空间思维能力

空间思维能力（精选12篇）

空间思维能力 篇1

在课堂教学过程中, 教师要精心设计教法和学法, 努力创设轻松、愉快的课堂气氛。和谐、自然、最大限度地开发学生的思维空间, 培养学生创新思维能力。

一、发扬教学民主, 激发创新思维

著名外语教学专家H.Schuman认为, 情感是启动认知技能发生作用必不可少的发动机。学生的情感直接影响他们的学习兴趣和学习效果, 教师要重视感情投资, 努力营造平等、民主的课堂教学气氛, 用亲切、信任、尊重的情感态度, 点燃学生创新思维的火花。

教师应注意把微笑带进课堂, 让每一名学生都能享受到同样的欢乐, 鼓励学生发表自己的意见, 让学生敢问、敢说, 甚至敢于指出教师的错误, 尽可能地满足学生各种学习愿望, 保护学生的学习积极性, 使学生感到自己的讨论、发言等学习行为是自由的、安全的, 不会受到压制。一次课堂上, 我把though读成了through, 班上有一名学生马上站起来指正:“Mr.Liu, 我觉得你读错了一个单词, 你把though读成了through, 这里是though, ‘虽然’的意思。”我很快意识到读得太快, 一时没看清楚, 立刻纠正了错误, 并表扬了那名学生。

学生是有情感的, 只有积极、肯定的学习环境才能使学生思维的主体性、创造性得到发展。对于英语教学, 更需要教师创设平等、民主的教学氛围, 让学生在特定的情境中学习特定的语言, 产生教与学的共振, 促使学生创新思维习惯、方法的养成。例如, 在“The Great Green Wall”教学中, 笔者对美国近350年森林的变化情况大致简述并板书后, 有意在黑板上给这一部分文字内容配了一个小标题“The Forests of China”, 启发学生发现错误并改正。果然, 不等笔者暗示学生就异口同声地说:“The Forests of the USA.”课堂气氛一下子被激活, 同时又顺理成章地引出下文。师生之间互相纠正错误, 可以营造一种民主的课堂教学氛围, 为培养学生的创新思维创造机会。

二、优化教材处理, 引导创新思维

英语教学内容丰富多彩, 知识点纵横交错。教师要根据各个知识点之间的联系, 对所教学内容中的知识点进行组合, 以使学生多方位、多角度思考问题, 探索解决问题的多种途径、多种方案, 引导学生创造性思维。教师在课前研究教材知识体系, 优化组合新旧知识, 把知识化整为零、连点成面, 就显得相当重要。一堂课的教学应一气呵成, 由词到句, 由句到文, 进行整体的“Revision (复习) →Presentation (呈现) →Practice (操练) →Consolidation (巩固) ”教学, 以旧带新, 逐步过渡。

例如, 在进行“Shopping”教学时, 笔者根据购物的一般规律, 列举购物有关的要点, 如size/colour/kind/price等, 制作投影片, 让学生组织对话实践, 从已有的知识、生活经验入手, 导入新课学习。在展开教学过程中, 以“Shopping”为主题贯穿始终, 从“decide to buy”到“look at (suits) ”再到“try on (jackets) ”为主线, 层层递进, 指导学习。整节课综合处理教材内容, 融生活经验和课堂学习于一体, 启发思维, 引导学生学会运用旧知识、学习新知识, 提高学生创新思维的科学性、正确性。

三、强化群体互动, 拓展创新思维

发展是教学的出发点, 也是教学的归宿。它要求每名学生都能在原有基础上取得进步, 体验成功的喜悦。发展, 不仅是知识的日积月累, 更重要的是思维素质的不断增强。教学中可采用群体互动、协同发展的方法, 让学生在合作学习的过程中互相弥补、借鉴、启发、纠正, 形成交互、立体的思维框架, 开拓全体学生的思维。

例如, 进行“John’s Day”教学时, 课文最后设计了一个问题“Why doesn’t he use the lift for the last three floors?”笔者让学生几人一组进行讨论。学生你一言、我一语, 充分发挥想象, 思维由集中到发散, 又由发散到集中, 每个人的思维能力在集体的智慧中得到发展和更新。

又如, 笔者在“Uncle Wang’s Factory”课文教学后, 让学生围绕课文主题, 按故事情节发展, 进行加工、整理、改写, 进而复述, 抽取不同层次的学生来表达, 由其他学生补充、更正。复述的过程实际是大脑思维的过程, 学生将语言信息输入大脑, 经过认知、对比、理解、记忆、推理、归纳等思维活动, 对语言进行加工复述。由于强调了合作的教学方式, 使学生, 特别是学习较为困难的学生, 无论是词语的选择, 还是句子的组织、叙述的条理, 甚至思维的延伸和扩展, 都得到了锻炼和培养。

四、设置课堂提问, 深化创新思维

教会学生独立思考, 就是要教给学生自我教育的能力, 教师不能要求学生放弃一切活跃的思维, 盲目地相信某种结论。设置合理、富于启迪思维的课堂提问, 无疑是体现这一思想的重要手段。提问时应注意学生的个体差异性和提问形式的多样性, 这样才能诱导学生富有创新地进行思维。

教学内容的阶段性, 决定了课堂提问的阶段性。初中英语课文教学中常用的提问形式有:

1. 导向性提问

教师从课文总体结构着手, 设置若干导向性课堂提问, 让学生对课文内容进行预测, 使学生产生学习的欲望。

2. 情节性提问

让学生在阅读教学内容的前提下, 对所学内容的人物关系、情节变化等做进一步检测, 帮助学生掌握课文情节。

3. 对比性提问

课文内容中的时间、人物、情节常具有对比性, 根据事物的性质、呈现的顺序, 提出一些比较性的问题, 培养学生求同、求异的思维能力。

4. 直观性提问

运用实物、投影、动画等教学手段进行同步课堂提问, 能使抽象复杂的事物具体化、实际化, 调动学生更为积极、有效的思维。

5. 联想性提问

贴近实际生活, 安排提问内容, 使教学内容与现实社会密切联系, 有利于学生联想、想象。

课堂提问, 有时可“教师问, 学生答”, 有时也可“学生问, 教师答”, 适时穿插、应用, 有利于提高学生创新思维的深度。

五、改进评价方式, 鼓励创新思维

简单、粗暴的指责, 只会压制学生朦胧、零碎的思想, 阻碍学生创新思维的发展。在课堂中评价学生思维的表现时, 应注意客观、公正、热情, 以鼓励为主, 针对学生的不同情况分层评价。对于学生“异想天开、标新立异”的观点, 教师可用“Good, but...”或“Maybe, if...”等用语评价;对于学生错误的回答, 也不可“No”“Wrong”一棍子打倒, 可说“Please think it over”或“Try it again, OK?”, 让学生有重新思考的机会;对于性格内向、羞于开口的学生, 可以说“Don’t be nervous”“It doesn’t matter”等, 使其大胆开口、积极思考。教师只有把希望带给学生, 尊重、宽容地对待学生, 相信他们会取得进步, 给予积极性的评价, 才能培养学生的创新思维。

教师是学生心灵的探索者, 又是学生思维能力的开发者。英语课堂教学中, 教师应注意挖掘学生英语思维潜力, 培养学生创新思维的习惯和能力, 全面提高英语课堂教学质量, 切实培养创新外语人才。

空间思维能力 篇2

探索空间方向的游戏——走迷宫。宝宝在走迷宫时，需要从一个点走到另一个点，有时还需要穿越不同的障碍找到合适的出口，找出图画中隐藏的图案，找出图画中不同的形状……这都有助于培养宝宝的空间感。这些练习让宝宝在有趣的游戏中，尝试、探索、思考、寻找解决方法，注意到事物中细微不同的地方，辨识许多相同与不同的形状、图案。

打造广阔空间感的游戏——听音乐。音乐其实是有空间感的，不仅可以塑造空间的情绪，也改变着空间的尺度体量。音色变化丰富，高低音节奏明快，层次鲜明突出，空间感觉强烈，所以让你的宝宝弹奏乐器，或者听音乐吧，肯定有意想不到的收获。同样是手指的活动，弹钢琴的宝宝比学电脑的宝宝在空间推理能力上更胜一筹。

当宝宝玩小木琴玩具时，用小锤敲出节奏也可以达到相同的结果。所以鼓励宝宝接触乐器，可以帮助他们建立良好的空间感。我们生活在这个有着空间的世界里，空间方位感的能力主要是右脑的功能，所以帮助宝宝早早认识空间，建立敏锐的空间感，充分调动右脑的灵感和知觉，就能变身为更有创造性的天才宝宝啦!

如何有效发展学生的空间思维能力 篇3

小学生对几何形体特征的理解，对周长、面积、体积的计算往往是依赖于头脑中对物体的形状、大小和相互位置关系的形象的反映，要求我们重视引导学生进行观察等感知活动，通过丰富的感知活动，使学生形成几何形体的表象，得到正确清晰的几何概念，形成一定的空间观念。（1）对于简单的长方体和正方体，教材上的介绍不容易让学生对此形成直观的感知。由6个面、12条棱、8个顶点组成的立体不一定都是长方体，老师可以通过学生日常生活中熟悉的实物，如纸盒、铅笔盒、砖块等，引导学生仔细观察这些实物的面、棱、顶点的情况。如采用常见的纸盒子，把空纸盒展开成平面图，让学生观察、比较一下，着重加深对长方体的“6个面都是长方形（也可能有两个相对的面是正方形），相对的面的面积相等”、“相对的棱的长度相等”的认识，使具体事物的形象在头脑里得到全面反映，使学生对长方体的理解更加深刻。在这个认识过程中引入正方体知识，学生通过对实物和平面展开图的观察，区分长方体和正方体的特点，突出正方体概念具有的、区别于其他形体的性质是长、宽、高都相等，并充分了解正方体和长方体之间的关系。（2）我们可以进一步通过物体形体间的变换加深学生对它的理解，形体之间的变换还可以激发学生好奇心，由此产生强烈的求知欲望和主动探索兴趣。如学习平行四边形面积时，一般采用将平行四边形割补转化为长方形而得出“底×高等于平行四边形面积”的教法。我们可以换一种方式，通过亲手制作道具，用四根木条钉成平行四边形，让学生观察平行四边形后，把它拉成一个长方形，提出问题：“这时长方形与原平行四边形相比，面积相等吗？”这一问题的提出会引发学生的不同答案：相等、增大、减小。争论十分激烈，进而引发学生主动探求，最终得出结论：当平行四边形与长方形底边即长相等时，拉动平行四边形成为长方形，其高变化了，面积相应增大了。这样直观展现不仅加深了学生对几何形体的印象，还引发和培养了学生用动态观点研究平行四边形与长方形面积之间关系的主动探索欲望和求知精神。

