小学数学教学中空间观念培养的教学策略研究

引言

空间观念作为数学抽象思维的重要基础，其培养贯穿于小学数学几何教学的全过程。教材通过"观察物体—认识图形—测量体积"的螺旋式编排，构建了完整的空间认知体系。但在实际教学中，教师常面临学生空间想象能力薄弱、图形转换困难等现实问题。本文聚焦数学教材中的典型课例，探索符合小学生认知规律的空间观念培养路径，为优化几何教学提供实践参考。

一、多感官协同感知，构建空间表象的基础工程

小学数学教材《认识立体图形》单元，通过精心设计的多感官操作活动，为学生搭建起从实物感知到空间抽象的认知桥梁。该单元以"实物操作—特征归纳—图形转换"为主线，系统培养学生的空间表象构建能力。在立体图形初识阶段，教师采用"触觉优先"策略。以认识球体为例，学生闭眼触摸篮球、乒乓球等实物，通过指尖感知曲面连续无棱的特征，与长方体、正方体的棱角形成鲜明对比。随后开展"图形分类"游戏，学生根据触摸经验将不同实物归入球体、圆柱体等类别，在分类过程中自然归纳出各类图形的本质特征。

单元核心活动"图形变身"将空间认知推向深入。教师提供橡皮泥模具，让学生将圆柱体捏成长方体，观察体积不变而形状变化的过程。当学生尝试将圆锥体橡皮泥重塑为圆柱体时，发现需要三个圆锥体才能填满一个等底等高的圆柱体，这种直观操作揭示了体积比例关系。更富创意的是"图形剪贴画"活动，学生将圆柱体侧面展开图剪下，通过折叠还原为立体图形，在二维与三维的转换中理解"曲面可展平"的数学本质。通过这种多感官协同的操作体系，学生逐步建立起稳定的立体图形空间表象。当后续学习"三视图"时，能自然调用操作经验想象物体形状；在解决包装盒设计等实际问题时，可灵活运用图形特征进行空间布局，实现从感知到应用的认知跃迁。

二、动态化表象构建，突破空间认知的静态局限

小学数学教材在"图形的平移、旋转与轴对称"单元中，巧妙运用动态化教学手段，将静态的图形转化为鲜活的运动过程，助力学生突破空间认知的静态局限，构建起清晰、准确的动态空间表象。在平移教学中，教材创设"方格纸上的小船航行"情境。教师借助电子白板，动态演示小船在方格纸中沿直线平稳移动的全过程，引导学生细致观察船身各点移动的轨迹与距离。随后，学生分组操作三角形纸片在方格纸上进行平移，通过亲身体验，深刻理解"图形平移时，其形状、大小和方向均保持不变，对应点之间的连线平行且长度相等"的本质特征。当面临"将五边形向右平移 5 格"的任务时，学生能够凭借脑海中形成的动态表象，精准确定平移后各顶点的位置，实现从直观感知到抽象思维的顺利过渡。

旋转教学则围绕"时钟指针的转动"展开。教师运用动态课件，生动展示时针从 3 时旋转至 6 时的完整过程，并着重标注旋转中心、旋转方向和旋转角度。学生动手操作旋转卡片，模拟不同角度的旋转，在反复实践中，清晰把握"图形旋转后，对应线段的长度不变，对应点与旋转中心所连线段形成的夹角等于旋转角"的规律。在解决"将长方形绕中心点逆时针旋转 90°"的问题时，学生能够借助动态表象，在脑海中模拟旋转过程，准确描绘出旋转后的图形。轴对称教学引入"蝴蝶折纸与展开"活动。学生将彩纸对折后剪出图案，再缓缓展开，亲眼见证图形沿对称轴完美重合的奇妙现象。教师利用镜像演示工具，实时呈现图形沿对称轴折叠的动态效果，帮助学生建立"对称点到对称轴的距离相等"的深刻认知。当需要画出轴对称图形的另一半时，学生能够凭借动态表象，在脑海中完成"折叠—重合"的思维操作，轻松补全图形，切实提升空间想象与推理能力。

三、实践性操作转化，深化空间理解的必由之路

小学数学教材在"长方体和正方体"单元教学中，将实践性操作贯穿始终，通过多层次、多维度的动手活动，引领学生从直观感知走向深度理解，切实突破空间认知的难点。在基础特征探索阶段，教师组织"立体图形拆解与重组"活动。学生使用可拆卸的长方体模型，将其拆分为面、棱、顶点三部分，通过触摸不同面的形状、测量棱的长度、计数顶点数量，直观归纳出长方体 6 个面、12 条棱、8 个顶点的基本特征。随后开展拼搭挑战赛，学生仅根据给定的长、宽、高数据，用小木棒和卡纸搭建对应的长方体框架，在操作中深化对棱长关系的理解，如"长方体相对的棱长度相等"等规律自然内化于心。

体积概念建构环节，教材设计"体积测量实验"。学生分组用棱长 1cm的小正方体填充长方体盒子，通过计数小正方体数量确定体积，自主发现"体积 = 长 × 宽 × 高"的计算规律。教师进一步延伸想象摆体积任务：保持小正方体总数不变，改变摆放方式形成不同形状的长方体，要求学生闭眼想象并描述新长方体的长、宽、高。这种从实物操作到空间想象的进阶训练，有效培养学生的三维建模能力，使其在面对"用 24 个 1cm³ 小正方体摆出表面积最小的长方体"等开放性问题时，能灵活运用操作经验，通过调整长、宽、高的比例寻找最优解，实现空间思维的深度发展。

结束语：空间观念的培养是小学数学几何教学的核心目标，其实现路径需要遵循"感知—表象—抽象"的认知规律。数学教材通过精心设计的操作活动和情境任务，为空间观念发展提供了丰富的实践载体。教师在教学中应充分发挥教材的编排优势，将实物操作、动态演示与想象训练有机结合，构建"具身认知—表象建构—抽象推理"的递进式教学模式。未来研究可进一步探索信息技术与空间教学的深度融合，开发更具互动性的虚拟操作平台，为空间观念培养提供更优质的教学支持。

参考文献：

[1]陈正俐.小学数学教学中培养学生空间观念的策略研究[J].进展,2024(8):155-157.

[2]毛碧秀.小学数学教学中学生空间观念的培养[C]//2020 年南国博览学术研讨会论文集（二）.2020.

[3]樊娟娟.小学数学教学中培养学生空间观念策略探究[J].2024(34):69-72.