小学数学图形教学中空间思维的培养策略

引言

空间思维作为数学核心素养中的关键构成部分，对提升学生解决实际问题的能力以及培育创新思维有着重大意义。小学时期是儿童空间感知以及思维能力发展的关键阶段，图形教学是培养空间思维的核心要点，怎样借助科学有效的教学设计，解决学生在图形学习过程中的问题，是当下小学数学教学需要着重思考的问题。

一、小学数学图形教学与空间思维的关系概述

（一）图形教学的核心价值

小学阶段开展图形教学，是学生认识与理解各类几何形体的起始点，也是培育学生观察力、想象力以及抽象推理能力的关键路径。在教学进程中，学生借助观察各异图形，实施操作并动手拼搭，可直观领会图形的特征与规律，这种体验式学习模式，有益于激发学生的空间想象力，促使其在脑海中构建并转换图形形态，提升空间推理能力 [1]。经由持续的练习与思索，学生掌握了基础几何知识，还为后续更为复杂的数学学习筑牢了认知根基，小学图形教学在整个数学学习体系中有着不可替代的关键位置。

（二）空间思维的内涵与特征

空间思维指的是人们针对物体的形状、方位、大小以及它们于空间中的变化过程展开感知、想象以及推理的综合能力，该能力涉及对三维空间的直观理解，还牵涉对空间中物体位置和关系的灵活转换与判断。空间思维的核心内容主要有三维想象、空间变换以及关系推理这三个方面，三维想象能力能让人们在脑海中构建立体图形的形象，空间变换能力帮助人们理解物体在旋转、翻转、移动等过程中的变化，而关系推理能使人们分析不同物体之间的空间联系。空间思维与图形学习联系紧密，良好的空间思维能力可提升学生对几何图形的理解和应用能力，推动数学思维的发展。

二、小学图形教学中空间思维培养中存在的问题

（一）学生空间观念薄弱

部分学生对于空间位置关系缺乏应有的敏感性，在准确描述物体方位以及形状方面存在困难，此现象在小学数学学习进程中表现得格外明显。因为对上下、左右、前后这类空间方位的理解尚未达到应有的深度，他们在解决实际问题的时候大多会出现混淆状况，无法清晰地进行表达以及判断物体之间的相对位置。这对学生观察几何图形以及绘制图形产生了影响，同时也对其空间想象能力与空间推理能力的发展形成了制约。空间位置关系的敏感性属于空间思维的关键基础，若缺少这一基础，那么学生在学习立体图形展开图、图形旋转、平移以及对称等内容之时，会更容易出现错误以及陷入困惑。

（二）教学方法偏重平面化

在教学过程中过度依赖书面图形以及课本插图，虽说这在一定程度上方便学生去观察并且理解基本形状，然而大多时候缺少立体化以及动态化的展示方式，致使学生很难切实体会到图形在空间中的变化以及特征。这样一种静态且平面的呈现形式对学生的感知体验造成了限制，没能充分调动起学生主动剖析的兴趣，同时也难以有效激发学生的空间想象力 [2]。比如，当讲解立体图形的展开与旋转时，仅仅依靠课本插图很难让学生构建起清晰的三维概念，使得他们在后续做题或者生活应用当中出现认知方面的障碍。

（三）学习活动缺乏综合性

课堂活动大多局限于简单的识记以及机械操作方面，学生一般仅仅是记住了图形的名称、特征或者完成了拼摆任务，然而却缺乏对图形本质以及规律的深入剖析，这样的教学方式容易致使学习仅仅停留在表层，没办法有效地引导学生从不同角度展开观察、比较以及推理。比如在学习立体图形的时候，学生很少得到鼓励去探索图形的不同视角、旋转之后的形态变化以及与生活实际的联系，缺少跨情境、跨角度的综合思考。这种不足直接对学生空间思维的深度以及灵活性产生了影响，使得他们在面对复杂问题时容易陷入片面、僵化的思考当中。