采用运动变化观点，培养学生初步的空间观念。对于几何空间这部分知识，学生往往较难建立空间观念，我们就要多创设机会，让学生通过画、量、摆、拼等动手活动，在活动中巩固与加深对抽象知识的理解，进一步培养学生的空间观念。如接触圆柱的侧面积和体积时，可以设计这样的题：用一张A4的长方形纸张，先让学生用尺量出其长和宽，然后记录下来。接下来将纸卷成圆柱形，那么圆柱的高是（ ）或（ ），底面直径是（ ）或（ ），圆柱形的（ ）是相同的，体积最大会是（ ）。此题有一定的综合性和灵活性。让学生用长方形纸卷一卷，就会发现有两种不同的卷法，但无论哪种卷法，只有侧面积是相同的，体积是不同的，只有以最大的数为底面周长时，体积才会最大。这样就使学生在动手操作过程中初步理解几何概念。在学生运用几何知识的过程中，教师还可以引导学生运用图形的分解、组合、平移、旋转等数学方法，加深对几何形体的感知，培养初步的空间观念，把丰富的图形变换运动运用到解题中。

联系几何知识综合运用，提高空间观念的积累水平。在学生掌握部分几何知识，且具有初步空间观念以后，我们需要帮助学生进一步贯通几何知识内在的联系。通过变式，引导学生空间思考能力，以提高空间观念的积累水平。如这样一道圆柱体和长方体组合的题目：在一只底面半径是10厘米的圆柱形玻璃瓶中，水深8厘米。要在瓶中放入长和宽都是8厘米，高是15厘米的一块铁块：对于此题的解答，我们可以对学生进行实验演示，或者先让学生大胆想象出铁块浸没在水中的两种情况之下的不同形状、方位、大小，培养学生的空间观念。（1）如果把铁块横放在水中，水面上升几厘米？把铁块横放在水中，铁块将会全部浸没。上升的容积就是铁块的体积。若用算术方法解，则水面上升部分的容积（也就是铁块体积）÷圆柱底面积=水面上升的高度，即15×8×8÷（10×10×3.14）≈3（厘米）；（2）如果把铁块竖放在水中，那么水面上升几厘米？我们首先要让学生思考，把铁块竖放在水中，铁块能全部浸没吗？显然不能。但水面是肯定要上升的，因为有部分铁块浸没在水中。若用方程解：我们假设把铁块竖放在水中，水面上升到x厘米，则当前水面的总容积-铁块浸没在水中的体积=原来水面的总容积，即10×10×3.14×x-8×8×x=10×10×3.14×8。解得：x≈10（厘米），得到水面上升为：10-8=2（厘米）。对于很多几何应用题，解题所需的条件并不是完全已知的，需要学生通过分析提炼出隐蔽的数据，这需要学生具有一定的综合分析能力。如做一个底面直径为6分米的圆柱形铁皮油桶，共用铁皮282.6平方分米。这只油桶的容积是多少升？这是一道几何形体的应用题，有一定的难度。对于完全用抽象文字表示的立体图形应用题的认知，光有空间知觉能力是不够的，还需要有更高水平的空间想象能力。我们只能凭感知获取到立体图形局部明显部分和已知条件，而对某些隐蔽的部分、未知的条件，必须在空间知觉的基础上，经过分析综合、抽象概括、假设推理等思维方法，产生丰富的空间想象，才能完整全面地认识它。我们可以在教学中提出如下问题引导学生解题：①要求容积需要知道哪两个条件？②根据条件，你能求出底面积吗？③要求高必须知道哪两个条件？怎样求出高？④根据什么求底面周长？⑤怎样求出侧面积？当然，这样的题目不一定让学生去做，主要在于训练学生的基本思考方法，通过学生的逻辑思维过程，提升学生的空间观念的积累水平。

拓展思维空间, 提升解题能力 篇4

题目:解方程组

$\{\begin{array}{l}x+y+z=1\begin{array}{ccc}& & \end{array}(1)\\ x{}^2+y{}^2+z{}^2=\frac{1}{3}\begin{array}{ccc}& & \end{array}(2)\\ x{}^3+y{}^3+z{}^3=\frac{1}{9}\begin{array}{ccc}& & \end{array}(3)\end{array}$

1.一元方程的思想方法。

由于该方程组隐含了三数和、三数两两乘积之和、三数的积, 所以自然而然想到一元三次方程根与系数的关系.

解法1 : (1) 表示三者之和, 由 (1) (2) 得两之积的和$xy+yz+xz=\frac{1}{3}$, 再结合 (3) 可得三者之积$xyz=\frac{1}{27},$

∴x, y, z为方程$t{}^3-t{}^2+\frac{1}{3}t-\frac{1}{27}=0$的三个根.即$(t-\frac{1}{3}){}^3=0$, 所以$t=\frac{1}{3},$

∴ 原方程组的解为$x=y=z=\frac{1}{3}.$

2.二次函数的思想方法。

巧妙构造二次函数, 利用函数变量的任意性, 得到解决问题的途径.

解法2 : (2) - (1) ×2有$(x{}^2-2x)+(y{}^2-2y)+(z{}^2-2z)=\frac{1}{3}-2,$

配方得$(x{}^2-2x+1)+(y{}^2-2y+1)+(z{}^2-2z+1)=\frac{1}{3}-2+3$,

即$(x-1){}^2+(y-1){}^2+(z-1){}^2=\frac{4}{3}$.为此构造二次函数:

f (t) = (x2+y2+z2) t2-2 (x+y+z) t+3= (xt-1) 2+ (yt-1) 2+ (zt-1) 2,

而将已知代入得$f(t)=\frac{1}{3}t{}^2-2t+3=\frac{1}{3}(t{}^2-6t+9)=\frac{1}{3}(t-3){}^2$,

$\therefore (xt-1){}^2+(yt-1){}^2+(zt-1){}^2=\frac{1}{3}(t-3){}^2$对任意t都成立,

且当t=3时, 上式也成立, ∴3x-1=3y-1=3z-1=0,

$\therefore x=y=z=\frac{1}{3}$, 且满足方程$x{}^3+y{}^3+z{}^3=\frac{1}{9}$.$\therefore x=y=z=\frac{1}{3}$是原方程组的解.

3.平面解析几何的思想方法。

如果把z看做常量, 则 (1) (2) 分别表示直线与圆, 那么就可以运用直线与圆的位置关系来解答此题目.

解法3 : (1) (2) 有解的充要条件是直线l:x+y=1-z与$x{}^2+y{}^2=\frac{1}{3}-z{}^2$有公共点.

∴圆心 (0, 0) 到l的距离小于或等于圆的半径.$\therefore \frac{\left|z-1\right|}{\sqrt{2}}\le \sqrt{\frac{1}{3}-z{}^2}$, $\therefore \frac{z{}^2-2z+1}{2}\le \frac{1}{3}-z{}^2,$

$\therefore 9z{}^2-6z+1\le 0\begin{array}{cccc},& \text{即}& (3z-1)& \end{array}{}^2\le 0$, $\therefore z=\frac{1}{3}.$

再解$x+y=\frac{2}{3}$, $x{}^2+y{}^2=\frac{2}{9}$, 得$\therefore x=y=\frac{1}{3}$.$\therefore x=y=z=\frac{1}{3}$是原方程组的解.

4.空间解析几何的思想方法。

方程 (1) (2) 表示空间平面与球, 从平面与球的关系入手来解决.

解法4: (1) (2) 有解的充要条件是方程x+y+z=1与$x{}^2+y{}^2+z{}^2=\frac{1}{3}$有公共解.

空间中x+y+z=1 表示平面, $x{}^2+y{}^2+z{}^2=\frac{1}{3}$表示球面, (1) (2) 有解当且仅当平面与球面有公共点, 所以球心到平面的距离小于或等于球的半径.

故$\frac{\frac{1}{\sqrt{3}}}{\sqrt{3}}\le \frac{1}{\sqrt{3}}$, 该式恰好取等号, 这说明平面与球面相切, $\therefore x=y=z=\frac{1}{3},$

$\therefore x=y=z=\frac{1}{3}$是原方程组的解.

5.数列应用的思想方法。

由 (1) 可得x+y=1-z, 采用平均值设法, 引入一个参数, 构造等差数列, 运用等差数列的有关知识解决.

解法5:由x+y=1-z可知:$\frac{1-z}{2}$为x和y的等差中项, 设公差为d.

则有$x=\frac{1-z}{2}-d$, $y=\frac{1-z}{2}+d,$

代入 (2) 得:$(\frac{1-z}{2}-d){}^2+(\frac{1-z}{2}+d){}^2=2(\frac{(1-z){}^2}{4}+d{}^2)=\frac{(1-z){}^2}{2}+2d{}^2=\frac{1}{3}-z{}^2.$

∴3 (1-z) 2+12d2=2-6z2, ∴ (3z-1) 2+12d2=0, $\therefore z=\frac{1}{3},d=0$, $\therefore z=\frac{1}{3},y=\frac{1}{3}.$

$\therefore x=y=z=\frac{1}{3}$是原方程组的解.

6.坐标平移的思想方法。通过坐标变换, 巧妙利用非负数性质解决.

解法6 在x+y+z=1中, 令$x=\frac{1}{3}+s$, $y=\frac{1}{3}+t$, , 则s+t+v=0.

由 (2) 得$(\frac{1}{3}+s){}^2+(\frac{1}{3}+t){}^2+(\frac{1}{3}+v){}^2=\frac{1}{3}$, 即$\frac{2}{3}(s+t+v)+s{}^2+t{}^2+v{}^2=0,$

结合 s+t+v=0 得s2=t2=v2=0 所以 s=t=v=0.$\therefore x=y=z=\frac{1}{3}$是原方程组的解.

7.空间向量的思想方法。利用原点到平面的距离解决.

解法7:x+y+z=1表示空间平面, $\sqrt{x{}^2+y{}^2+z{}^2}$表示点 (x, y, z) 到原点的距离,

因此本题就转化为平面x+y+z=1上任意一点到原点的距离问题.

