学生的审美能力。一方面，空间图形的组合并非单一的组合，而是根据规律与顺序进行排列，这也为小学生的审美观感提供了前提条件。另一方面，学生在构建空间观念时，也会自主观察空间图形，在观察图形的过程中能有效提升审美能力。此外，审美能力以空间几何图形为基础，能有效促进学生的创新思维发展的能力，教师需要高度重视培养小学生的空间观念，才能更好地提高小学生的审美能力。

三、培养小学生空间观念策略

根据苏教版一年级下册《认识图形（二）》、二年级上册《观察物体》等有关内容，设置“情境体验—项目探究—技术融合”类的实践活动，在学习花园中打通教材与现实之间的关联通道。

（一）情境化体验：夯实直观认识基础

以往课堂教学用到的标准教具很容易让学生形成“图形 Σ=Σ 标准模型”的思想误区，而学习花园内各种各样的真实自然事物恰恰提供了对各种非标对象的认识，把苏教版一年级上册的《认识图形（一）》知识渗透于教学活动中，在学习花园的草坪生态区与果树禽类区布置任务“寻找‘面像长方形’‘整体像圆柱’的物体”。学生发现了梧桐叶（近似长方形）、竹竿（近似圆柱）、鹅卵石（近似球体），教师引导学生用手去摸一摸、用眼去看一看，对比课堂上教材的插图，一起讨论“这片叶子为什么像长方形”“和教室里圆柱教具相比，你发现这根竹竿和圆柱有什么不同？”。通过观察自然中的实际物体并加以比较，可以超越那些“平面的是长方形，立体的是圆柱”的错觉束缚，认识到“图形是物体形状的一种抽象”以及更加准确地把握“观察视角和观察距离”。

（二）项目式探究：发展空间想象能力和表达能力。

基于学习花园中的地形地貌及天然材料，完成一项需要运用空间规划知识的团队任务——与苏教版二年级上册《位置与方向》的内容结合起来的“小小园林设计师”活动。学生根据小组长的任务分工，选材后到沙池区为“小昆虫”设计一个“家园”。小组内部首先画出小设计图，并标出“大门”“卧室”以及“食物区”之间的相对位置；然后按图纸中的要求亲自进行搭建并完善自己的设计；最后每组介绍完作品后进行总结评价，可以说每一个小组都是通过在头脑中运用知识想出原创设计，并能运用一些关联语句来进行表述，这是让他们一边操作，一边将头脑中的空间思维具化的过程，能促进学生的空间思维与语言表达的综合发展。

（三）技术融合观察：理解空间运动变化规律

围绕苏教版二年级下册《图形的运动》单元中“平移、旋转”教学的难点，运用学习花园 PBL 生态实验室的 VR 设备与实时监测系统开展活动。一方面让学生戴上设备“步入”VR 虚拟花园场景，在 VR 中操作虚拟物体（搬动石块、转动花盆）等感知物体“平移：位置改变、形状不变”，“旋转：方向改变、中心不变”；另一方面以VR 的形式播放花园中的竹笋生长延时摄影，蝴蝶飞舞的实时直播，引导学生观察生物运动轨迹并对其进行比较，借助类比的方法理解和认识“图形平移与旋转”的特点；利用技术将抽象的运动由“静”化为“动”，让学生亲历“眼看”、耳听、身动的过程，培养学生的动态空间观念。

四、结语

学习花园可作为低段学生数学空间观念的学－做实践支架，将苏教版的课本内容融合到花园场景中，用信息技术作为平台支撑，开展了情境化、探究式的实践活动，解决了以往传统课堂认知活动中出现的各种问题，今后应不断探索如何使学习花园与数学教学更好地结合，把真实的情境作为小学生空间观念发展的“孵化器”，助力落实小学数学的核心素养。

参考文献：

[1] 闻中秋 , 陈启东 . 学习花园 : 跨学科学习场域设计与实践 [J].成才之路 , 2024(16):133-136.

[2] 张丽平 . 小学数学教学中空间观念培养途径探究 [J]. 智力 ,2024,(31):49-52.

[3] 杨仲琴 . 小学数学图形教学中学生空间观念的培养策略探析[J]. 小学生 ( 下旬刊 ),2024,(06):139-141.