三、培养学生空间思维的有效策略

（一）结合动手操作，强化空间感知

学生空间观念较为薄弱，教师可借助丰富的实物模型、纸模制作以及折纸活动，帮助学生在动手操作期间充分感受物体的形状和结构，强化对立体图形的直观认知。借助这种亲身参与的学习方式，学生可把抽象的几何概念和实际形象关联起来，培育空间想象力与数学思维能力，这也契合小学生以形象思维为主的发展特性。

在人教版小学数学《圆柱与圆锥》的教学中，教师首先展示实物模型，如易拉罐、小纸杯等，让学生观察并描述底面形状、高度以及侧面特征，随后让学生动手制作纸质圆柱和圆锥：先剪出展开图，再动手卷折、粘贴使其成形，同学们在动手过程中发现圆柱和圆锥的结构特点，并且主动对比它们的相同之处与不同之处。教师设计实际问题，比如 “怎样用一张长方形纸卷成圆柱？” 引导学生思考并尝试。依靠这一节课，学生学会了区分和描述圆柱与圆锥，还提升了空间想象与动手能力。课堂氛围活跃，学生兴趣高涨，纷纷展示自己的作品，体会到了数学与生活的关联以及乐趣。

（二）运用信息化手段，拓展教学方式为了克服传统教学存在的平面化局限，教师可借助数字化教学软件、三维立体演示动画以及增强现实（AR）技术，让学生在动态的情境当中直观地观察图形的旋转、平移以及变换的过程。这样的多媒体与数字化手段，使得抽象的几何概念变得 “动” 了起来，更加契合小学生以形象思维为主的认知规律，对培养学生的空间想象力与推理能力有所帮助，提升他们的数学核心素养。

在讲授人教版小学数学《图形与几何》单元时，教师先运用三维立体动画演示正方形绕轴旋转生成正方体、圆形旋转生成圆柱等过程，以此让学生从动态的角度去理解立体图形的形成，之后借助 AR 软件让学生使用平板或者手机扫描纸面图形，观察图形在屏幕中旋转、放大、缩小。同学们兴趣十分高涨，积极展开讨论：有的发现旋转方向不一样，形状也不同，有的提出问题，像是“是不是所有平面图形旋转之后都可生成立体图形？” 在动手探索以及互动演示的过程中，学生们掌握了图形变换的基本原理，还锻炼了空间推理能力以及观察力。

（三）设计综合活动，促进多角度思考

学习活动缺乏综合性，教师可在课堂设计 “建筑小设计”“图形创意拼搭”等跨学科项目，把数学知识和美术、劳动等学科融合，引导学生从生活实际出发。观察、分类并创新图形和数量关系，推动空间思维和数学应用能力综合发展，这种项目化学习方式能调动学生学习兴趣，培养解决实际问题能力，让数学知识更贴近生活。

在人教版小学数学《比例》教学中，教师设计 “校园花坛设计” 项目，学生分组根据长方形区域平面图按比例绘制缩小设计图，同学们先讨论确定花坛不同图形花圃形状与布局，再把实际长度按比例缩小标注在图纸上，还用彩笔美化，过程中老师指导学生理解比例意义、比例尺用法和实际测量方法 [3]。学生绘制设计图，掌握比例计算，体验数学在生活中的具体应用，同学们互相展示作品讲解设计思路，学习兴趣和空间想象力提升，更深刻理解 “比例” 知识点的价值和趣味。

总结：小学数学图形教学在培养学生空间思维方面发挥着关键作用，对当下教学状况展开分析，发现存在学生空间观念较为薄弱、教学偏向平面化以及活动缺乏综合性等问题。基于此本文给出了相应策略，强化学生动手操作，借助信息化手段，设计综合活动，以此推动学生空间思维能力的良好发展。未来教学需持续创新方法，促使学生构建更为完善的空间认知体系。

参考文献：

[1] 熊乐乐 . 基于小学数学核心素养简析空间思维能力的培养策略 [J]. 课堂内外（初中版）, 2024(20):73-75.

[2] 刘 思 灿 . 小 学 数 学 课 堂 中 培 养 学 生 空 间 思 维 能 力 的 策 略 [J].2024(11):688-690.

[3] 王雄名 . 小学生数学空间思维能力培养对策 [J]. 天津教育 , 2024(1):168-170.