由于平面x+y+z=1的法向量为 (1, 1, 1) , 所以经过原点且与平面垂直的向量必与法向量共线.

设该向量的终点为A, 则A必为 (a, a, a) 的形式.

令A在平面内, 则有$x=y=z=\frac{1}{3}$, 而$A(\frac{1}{3},\frac{1}{3},\frac{1}{3})$也在球面上, 这说明$A(\frac{1}{3},\frac{1}{3},\frac{1}{3})$是球面与平面的唯一公共点.

$\therefore x=y=z=\frac{1}{3}$是原方程组的解.

8.向量定义的思想方法。构造向量, 巧用向量定义解决.

解法8 由已知得3 (x2+y2+z2) =1= (x+y+z) 2, 整理得x2+y2+z2=xy+yz+zx.

$\therefore \left|(x,y,z)\right|{}^2=(x,y,z)\cdot (y,z,x)=\left|(x,y,z)\right|\cdot \left|(y,z,x)\right|\cdot \cos \alpha =\left|(x,y,z)\right|{}^2\cos \alpha .$

∴cosα=1, ∴α=0, ∴ (x, y, z) 与 (y, z, x) 的夹角为0, 又

$\left|(x,y,z)\right|=\left|(y,z,x)\right|$

∴ (x, y, z) = (y, z, x) , ∴x=y=z. 余略.

9.不等式转化的思想方法。

利用不等式的取等条件可以巧妙的将方程问题转化为不等式问题, 利用不等式的取等条件求得方程的解 (解法略) .

本题的各种思想方法仅仅是为了体现数学知识的内在联系、体现数学教师应有的基本素质, 为各位同行起到抛砖引玉的效果.

摘要：本文就一个常见的方程组的求解问题, 分别从方程、函数、数列、不等式、空间解析几何等多个侧面给出了不同的思考方法, 从而使数学学习达到触类旁通、殊途同归的效果.

怎么样培养孩子空间思维能力 篇5

思维是大脑对客观事物的感知进行整理、分析、比较、综合、判断、推理等一系列活动，以明了其本质及其发生规律的理性认识过程。

而思维能力的培养，首先要认识到孩子思维能力是有它的阶段性与内在规律的。

例如，从出生到两三岁，处于感觉动作思维阶段。

孩子在这段时期里，是利用感知觉和动作来认识事物的。

他们要认识事物，离不开触、摸、拉、推、扔、敲等动作。

例如感知用筷条敲打碗可以发出声响，用手使劲推门时门会打开。

三岁至六、七岁，处于具体形象思维为主的阶段，即能利用语言、事物的表象或形象进行思维。

七至十四岁，进入以抽象逻辑思维为主的阶段，可以进行思考，探索。

因而我们必须遵循这一思维发展的规律来培养孩子的思维能力，不能越级作超前的训练。

第二、通过日常生动活泼的事例让孩子得到分析、综合、比较、抽象、概括、判断、推理的锻炼。

在看一些侦破电视的时候，一边看一边和孩子一同找事实，线索、寻细节、听关键的谈话，预先作各种推理与判断，看是否与结局相符。

第三、孩子学习和接受能力比较强，应该让他们找年级高些的同学接触、玩耍、运动、游戏、这也是一种提高思维能力的办法。

年级高些的同学，谈问题的表达能力，所谈问题的内容层次要比较复杂一些，高一些，玩耍的花样，运动的应变能力，做游戏的灵巧等对孩子的思维发展有所帮助。

(二)

1、应尽量调动孩子的感觉器官。

人的思维活动不是凭空产生的，它是通过实践，在积累大量感知材料的基础上加工而成的。

因此，对待年龄越小的幼儿，最好采用一些直观法，如参观、浏览、直接接触各种实物，尽可能通过自己的亲身经历感知到更多的知识。

幼儿感知到的知识越多、越正确，他们的思维能力就越强。

2、要启发孩子积极思维，要给孩子充分思考问题、提出问题的.机会。

为了达到这个要求，必须善于启发孩子积极思维，例如给孩子提出任务，并精心设计，创造条件，使他们不依赖大人，而靠自己动脑筋，想办法去解决问题，有时候，孩子在解决问题时，虽然遇到较大的困难，但家长和老师也不宜急于直接回答，可以用类比的方法去启发他们自己去找出正确的答案，只有让孩子通过自己的努力去解答家长或老师提出的问题，才能真正有效地锻炼和提高他们的思维能力。

3、要让孩子有自由活动的机会。

空间思维能力 篇6

关键词：信息技术；空间思维；培养

中图分类号：G633.5文献标识码：A文章编号：1671-864X（2016）09-0138-01

钱学森教授指出：“地理科学是与社会经济各方面都具有密切联系的一大科学部门，是人类文明建设的基础理论。”故地理学科之属性与发展决定了它的重要性。而在中学的课程教学中，地理课是中学各学科中唯一以研究人地关系为核心内容，以人类可持续发展、人类赖以生存发展的环境，以及人类与环境关系为基木内容的学科。然而，对于中学生而言他们的思维能力才开始得到训练，因此有必要对他们的思维能力加以培养。本文从课堂教学的实际出发，以新课程理念为依托，探究现代信息技术和学生空间思维能力的培养。

一、培养地理空间思维的重要性

当前中学地理课程改革的基本理念是改变地理教学和学习方式，重视地理空间思维能力的培养。《全日制义务教育地理课程标准（实验稿）》指出：“地理学不仅研究地理事物的空间分布和空间结构，而且阐明地理事物的空间差异和空间联系，并致力于揭示地理事物的空间运动、空间变化的规律。”地理学科的性质决定了其思维方式的空间特色，所以，在地理学科能力的培养方面，地理空间思维能力成为地理学科能力培养的核心。在教学中如何更好地利用现代信息资源来训练学生的地理技能，发展学生的地理思维，培养学生的地理观念，是摆在地理基础教育界的一个非常值得研究的课题。特别是对于思维发育的中学生来说，他们的空间想象能力有一定局限，对各种地理事物和现象的空间结构、空间分布和空间联系没有足够的认识，因为没有相关的生活经验和知识帮助他们去认识。

二、“地理空间思维能力”概念的界定

本文的“地理空间思维能力”是想象能力的一种形式，它是人借助想象对地理事物的空间方位和范围进行虚拟定位的一种思维能力。对地理空间思维能力的培养，就是通过对地理事物、地理现象和地理图像的观察、分析、综合以及对地理图像的理解、记忆与知识迁移，从而在头脑中创造性的形成它们的空间形象，进行空间位置判定。所以，利用图像教学是培养学生地理空间思维能力的最优途径之一，而现在信息技术可以为图像教学提供尽可能多的资源。

三、以现代信息技术为主要方法的地理空间思维能力培养模式的建构及实施

（一）模式的建构。

现代信息技术在教育教学实践中广泛而深入的应用，已经成为目前教育发展与改革的一个显著标志。对地理空间思维能力的培养，依然离不开以计算机多媒体技术和网络技术为核心的现代信息技术的支撑，而且，以现代信息技术为主要方法的地理空间思维能力的培养模式有助于为广大教育工作者如何在课堂教学中培养学生的这种能力提供一个范式，见图1.1。

图1.1以现代信息技术为主要方法的地理空间思维能力培养模式

（二）模式的实施。

1.使用多媒体演示假想的地理事物。人们为了更直观的学习和研究，人为的设定了一些地理事物和参量，如经纬线、等高线、等深线等，这使缺乏抽象思维的中学生很难理解，因为他们空间思维能力还比较差，难以建立起空间的概念。如果借助多媒体课件，来动态演示经纬线的形状、分布和意义，在此基础上加以讲解，学生就会将整个动态演示的过程装在脑子里，既有利于学生对此知识点的理解，更重要的是初步培养了他们的空间想象能力。

2.使用多媒体动态模拟具有运动特征的地理现象。地理现象是千变万化、多姿多彩的，但是人们用眼睛无法看到所有的地理事物，而各种地理事物或现象都是相互联系、相互依赖、相互制约的，弄清了他们的联系，才能沿着他们联系的脉络进行思维。知道了结果，可追溯原因；知道了原因，可推知结果。如汶川地震，我们感受到的仅仅是一阵阵的晃动，看到的仅仅是大片大片的废墟，却无法感知和眼见整个地震的成因和发生的全过程。此时，我们可以利用多媒体技术，动态的演示地震的成因和发生的过程以及地震前的一些自然征兆，学生才能知道地震发生的成因，并根据一些自然现象来判断和预防地震灾害。

3.使用多媒体动画模拟对时空跨度长具有运动特征的地理现象。地理现象的时空跨度是地理学科最具特色的属性之一，但是对时空跨度长并具有运动特征的地理现象的学习，要求具备较高的空间思维能力。地理教学内容中有些地理过程和地理现象要经历漫长的历史年代，要经过复杂的地理变化。例如地壳运动、海陆的变迁、生物的进化、银河系的形成等，都要经历几十年、几百甚至上亿年的漫长岁月，这些地理现象的漫长性是学生有限的生命无法全部亲身经历，直接进行观察的。再如《地球的运动》这一章在整个地理教学阶段是个重点，也是个难点，因为它涉及的是一个大尺度——宇宙空间内天体的运动情况。单单采用挂图和地球仪的演示，教师的讲授很吃力，学生的学习理解很困难，因为他们缺乏较强的空间想象能力，无法将太阳、地球置于整个宇宙来认识。如果以动画形式来播放地球的自传和公转，以及在此过程中太阳的照射情况，学生就会很直观的感知到昼夜的更替是因为地球的自传，而昼夜长短的变化源于地球的公转。这样让学生从不同角度观察不同星球的外部形态、相对位置，从而能够在真实感受中获得地理知识，培养地理空间思维能力。

四、结语

提高学生的地理空间思维能力是地理学科属性本身的特色要求，也是学好地理课程所必须具备的能力之一，借助现代信息技术来培养和提高学生的地理空间思维能力是课堂教学实践的结果，也是学生学习成绩反馈的结果。以现代信息技术为主要方法的地理空间思维能力培养模式从方法上为教育工作者提供了参考，但如何更好的培养和提高学生的地理空间思维能力是摆在教育界的一个永久的课题，亟待进一步实践研究。

参考文献：

[1]徐悠.浅谈现代信息技术与地理教学的整合作用.地理教与学资源网

[2]朱剑刚.多媒体对象类型在地理教学中的应用.中学地理教学参考，1998年第6期

空间思维能力 篇7

一、扩宽观察视角, 操作感知表象

几何图形的抽象源自于客观存在的物体, 在对实物充分操作、仔细观察、正确感知基础之上, 从而在头脑中建立表面印象, 形成初步表征。有了合理的实践动手操作, 才能深入感知, 产生深刻印象。在教学中, 我们应给予学生充分动手操作的时机, 引导学生多角度观察, 扩宽观察视角, 有效形成表象。

例如, 在教学四年级上册的《观察物体》一课时, 为了让学生学会从正面、侧面和上面观察物体, 能够将观察到的物体形状和位置转化为视图, 形成认知表象, 提升思维能力。我组织开展了一堂小组合作学习课, 给每个合作小组提供了5个同样大小的正方体, 让他们根据学习要求自主动手操作, 整节课他们都在轻松愉快的氛围中相互合作学习, 时而讨论, 时而操作, 时而观察, 时而绘画。在汇报交流过程中我重点引导学生观察、分析, 帮助他们提炼要点, 建立表象。在摆好一种形状后, 我让学生分别从上面、正面、侧面去观察, 分析从不同角度观察时每个正方体所处的位置, 整体连接的形状, 然后让他们将观察到的形状画下来, 进一步形成表象。学生在探讨“从同一角度最多能看到几个面”这一问题时, 有的学生为了能看到更多的面竟然还站到凳子上去观察, 他们大胆猜想, 放手操作。学生在通过不同角度观察后, 不仅对各个角度观察形状有清晰认识, 而且获知对同样用5个小正方体所摆放的物体形状, 从不同角度看到的形状可能相同, 也可能不同。

操作让观察更有效, 让思考更深刻, 孩子们在多视角观察、多方面比较中不断丰富感知, 在脑海中建立了表象。

二、开启联想之门, 灵动描述感悟

实物和图形之间的相互转化过程是联想的过程, 思维的过程。联想是对实物的重现和加工, 闭上眼睛, 让实物从眼前消失, 将实物搬运到脑海中, 展开想象并根据物体特征抽象出几何图形。数学教学中要激活学生开启联想之门, 引导学生观察之后对物体形状特征有序描述, 联想感悟, 提高视觉透视能力。

譬如, 苏教版数学五年级下册中《圆的认识》一课, 是学生初次研究曲线图形, 是认识上的一次跨越。为了使学生调动已有知识储备与生活经验, 我联系学生生活实际, 结合具体情境, 引领学生观察比较, 激活已有经验, 调动学生展开联想, 从中提炼出圆的特征。我首先出示一组圆形物体:光盘、镜子、硬币、钟面, 让学生观察后试着用硬币在纸上描出一个圆。然后说说圆和以前学的平面图形有什么不同。学生通过回忆、比较后说:“以前学过的长方形、三角形等平面图形都是直线图形, 而圆是一种平面上的曲线图形。”接着, 我让学生摸一摸硬币的四周, 感受曲线特征, 然后又让学生闭上眼睛, 将纸上的圆移植到头脑中, 用手比划出圆形, 并在大脑中感悟这一封闭的曲线图形。接下去, 在学习认识圆的特征时, 我仍然引导学生在画一画、量一量、比一比、想一想、说一说等活动中描述、归纳圆的特征, 并让他们多次闭上眼睛, 放飞想象, 感悟内化圆的特征。最后, 我再次组织学生从身边寻找圆形物体, 从这些物体身上对照验证圆的相关特征。学生在观察感悟中丰富联想, 深刻领会了圆的特征, 脑海中对圆这一曲线图形留下深深印记。

三、驱化心理折叠, 实现转化建模

心理折叠是指孩子在大脑中将二维的空间图形转换为三维的空间图形, 它是空间表征的重要核心, 是空间思维的高级形态。心理折叠能力的发展状况直接影响到学生空间思维能力的质效。因此, 我们要在教学中驱动催化学生心理折叠的积极态势, 将观察想象后在脑海中形成的心里表象有效转化建模。

在教学六年级上册中的《正方体平面展开图》时, 我组织学生通过反复展开、折叠等操作活动, 让学生在手脑并用中体验平面图形与立体图形之间的关系, 在二维与三维图形转换中, 发展空间思维, 建立空间观念。我给每一个学习小组发放了一个正方体, 正方体每个面都粘贴好彩纸, 我让小组先仔细观察, 想象一个正方体六个面中, 哪些面是相对的, 哪些面是相邻的。然后让他们将每个面上的“皮”剥下来, 要求每块皮都要相连, 不可以断开, 从而得到一个完整的展开图。在各小组操作完毕后, 我将各小组不同的展开图依次张贴在黑板上, 和学生共同观察讨论每种展开图, 比较归纳11种展开图的形状特点和规律。接着, 我要求学生睁大眼睛看着这11种展开图, 依次进行心理折叠, 将二维的平面图形转化为三维的立体图形, 最后, 为了真正实现正方体平面展开图的模型建立, 我要求学生再从头脑中将各种展开图搬运到纸上, 将所理解掌握的各种展开图绘制在方格纸上。通过反复的操作、想象、折叠、绘画等活动, 一次次催化心理折叠的发生, 一层层驱动模型的建构, 一步步增强了学生空间观念。

空间思维能力 篇8

关键词：拓展,思维,实验能力提升

初中科学新课程的基本理念之一是:“通过科学实验为主的多种探究活动, 使学生体验科学探究的过程, 激发学生学习科学的兴趣, 强化科学探究意识, 促进学习方式的转变, 培养学生的创新精神和实践能力。”而要真正地实现这一理念, 强化学生的科学探究能力, 就必须着重培养学生对实验的设计能力, 它有助于学生主动地构建自身发展所需的科学基础知识和基本技能, 有利于培养学生善于质疑、勤于思考、严谨求实、勇于创新、不断实践的科学精神、严肃认真的科学态度和克服困难的意志品质, 促进学生的全面发展。

学生是有个性的认识、实践和自我发展的主体。在实验设计能力的培养上, 教师不应一味地要求学生循规蹈矩, 而应该给学生提供自由发展的空间, 把“问”的权利交给学生, 把“思”的时间还给学生, 把“讲”的机会让给学生, 把“做”的过程放给学生, 并注意引导学生在这些过程中敢于打破思维定式, 拓展学生的思维空间, 激励学生主动探索, 善于借助想象进行逆向思维和发散思维。

初中科学探究包括“六个环节”。根据教学目标提出一个有价值的问题, 会引发许多的猜想, 猜想仅停留在主观层面。要验证猜想, 就得制定计划和设计实验。如果没有制定计划和设计实验这一环节, 一切问题就无法解决, 一切猜想就无法验证。只有合理设计实验这一环节, 才能进行实验、搜集数据, 从而进行分析论证, 进而交流和评估。因此, 设计实验在科学探究中就像一根栋梁, 承上启下。在学习过程中, 如何才能更好地拓展学生的思维空间、培养学生的实验设计能力呢?这是每一个科学教师值得深思的问题。

一、创设实验情景, 激发学生对实验活动的认知思维

实验是最充分的理由, 兴趣是最好的老师。在学生学习过程中, 培养学生实验的兴趣是激发学生学习的重要途径。学生都天生好学, 对新事物有强烈好奇心, 特别是实验, 对学习和研究科学有巨大推动作用, 科学实验改革应加强实验情境的创设, 这样才能更充分地调动学生的学习积极性, 引起浓厚的认知兴趣。

实验情境的创设, 可以从以下几个方面进行:

1. 问题的提出。

在教学活动中, 经常对学生提出一些问题, 但是往往都忽略了问题的深入和展开, 有很多问题的提出都可以通过实验来进行探索和研究。因此, 在平时进行教学时, 有意无意地在提出一些问题后, 向学生提出这些问题可不可以用实验来检验, 如何进行检验, 如何设计实验, 然后, 给学生提供实验的场所和实验所必须的仪器和材料, 使学生能够完成所设计的实验方案, 同时适当地给学生以指导或同学生进行探讨, 对有困难的学生进行引导, 使学生能够顺利地得出实验结论或检验其设计方案。这样, 学生的学习兴趣就能大大提高, 同时加深了学生对自然科学的热爱和对科学探究精神的追求, 以达到预期的目标。

2. 抓住机会, 引导学生。

在学生学习过程中, 经常遇到学生提出一些日常生活中的自然现象, 有些现象就可以通过实验来显现、解决, 那么, 教师就可以抓住这个时机, 鼓励学生动手实验, 进行探索、研究, 解决问题。通过这样的情境创设, 学生的积极性都很高, 且学生通过这些活动, 可以掌握这部分知识, 同时又培养了学生的实验设计能力和科研精神。

案例一:为学习气压与沸点关系而创设的情境。

教师演示:用酒精灯给圆底烧瓶 (准备好恰当的橡皮塞, 但烧水时不塞塞子) 中的水 (约三分之一的水) 加热至沸腾后, 撤走酒精灯, 水停止沸腾, 迅速塞上塞子, 倒转烧瓶, 在烧瓶底部淋上冷水 (30℃左右) , 水会重新沸腾起来。 (如图) 学生看到老师要倒冷水时担心圆底烧瓶会炸裂, 有的同学甚至都捂上了耳朵。 (事实上能观察到的现象却是停止沸腾的水再次沸腾。) 将烧瓶重复加热一次, 取下瓶塞 (也可以在塞上预先装一个放气管) 。

在这个实验活动中, 学生观察到“冷水能使停止沸腾的水重新沸腾”时产生了一种怀疑、困惑、想探究的心理状态, 这种心理状态驱使学生积极思维, 不由自主地提出了许多问题:

为什么冷水能使停止沸腾的水重新沸腾?

实验后瓶塞为什么那么难拔出?

为什么瓶没炸裂?

……

教师:关键在于瓶内的气压变小了 (气压低时, 水的沸点会变低) 。

学生:用抽气机将圆底烧瓶内的气体抽出, 气压也会变小, 水能重新沸腾么?

教师:水沸腾后移去酒精灯, 迅速塞上塞子, 用注射器或抽气机抽气, 这样直接减小了气压, 水当然也会沸腾!

教师演示:拿出准备好的大烧瓶及相配的橡胶塞 (插带一段玻璃管的橡胶塞) , 两用气筒或大注射器, 厚壁橡胶管。先向烧瓶内倒入半瓶稍低于100℃ (不能低于80℃) 的热水, 再塞上橡胶塞, 接好两用气筒或大注射器。注意事项:装置的密闭性要好;中间连接的皮管要短;要多装些水, 使烧瓶上部空间小些。

加大压强可以演示, 也可以只举例子 (解释高压锅煮饭易熟, 教材上有精美的高压锅照片) 不演示, 由不同班级的具体课堂情境决定。

教师:液体的沸点与液面上方的气体压强有关 (不一定是大气压强哦) , 压强越小沸点越低。所以当以冷水淋之时, 瓶内因水汽液化以及气体遇冷收缩导致压强减小, 水因气压而减小, 沸点降低, 水的温度已达到其在低压下的沸点 (此时瓶内水的温度低于100℃) , 所以再次出现沸腾现象!

不过, 值得注意的是, 教师面对大量的素材创设质疑情境时, 要简洁明了, 恰到好处, 时时以完成教学目标为核心, 防止洋洋万言, 喧宾夺主, 离题万里, 弄巧成拙, 降低课堂教学的有效性。

二、在猜想中设计实验, 引发学生的思维发散

根据生活经验或创设物理情景, 引发学生提出问题后, 学生会从不同角度、不同认知、不同经历, 提出种种猜想, 这是一个发散思维过程。我们不可能对所有猜想都一一用实验验证。例如:探究电阻大小与什么因素有关;学生猜想有长度、密度、体积、横截面积、质量、材料等有关。那么, 我就与学生一起分析考虑长度、横截面积, 实际上考虑了体积;考虑材料实际上考虑了密度;考虑了体积、密度, 实际上考虑了质量。经过分析, 学生才明白为何只考虑材料、长度、横截面积以及温度。这样也大大节省进行实验的时间。但这不能走向极端;有时探究某些物理量难以分析而实验又不易做, 还是依靠猜想设计实验。比如, 探究摩擦力大小与什么因素有关?学生猜想除了与压力、接触面粗糙程度有关外, 还涉及压力的作用点、运动方向、运动速度、接触面面积等等, 可以做实验给学生看, 并不占有教学时间。

案例二:为可燃物燃烧条件而创设的质疑情境源自于课本上的图画 (如图) :

教师上课伊始直接演示白磷在水下燃烧的实验:白磷在热水下已经达到了着火点, 但是因为没有充足的氧气与之接触, 所以处于熔化状态而不发生燃烧现象。当向白磷通入氧气时, 白磷剧烈燃烧且现象明显, 可以看见有浓厚的白烟产生并伴有火花出现。

大部分学生:白磷在水下可以燃烧呀!

学生1问:是热水点燃了白磷还是氧气点燃了白磷?

教师: (引导学生从燃烧的条件分析) 白磷的着火点仅有40℃左右, 又有了充足的氧气……

课后我反思:学生不喜欢接受条理清楚的知识条目, 他们更喜欢做发现者、研究者、探索者。在实施中经常会遇到这种突发“生成”的问题, 此时不要回避, 而要让这个“生成”变得更大、更广、更深!大胆地拿出来和学生一起探讨, 可以使全体学生的问题意识更快地被激活, 使其更容易进入相关内容的自主学习。

三、在原理中设计实验, 理清学生的实验思路

科学教材中涉及物理量之间的定量关系常常用公式表示。例如:V=S/t、ρ=m/V、I=U/R等等, 往往将这些公式作为原理设计实验。测运动物体的平均速度, 只要测运动物体的路程以及通过这段路程的时间, 围饶测这两个物理量, 选用器材和仪器设计实验。有时为了减小误差, 还要考虑先测什么, 后测什么, 选用器材和仪器的规格。在测定电功率实验中, 实验设计思路是:根据实验原理, 明确要测物理量是电流和电压, 根据所测物理量设计电路图, 从电路图中体现选用器材和仪器的规格, 然后连接实物电路 (提醒注意事项、实验步骤) , 根据所测物理量设计表格。设计思路清晰, 给学生程序性知识, 学生设计实验能力就会在潜移默化中提高。

四、在比较实验方案中设计实验, 提升学生的思维质量

在探究欧姆定律实验中, 我让学生根据实验原理上讲台画出设计电路图。甲同学画设计电路图没带滑动变阻器元件符号, 乙同学画设计电路图带滑动变阻器元件符号。针对这种情况, 让全班同学展开讨论取得共识:甲同学画设计电路图只能测一组电流和电压值, 乙同学画设计电路图能测多组电流和电压值, 可做到保持R两端的电压不变, 且操作方便。比较实验方案虽然费时, 但在以后设计测电功率电路费时较少, 非常值得。比如在测液体密度时, 是用直接测量法好, 还是用剩余法好?让学生进行比较, 从而培养学生改进实验的意识, 达到提高设计实验能力的目的。

五、在明确实验方法中设计实验, 从方法中产生思维

初中科学研究方法常有:控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、图像法、模型法以及逆向思维法等。根据研究对象, 结合教学实际恰当选择研究方法, 可以帮助学生理清探究思路, 增强实验设计能力。比如, 研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系, 可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来, 使其保持不变, 单独研究物理量与这个因素的关系, 得出结论。然后再逐一研究综合起来得出规律。当我们研究电阻大小与什么因素有关、凸透镜成像规律等问题时, 为什么没有实验原理照样可以进行设计实验, 其原因就是明确实验方法。

明确实验方法不但可以解决没有实验原理情况下设计的实验, 而且可以突破器材和仪器及研究者的某些限制。在演示力作用效果时, 用手捏紧广口玻璃瓶, 广口玻璃瓶形变几乎肉眼看不出。如果我们将红色的水装进广口玻璃瓶, 用橡皮塞塞紧瓶口, 再用细玻璃管插进橡皮塞中间并伸进广口玻璃瓶里, 此时用手捏紧广口玻璃瓶, 观察细玻璃管液面变化, 就可以看出广口玻璃瓶形变。这个方法就是转换法!可见, 实验设计能力强弱与理解、明确实验方法有关。

六、借助于典型演示实验, 培养学生的实验操作规范性

在人的一生中, 有很多知识都不是靠自身能独立获得的, 它要靠教师的传授及示范和自己的模仿才能够把知识变成自身的东西, 因此在培养学生的实验设计能力时, 教师的示范作用是必不可少的。

目前, 学生实验不规范、成功率不高的现象较为普遍, 这样, 无形之中给学生的实验设计能力的培养带来了很大的困难。为了解决这个问题, 我们可以从以下几方面进行实施。

1. 教师重视身教, 做好示范。

目前有一些教师怕做实验, 演示实验的成功率不高, 给学生的心理造成不良影响。教师应下苦功过好实验关, 不仅要研究实验怎样做才能成功, 还要总结出影响实验成功的关键因素。这样才能做到以自己精湛的实验操作技艺去培养学生的实验操作能力。

2. 注意提高实验成功率, 培养学生的科学态度。

教师精彩的示范并指导学生成功地完成规定的实验过程, 是培养学生科学态度的有效途径。学生实验成功率高是学生具有科学态度的重要标志。

案例三:海波的熔化是师生较难做好的实验之一, 海波量的多少、海波的纯净程度、试管的大小、温度计的放置位置等, 都是实验成功的关键。教师在演示过程中规范地示范每一步操作, 引导学生观察思考, 实验一定能成功, 这样学生必然会激发出强烈的感觉兴趣、操作兴趣、探究兴趣和创造兴趣。实验完毕, 及时引导学生讨论:洗净试管的最佳方案, 最佳的实验操作要领, 实验的现象和本质, 防止发生事故和污染的措施, 使学生明确:“为什么要这样做”, “为什么不那样做”的道理, 再结合此实验进一步引导学生讨论:如果用市场上有售的樟脑丸来代替海波来做此实验, 会有相同的实验现象吗?实验的操作是否有所不同?学生在讨论实验方案和实验操作的同时, 教师应对学生的讨论结果进行适当的评价, 给学生以肯定和提出一些探讨的问题, 这样会极大地激发出学生实验的积极性。实验证明, 这样教学不仅实验成功率高, 重要的是培养了学生实事求是、严肃认真的科学态度和良好的心理素质。

七、借助于现成的实验设计, 模仿探讨实验活动

一个人知识的获得都有一个认知过程, 认知过程是一个循序渐进的过程。为了能使学生获得一个独立的实验活动设计能力, 需要在学生认知过程中逐步培养, 为此, 在培养学生的实验活动设计能力前, 需要有一个过渡过程, 这就是模仿。通过模仿, 学生获得实验活动设计的基本步骤和方法。

案例四:请完成鉴别稀硫酸、稀盐酸、氯化钠三种溶液的实验报告。

供选用试剂有:紫色石蕊试液、无色酚酞试液、硝酸银溶液、氯化钡溶液、碳酸钠溶液。

学生通过一定量的模仿实验活动设计的训练以后, 对完成类似于本案例中的半设计、半填写实验报告的形式, 在知识和能力方面都有所准备。这种循序渐进的实验活动设计形式, 能有效地提高学生的实验活动设计能力。

八、根据日常生活中遇到的问题, 设计实验活动方案, 构建与生活密切相关的实验思维

通过以上实验活动设计能力的培养, 学生基本上已掌握了实验设计的基本方法和规律, 从中得到很大的启发和收获。因此, 可以着手对学生进行独立的实验活动设计能力的培养。独立的实验设计, 就是由问题提出的实验目标, 答案实行开放, 由自己设计实验步骤, 选择实验的器材, 设计实验装置, 记录实验现象, 分析实验结果, 得出正确的实验结论, 解决提出的问题。但是要符合实验活动设计的原则, 即正确的实验原理、准确简便的实验操作、明显的实验现象、所用的实验器材要经济、结论要可信。在培养学生的实验活动设计能力时, 可以是对原有的实验活动器材的改进和设计, 实验活动装置的改进和设计, 制备方案的改进和设计, 也可以是对生产、生活中所遇到的困难进行实验设计等。

案例五:现有火柴、一张干燥的白纸、一个光洁干燥的小烧杯、澄清的石灰水。试设计一个小实验证明纸张中含有碳、氢两种元素。请完成下列实验报告。

实验设计方案:

1. 实验目的:证明纸张中含有碳、氢两种元素

2. 实验仪器:火柴、一张干燥的白纸、一个光洁干燥的小烧杯、澄清的石灰水

3. 实验步骤:

步骤一:将白纸撕成若干小纸条后, 取部分纸条点燃, 将干燥的小烧杯置于火焰的上方。

现象:烧杯内壁有水雾 (珠)

结论:纸张中含有氢元素

步骤二:过一会儿, 迅速倒转烧杯。向其中加入澄清的石灰水

现象:澄清石灰水变浑浊

结论:纸张中含有碳元素

4. 实验结论:纸张中含有碳、氢两种元素

这种源于生活中的问题, 通过学生开放、独立的实验活动来加以解决, 不仅能激发学生强烈的求知欲望, 而且能大大提高学生的实验活动设计能力。

九、对学生的实验活动设计方案进行适当的评价、提出改进意见与创新程度的评价, 培养学生联想、发散思维能力和创新意识

实验活动方案的评价、改进与创新是实验活动设计中的高层次要求, 在培养学生的实验活动设计能力过程中, 经常、恰如其分的评价, 会对学生的实验活动设计能力的培养有很大的帮助和促进、提高。可以通过归纳典型的案例, 培养学生联想、发散思维能力和创新意识。通过分析实验方案是否合理、实验现象和结论是否正确, 培养学生分析评价能力和实践能力。使学生的研究水平得到很大的提高。

案例六:小明用所学的自然科学知识设计出一种“自热”饭盒, 为需要热饭菜的同学提供方便, 其设计方案为用铁制双层饭盒, 饭盒下层预先放好分别盛有浓硫酸和水的两个袋子, 使用时将两袋液体倒入下层混合, 产生热量对上层饭菜加热, 饭盒四周以泡沫塑料外壳封闭, 以免热量损失。从经济安全考虑, 请指出错误, 并加以改正。

通过对这样一个开放性实验活动设计的问题的提出, 学生展开讨论, 并尝试着动手实验操作, 设身处地体会方案中存在的问题, 以体会如何解决问题, 改正方案。学生通过亲身体会评价, 可大大提高学生的实验活动设计能力。

总之, 科学的进步, 需要有科学能力和科学精神的人, 而科学的素养, 是靠平时的日积月累。在科学的教学过程中, 培养学生的科学实验活动设计能力, 是一项重大而又艰难的过程。通过对科学实验设计的实践活动, 既可以促进学生理解科学实验的科学价值、培养和提高学生的科学实验素养, 又能逐步提高学生运用实验知识、设计科学实验去解决实际问题的能力, 养成科学的实验态度和勇于创新的科学精神。这些不但是新课程改革的重要出发点, 也是科学教学的新要求。做为一名教师, 要不断努力, 不断探索进取, 才能找到理想的培养方法和捷径, 才能培养出更多、更精的科技人才。

参考文献

[1]中国活动教育研究与发展.周跃良主编.电子工业出版社.2007

[2]全日制义务教育化学课程标准解读.王祖浩主编.湖北教育出版社.2008

[3]化学方法论.王后雄主编.武汉中南大学出版社.2006

[4]研究性学习——实验与探索.霍益萍主编.广西教育出版社.2008

[5]让教师走进研究性学习.霍益萍主编.广西教育出版社.2007

空间思维能力 篇9

一、档案袋法

用档案袋的方法评价高中生地理空间思维能力, 主要是收集能够反映学生地理空间思维能力的作品和资料, 并让学生进行反思自评, 同时可以请家长共同参与对学生的评价, 增进学校与家庭的沟通和联系。高中生地理空间思维能力档案袋可以存放的内容很多, 如作品、照片、录像带、反思性作品、图表、轶事记录、小组报告等。

1. 绘图作品

高中生地理空间思维能力的形成与发展, 在很多情况下需要有地理事象的表象积累。但是, 对于一些抽象的地理事象, 学生不可能或很难得到感观刺激, 如从太空中看地球运动是怎样的?地壳内部物质之间是如何运动的?这就需要学生对地理事象的理解不仅依靠感性认识, 还要进行抽象的空间思维。学生地理空间思维能力的发展水平及潜能可以通过绘图作品来体现。如, 教师讲完地球运动及晨昏线相关知识后, 可以让学生尝试绘制不同日期的光照图, 还可以绘制不同地点不同节气的太阳视运动图等。

下例选自上海闵行三中周光明老师的星韵地理博客:

画出北半球冬至日太阳照射地球表面示意图, 并写明:地球自转的方向;太阳光线与太阳直射点的位置;南、北回归线和南、北极圈的纬度度数;用阴影 (平行斜线) 表示夜半球的范围, 画图要整洁规范。

学生的作品可以说明很多问题, 尤其是在空间思维能力的表现上, 教师可以得到很多评价信息。

图1所示学生的作品可以看出, 该生已能够分清地轴及自转方向, 并知道太阳光线与夜半球的对应关系;然而, 该生尚不能正确辨认回归线与极圈的度数及其地理意义, 对太阳直射点的定义也不甚了解, 晨昏圈与太阳光线和地球的关系还没有了解透彻, 没有将光照图的节气变化考虑进去。

图2所示学生的作品则表现出, 该生对地轴和地球自转方向已理解, 对地球上的纬度分布比较熟悉, 对太阳光线与夜半球的关系有所认识;但仍然不能合理地想象出太阳光线与晨昏圈的对应关系, 同样也没有将光照图的节气变化考虑进去。

图3所示学生的作品表现出, 该生理解节气与光照图的关系, 能够想象太阳光线与夜半球的对应关系, 能理解太阳直射点的意义;但是, 还不能想象地轴的位置, 不能想象出地球自转的方向, 对极圈的度数还比较模糊, 没有弄清楚纬度、回归线与极圈的意义, 对晨昏圈与经线、太阳光线的相互关系还不能理解。

仔细分析学生的作品, 教师可以判定大部分学生的掌握和理解情况, 可以因材施教地确定适切的教学起点, 对复习巩固和学习新课都有清楚的学情把握。当然, 档案袋的目的并不是要突出学生的不足, 更重要的是要让学生发现自己的强项, 让学生体验学业的成功。如果要将学生的绘图作品收进档案袋, 就要和学生说清楚, 与学生商定放哪张作品进去, 如果这次的作品学生自己觉得不满意, 可以不放入学习档案, 直到学生自己绘制出满意的作品来;如果学生认为这样一步步学会画光照图, 提高空间想象和思维能力的展示更有意义, 可以同意学生将有错误的图和修改后的图一起放入档案袋。

2. 学具制作

让学生自己制作学具或演示模型、计算机动画等, 都是将学生对地理事象的理解注入作品的形式, 教师在引领学生学习一些抽象的地理事象时, 如地球运动、地壳运动、大气环流、海水运动等大规模、难以用肉眼观察的地理空间运动时, 除了借助一些教学视频等多媒体手段增加直观性外, 还可以布置学具制作任务, 对学生的地理空间思维能力水平及潜能进行评价。

学生自己制作的学具, 可以直接放进档案袋, 或是拍照后放入档案袋, 也可以从制作设计开始到完成学具制作都拍摄录像, 制作成光盘放入档案袋。如:在高一学习地球运动之前或高二复习地球相关内容时, 都可以布置学生制作地球仪或与地球运动有关的模型, 一方面检验学生对地球的空间想象能力, 另一方面促进学生对地球运动的空间思维能力的发展。

图4所示简易模型的制作能够判断学生对地轴、经纬度划分、经纬线分布、公转中心和黄道面、黄赤交角等的理解情况。同时, 据格式塔学习理论的研究, 学生学习的抱负水平往往是受个体能力 (主要通过学业成败体现出来) 的影响, 因此, 将其放入学生档案袋, 可以提高学生对地理学习的兴趣, 激发学习动机。

此外, 能放入学生成长档案袋的东西很多, 教师要根据评价目标与学生仔细商议, 将最能表现学生地理空间思维能力的作品收集起来进行评价。

二、访谈法

高中生地理空间思维能力是非常抽象、难以捕捉的一种能力, 难以通过直接观察进行评价, 因此, 采用学生自评或自述的方式会更容易得到评价资料。访谈法可以通过教师与学生的沟通与深度对话, 了解学生的具体空间思维过程, 对于评价高中生的地理空间思维能力较为有效 (如表1所示) 。

三圈环流是高中地理学习中的一个重要难点, 表1的内容能够考查学生地理空间记忆和联想的能力、空间关系的认知程度和空间推理的合理性、创造性与迁移性等。

三、开放式任务

开放式任务可以根据考察内容做灵活的调整, 因此, 它不仅可以用于日常课堂教学中的课堂评价, 也可以用于形成性评价的平时测验。开放式任务如果设计得好, 同样也可以用于高中的终结性评价, 如毕业会考和高考等。

如关于东北地区国土开发与整治方面的开放性任务:

请查阅相关地图册, 试比较:

(1) 我国东北地区的沼泽与西伯利亚沼泽的异同, 并分析原因;

(2) 我国东北地区的玉米带与美国玉米带的异同, 并分析原因;

(3) 我国东北工业基地与德国鲁尔区的异同, 并分析原因。

如果你是东北地区国土开发与整治决策中心的主要决策者, 你将如何因地制宜地发展东北地区?请做出简明扼要的发展计划书。

该任务案例能够反映学生在地理空间定位和地理整体性与差异性关系方面的感知能力, 同时也考查了学生在空间推理方面的能力。

除上述方法外, 评价高中生地理空间思维能力的方法和工具还有很多, 需要教学工作者在日常教学中仔细思考, 善于发现与应用。随着新课程改革的逐步深入和推进, 高中地理教师自主开发学生地理学科能力的评价工具将越来越普遍, 因此高中地理教师可以不断在课堂上尝试不同的评价方法, 做自己课堂的真正决策者。

参考文献

空间思维能力 篇10

环境艺术和景观艺术设计专业，需要有较强的空间认识和理解能力，刚进学校的新生需要通过一系列基础课程来培养和构建他们的空间观念和基础设计理论。从事高等环境艺术设计专业教育快10年。而近年来在教学中却在有写环节上越来越吃力，特别是在刚刚进入大学，在设计基础到设计方案的过渡阶段，学生的互动和效果往往达不到我们预期规定的要求和效果。这些90后的孩子似乎严重的受到这个应试教育时代的影响，缺乏主动性、想象力和热情。传统的三大构成、制图基础等孤立的知识传授方式和体系已不能适应如今的时代变化。

有些学生在学了基础的绘画训练、三大构成、制图等这些基础课程却不知如何去与设计联系。出现这种状况可能有诸多因素，但现有的教学设置与内容方法应是最主要的问题所在。一方面，很多大学在三大构成课程多为平面专业出身的教师在负责，大多数只是单纯的讲理论讲构成，没有做到构成与空间与建筑之间的意义和联系。在这些单独的课程中，同学也缺乏空间转换及想象的能力，只是机械的学着，却不知为什么学?有什么用?怎么用?和后面的设计项目有什么联系和作用。

二、基础设计教学改革的方法与途径

我们在近几年中尝试，把环境艺术设计开设一门新的设计课程来衔接初学者到设计方案之前的基础技能及思维训练。其中融入建筑美学、平面和立体构成、手绘的表达及制图的理解和运用的综合思维训练的课程，我们把它叫做空间构成设计。

设计基础教学与专业设计教学之间的学生思维方式及能力衔接是空间构成设计课程设置的目标。针对环境艺术设计和景观艺术设计专业的构成基础课程，把平面构成、立体构成、色彩构成融入在建筑空间的概念中来理解和训练。把空间构成的设计的训练作为一个任务项目，安排在新生进校有一定制图和绘画基础及建筑史建筑初步的理论之后，设计项目之前。此课程即是设计构成基础的延伸;又是空间设计及建筑设计的辅修。对空间设计的理解和操作具有重要的意义。

重点在于课程训练内容，例如对空间的理解和表达，平面和立体的构成运用，建筑和环境空间为媒介来研究的“造型、空间、运动、体积、透视”等概念。

难点在于教学训练的安排和设计上，特别是如何把构成理论在相应的设计载体中去运用于实现，如何将后期设计课程所需能力点与现基础构成教学内容结合。并在实验研究过程中找到有效的训练方式来执行，让学生正真理解和运用。

与传统设计基础课程的区别在于：传统三大构成课程，注重形态的造型能力训练方面，属于技能训练。而新的空间构成课程，注重建筑形态哲学的形象表达方面，强调在对建筑形态的理解和把握的基础上进行视觉表现，也即理解设计者主体与设计对象客体的构成关系。

这种训练方式，打破传统三大构成教学概念、教学形式和顺序。直接在建筑空间中去分析、提炼构成元素。推翻先概念理论到现实载体的教学顺序，变为先体验现实构成的载体(如室内空间、建筑空间等)，再总结和提升相关理论认识。

三、空间构成设计项目课程的实践探索

1. 实施的目标及内容

环境艺术设计是一门时空表现的艺术。环境艺术设计中的主要实体是建筑。建筑就像是个个形状不同的盒子，由地面、顶棚、四壁围合而成的空间。把限定这些空间的要素称为界面。界面有形状、比例、尺度、材质和样式等的变化，就是这些变化造就了建筑内外的功能与风格。所以空间思维能力的培养应是围绕建筑空间为核心的训练。

空间形式的千变万化，协调着人与物在空间中的关系。如何合理规划、巧妙利用，成为设计中主要解决的问题。我们希望通过这种教学让学生能达到以下能力，来更好地为将来的设计做准备。

能够正确转换三维实物到二维图纸;二维图纸到三维设计的空间想象能力。

理解空间的概念、分析空间之间相互的关系及限定手法。如：围合、包含、穿插、邻接、主次、对立等。

能以图纸和模型的方式实现和表达想象的空间，并能体会和把握空间体量和定位问题。

对空间的心理体验，并通过训练使学生具备一定形态语言在空间设计上的运用。

人们生活三维的形态环境中，从日常使用的各种物品，到所居住与工作的环境。乃至人类自身和整个宇宙，无一不是三维形态。人们虽然生活在三维形态中，但却缺乏着三维的想象力，同样学生也缺乏把三维的空间用严谨的二维制图来表达。所以，从平面到立体、从二维到三维所要具备的立体空间转换意识和观念就尤为重要。这是空间想象的基本能力条件。

训练一开始以抽象的几何形为操作练习对象。如规律几何形，矩形、立方形等。因为抽象的几何形作为联系对象更易于操作。建筑具有简单几何形特征，可以用构成的方法理解和处理空间和形体。引导学生先去收集和分析建筑案例，在现实空间和形态中寻找灵感。把现实中各种形式、不同材质及性质的空间形态用构成的语言提炼。

要强调的一点：此阶段的训练针对的是空间形式的训练，这些突出了造型在设计作品中的价值、地位，很容易诱导学生产生错误的认识，认为建筑、环境空间的设计就是造型设计，会让学生产生形式至上、形式主义的观念倾向。这是老师在教学实施中要注意避免的误区。但是对与培养初学者，这种从简单几何形到简单建筑形体的渐进训练方式是十分有益的，也是行之有效的。

作为专科层次的教学，只有3年的学习时间，我们尽可能的再有效的时间内到达预期的效果，计划用4周时间完成以下训练：

训练一：立柱的变化

以正立方柱为基本形体，分别作一系列的柱头的变化和柱身的变化。并画出轴测及三视图。

目的：让学生在此阶段中训练单纯形的变化方式，并总结分析学生训练状况。

训练二：立方体的变化及模型制作。

在简单的基本形体进行体块的消减或增加，使体量脱离不开总体的完整性，并画出轴测及三视图。选其一立方体变形作业，做成手工模型，体会由图纸变真实空间的感受。

训练三：考察，收集建筑案例

在有一定形式美感基础上去让学生收集整理资料，选择建筑主要立面绘制出实物建筑的立面图。目的是让学生能把真实的空间形体对象，转化为图示语言来表达。

以上每次作业均包含三部分：创作成果制图、文字说明、及分析图。

2. 作业评价

在教学中教师的引导及对学生作品的评价是非常重要的一个环节。因此阶段的训练多为抽象的练习，并不是直观的设计作品，对于初学者对美及形式的把握比较盲目，因此老师的正确引导尤为重要。

“用图说话”是设计行业最多也是最恰当的表达方式。一系列的训练过程最终都是需要用图示的语言表达出来，这一点对让学生的绘画基础及制图基础得到锻炼，也使学生正真理解了图示的意义。

对空间构成作品的评价，教师应在不同的层次去评价和分析：

其一：视觉的心理感受?我们看到了什么，假如我们身处作品的空间中，我们感受到了什么?这是一个有关环境心理学的问题，以这样思维的分析作品，为将来的设计打下一个正确的分析及思考问题的基础。

其二：形式审美如何?这是有关形式美和审美素质的问题。提高学生的审美素养，及鉴赏能力。

其三：作品的表达如何?学生的思维过程及最后的作品是否能顺利的用图示的语言来表达?这是有关制图及手绘表现环节的评价。

每次作品的解析让学生学会用眼睛观察、头脑理解和构思、用心去体会、用手去表现。训练的评价与探讨，对于培养学生敏锐的观察力和丰富的想象力，以及在创作过程中了解立体空间的形态美和创造美的规律有着重要作用。

四、建议

本文针对三年职业设计学科教育来进行的教学实验。只要不停的探索和体会，把握培养学生整体学科思维能力及思维的延续性为方向，相信还会有更多有宜的教学手段及内容。总的来说，通过空间构成的教学，我们体会到这种方式最大的优势在于在具体的操作过程中不断的地比较、分析、感悟、理解来提高学生自身的造型及审美能力，在生活形态中寻找灵感，在优秀实际作品中找到借鉴。把感性的直观感受变成理性的分析，是树立初学设计者正确的分析方法及提高审美眼界和层次的重要环节。

因此，空间构成设计不光是对学生的空间思维能力的训练，更希望在课程的引导下，扩宽视野，扩大对哲学、科学、艺术几个主要方面的阅读。还要养成多看、多写、多画，勤于思考的习惯，来提高分析及准确表达事物的本质能力，使这样的训练作为后面室内、室外设计的思维纽带。

摘要：本文对现高职环境艺术设计专业中设计基础理论与实际设计项目教学的脱节, 所提出的一系列课程设置改革和教学实践。具体针对如何培养学生在进入实际设计项目学习前所应具备的空间思维能力的课程设置和训练。抛弃过去单独孤立的设计基础课程设置, 把基础构成及制图、手绘表达等相关理论知识结合建筑空间的理念而提出的空间构成设计项目课程来到达其研究实践目的。此教学观点和做法对解决专业教学中的实际难题, 提高及教学质量, 并有较强的相关专业推广应用价值。

关键词：空间思维,构成,设计基础

参考文献

[1].环境艺术设计专业教学的理论思考.郑曙旸.摘自《环艺教与学》.中国水利水电主板社.

[2].《形态构成解析》.田学哲等著.清华大学出版社.

空间思维能力 篇11

【关键词】小学数学    空间思维能力    生活

一、引言

在小学数学中，几何概念是真实反映现实空间形式的一种本质属性，能够充分发展学生的空间观念。随着新课程的发展，在新课程大纲的指导下，教师应该在小学数学教学中通过数形结合的形式培养学生的空间想象力。教师对学生的引导，通过学生自身的观察和感知，培养学生的识别和图形再现的能力，是培养学生空间思维能力的关键。在小学数学教学过程中，需要着重注意多层次、多渠道的教学，才能真正增强小学生的空间观念。

二、以现实生活中的实物为教具，指导学生多摸、多观察、多说

小学生的思维比较活跃，小学生的思维正处于由直观、形象思维向抽象、逻辑思维转变的重要阶段，在这个时期培养学生的空间观念最为重要。在小学数学中，要提高学生对图形的认识能力，尤其注重让学生多观察、实验和动手操作，使学生能够在不断对知识消化以后充分掌握几何图形的特征，培养学生的空间观念。在小学数学教学的过程中，可以将生活中的实物带到课堂上，让学生对立体图形有更深层次的认识，培养和发展学生的空间想象力，也为学生今后学习计算图形的面积做准备。可以让学生在观察立体图形的基础上，说出在平面图形中学到的图形的基本性质，让学生用语言描述出来，可以加深学生对图形的认识，并在此基础上通过教师的正确引导，强化学生的空间观念。

三、狠抓画图教学和训练，切实画好图形是体现空间想象能力的一个重要标志

由于小学生的认知能力正处在逐渐发展中，空间观念相对来说比较淡薄，在平面纸上画一个立体图形是比较困难的。教师可以加强对学生的训练，可以让学生在纸上先画平面图，然后再画立体图，在画立体图的过程中可以参考真实的物体，可以把纸盒的每一个面涂上不同的颜色，让学生对立体图形进行分解和组合，在实践的过程中培养学生的空间想象力。小学数学对学生画图的要求不是太高，但是在实际的教学中，还是需要加强训练学生的画图能力，这样才能真正让学生感受图形的立体感。在学生观察的过程中，要让学生学会判断垂线，并通过图形展示，让学生明白正方体和长方体的棱都是由一条条垂线组成的，夹角也是直角，提高学生的空间想象力。

四、加强识图教学

在小学阶段，要想真正培养学生的空间想象力，需要在小学数学教学的过程中培养和提高学生的识图能力。因为在教学的过程中着重培养的就是学生对图形的形象化感知，需要通过对图形不断地感知，在积累的过程中，使学生形成表象意识，能够清楚地认识图形。在教学环节，要求学生能够真正掌握图形的基本特征，在掌握基本特征的过程中才能对各种图形进行清楚的辨析。在小学数学教学中，需要着重培养学生的识图能力，通过进行变式训练，不断深化学生对图形的认识，让学生真正掌握图形的具体形状和性质，最大限度地提高学生的空间想象力。

五、注重对实物与模型的观察

在小学数学教学的过程中，教师需要引导学生注重对实物和模型的观察和分析，可以在教学中用书本构成不同的平面，让学生掌握两点可以构成多个平面的概念，通过教师的示范，让学生掌握三角形构成的物体最稳定。在实际操作过程中，有利于培养学生的空间想象力，对物体进行详细的分析，使学生根据图形的性质，能够找到相对应的物体实物，提高学生的观察能力，在不断的想象中加强学生的空间观念。

六、牢固掌握有关平面和空间图形的基础知识，是培养空间想象能力的基础

促使学生不断拓展自身的知识领域，在观察生活的基础上，使学生提高空间感知能力，在掌握理论知识的基础上，掌握认知图形的基本技能，能够根据理论知识分析出立体图形。教师通过对学生讲解平面图形的基本性质，让学生提升想象力，通过对比，使学生延伸想象力，这样才能使学生将平面思维灵活地转到立体思维上。另外，在小学数学教学过程中，需要学生学会将问题简单化，意思是关于立体图形的问题在一定程度上可以转化为平面图形的问题。将问题简单化，这样有利于学生在平面图形和立体图形中运筹帷幄，充分提高学生的想象力。

七、结束语

总之，小学是学生成长过程中的关键阶段，在小学时期，要对学生进行针对性地训练，最大限度地强化学生的空间观念。在教学环境中，利用对生活的细致观察，提高学生对空间的想象力，并通过教师的正确引导，要求学生在自主探究的过程中，逐渐感受到空间立体感，培养学生的空间想象力。

【参考文献】

[1]周艳艳. 初识空间观念 培养几何思维[J].科学教育， 2010（06）.

[2]沙娟娟. 略论小学生初步空间观念的培养[J].科学大众（科学教育） ，2011（02）.

空间思维能力 篇12

空间思维想象能力是人们对于客观事物的空间形态进行观察、认知、分析的抽象思维能力,它是人们生来具有但是必须经过一定的训练才能发挥巨大作用的能力。从辨证唯物主义的观点出发,世界存在着普遍的联系,任何事物的发生发展都有潜在的规律对其进行支配,空间思维想象能力的提高也具有明显的递进规律,在教学活动中教师应该充分把握这一规律,运用科学的方法激发学生对于空间的思考以及事物形式转换能力的锻炼,有意识、有针对性地将相关理论注入到教学活动中,从而为学生学习《机械制图》打下坚实的基础。

对空间思维想象力关注的对象进行分析,可以将其分成三方面的内容:第一是根据空间几何形体相关的符号、语言,能够在大脑中形成与表述相对应的空间图形,并且能够想象出直观图;第二是在第一方面内容的基础上,也即是通过在大脑中想象空间直观图,可以对几何形体的组成部分、结构、空间相对位置、数量关系有较为明确的理解;第三是空间思维能力的最高阶段,它要求能够在已有空间几何形体的基础上进行创新,通过对几何形体进行分解、组合、转换进而产生新的几何形体,并掌握相同模块不通过程的作用机理以及不同模块之间的有机联系。

二、《机械制图》教学中学生空间思维能力培养存在的问题

空间思维想象能力的培养是《机械制图》教学中的重点,同时也是难点。《机械制图》利用图样表示机械的结构、大小、技术要求以及工作原理,图样通常是由几何图形、符号、文字以及数字等要素构成,是表达和理解机械设计理念的关键技术文件,科学有效地解读这些图样是掌握机械工程理论以及在实践中提高技能的基础。

实际的教学活动中往往会出现很多的问题,这些问题有的是传统教学理念的影响,有的是现代教育改革不成熟的表现。总体来讲,目前《机械制图》教学活动中对于学生空间思维想象能力的培养存在的问题主要有以下几个方面:首先是教学活动很大程度上停留在理解空间思维想象力概念的层面上,而对其理性分析相对不足。这种状况造成的直接后果是少数有悟性的学生能够建立起比较完备的空间思维想象体系,但是多数学生则收益甚少,严重影响整体教学质量的提升;其次是教学方式不合理,空间思维想象能力的培养需要调动多方面的因素共同参与,但是很多教师往往只是抓住某一点进行集中突破,很难实现全局性的进展。这就要求教师对学生学习积极性,平时作图、画图、读图以及实际操作等各个方面综合考虑,协调发展;最后是评价机制的不科学,这是由空间想象能力本身属性所决定的,但同时也是相关领域研究力度不足的外在表现。这一状况的出现使教师难以切实了解学生对于空间思维、平面空间转换等能力的掌握程度,进而不能制定出有针对性的改进措施。

三、加强《机械制图》教学中学生空间思维想象能力培养的有效途径

(一)注重基础知识的教学

任何一种能力的获得都要经过知识的逐渐积累和循序渐进的训练,只有将量变转化为质变才能取得实质性的突破。《机械制图》教学活动要求的空间思维想象能力属于一种高层次的思维能力,坚实的基础是学生建立良好空间思维想象体系的前提条件。《机械制图》课程的开设在中等职业学校中相对较早,多数学校在第一学期就开设了这门课程,由于学生在初中阶段很少接触立体几何知识,对于空间思维能力的锻炼更为短缺,因此在初始教学阶段要抓住两个方面的内容,从起始阶段就打好牢固的基础。这两方面包括基础几何形体知识的教学和帮助学生克服恐惧心理。教师在最初教学阶段要让学生多观察简单的几何体,如球体、长方体、圆锥体、圆柱体、圆锥台、棱锥台等,并通过模型的分解组合让学生了解空间思维的基本原理。在进行教学时注重学习氛围的营造,多引进生活中的实例可使学生对《机械制图》产生亲切感,打消学生对于陌生知识的恐惧心理,从而为后期的学习奠定知识基础和心理基础。

(二)建立系统的思维转换体系

《机械制图》教学活动中空间思维想象能力培养的关键环节是形式的正确转换,这种转换不是死板地套用教材中的理论进行单一化地转换,而是要求学生建立起系统性的转换体系,不但对于接触过的图形能够快速准确地转换,同时在面对陌生的图形时能够发挥将头脑中的程序性知识充分调取出来,达到迅速准确解决问题的效果。转换体系的建立是学生空间思维想象能力达到高层次的表现,但是在建立这种体系的过程中必须以平常的训练和课程教学为依托。《机械制图》教学最先是从投影作图开始的,这一部分的内容是使学生在空间与平面相互转换的重要环节,也是教学能够最大程度发挥现有资源进行教学的阶段。教师可以通过对教室中出现的各种物体进行分析来引导学生建立直观的空间印象,通过对物体构成比例、相对位置的讲解使学生认识到三投影体系的内在联系。在整个《机械制图》教学中,三视图的投影关系是贯穿始终的重要内容,其“三等关系”在读三视图、画三视图、理解三视图的局部与整体都具有非常有效的适用性。教师在教学环节应有意识地增加学生对于三视图知识的练习,逐步实现平面和空间、空间和空间转换体系的构建和完善。

(三)加强画图和读图的联系

空间思维想象能力虽然是一种相对抽象的思维能力,需要不断的领悟才能获得能力的提升,但是这种能力的培养必须要经过不断的实践和经验的积累才能有量变走向质变。在《机械制图》教学过程中,画图和读图本事既是一种能力,同时也是培养空间平面转换的重要方法。在实际的教学活动中,可以加强学生对于轴测图和三视图的画与读,轴测图在工程领域具有很大的实用价值,同时它也是沟通空间和平面的主要桥梁。通过读轴测图可以为学生画出客观的三视图打好基础,画好轴测图可以是学生更好地理解物体的结构特征和形态。在读好与画好轴测图的同时,还要引导学生讲轴测图与三视图进行有机地联系,在教学活动中交叉训练,综合提升学生的画图能力。画好轴测图和三视图是学生应该掌握的基本技能,对于学生空间思维想象能力培养具有重要的意义。从认知规律的角度分析,读图是画图的基础,画图是读图的再现和提升,这两种能力的综合提升可以为学生建立完整的空间思维体系提供帮助,并且能够使学生掌握更为复杂的视图和形体。

(四)开展多样化的教学实践活动

总体来讲《机械制图》课程教学同其他任何学科的教学具有共通的性质,也即是为了提升教学质量必须运用多元化的教学方式,在激发学生兴趣的基础上,引导学生构建科学的空间思维想象体系。随着现代教学理念的转变以及教学资源的优化,中职学校教学活动也要顺应教学改革的总体趋势,积极创新,发展和引进先进的教学方式全面提升教学质量。《机械制图》课程需要运用大量的图形、符号、模型,多媒体教学方式的引进为其提供了极大的便利,特别是讲解投影作图、平面空间转换、物体结构分析以及工作原理时,其动态化的演示效果具有传统教学方式所不可比拟的优势。

摘要：《机械制图》的基本要求是对表示机械结构、尺寸、形状、工作原理的图样有全面深刻的掌握,达到这一目的的最佳途径是在教学中积极培养学生的空间思维想象能力。本文在大量实践的基础上研究了学生空间想象能力的形成特征,并对《机械制图》教学活动中学生空间思维想象力的培养提出了相关的建议。