数学教学中利用现代信息技术培养小学生空间观念

郑亚芳　李纪飞

随着科技的发展，在教育领域信息技术得到了普及与广泛应用，为小学数学教育提供了改革的机遇，激励教师改进教学方法、与时俱进地树立新的教学思想。现代信息技术在小学几何教学中的应用可培养学生的空间观念，为学生打好几何知识的学习基础。要求教师合理运用教学资源，发挥出多种信息技术的优势，使教学形式得到创新，引发学生的学习兴趣。

一、现代信息技术在小学数学教学中应用的意义

（一）激发课堂教学活力

与英语、语文等理解类的文科科目不同，数学是一门具有较大难度的思维类科目，对小学生而言具有挑战性。无论任何学科的学习，兴趣是学习的敲门砖，学生只有对这一科目产生了兴趣，才能进行更深一步的学习。当小学生初步接触数学学科时，尤其是几何类的知识，部分基础能力有待完善的学困生容易被“打败”，由此失去对数学学习的积极性。将现代信息技术融入至小学数学教学中，对活化教学活动具有现实意义。利用现代信息技术中新颖、有趣的元素，能将数学符号、图形跃然展现给学生，将其转化为生动、形象的效果，这种表现方式能迅速、有效地聚焦学生的目光，提高学生课堂教学参与程度，使学习氛围更加活跃，让学生能在轻松、愉快的环境中接受教师的知识传输，获得良好的学习效果。

（二）巩固学生知识体系

对一节完整的数学教学来讲，教师的授课任务和效果与学生的接受程度密切相关，教师不可单纯地推进教学进度而忽视了教学效率和质量，学生也不能由于某部分内容掌握不佳而忽视接下来的学习。将现代信息技术融入至小学数学教学，要师生缩短两者之间的距离。在学习中，会有部分学生由于个人因素对知识点理解得不够深刻，长此以往必然会影响到今后的学习。现代信息技术中的互联网平台，可帮助教师打造家校互联体系，教师将每日教学内容进行发布，根据任务内容还能明确学生对当堂课知识的掌握程度，不但对教师的教学实践具有较大帮助，也对学生的学习大有裨益，加深了学生对知识的印象，促使掌握知识不够牢固的学生进行再学习，在有效的时间内使学习成效得到保证。

（三）增加课堂教学容量

在传统教学模式中，以教材为主导进行授课是极为重要的环节。对学习活动本身便具有的全方位、多角度来看，这种方式在现代教育环境中具有较大的局限性。现代信息技术的引入能较好地解决这一问题，突破传统教学的牢笼，强化了学习活动的广泛性。在信息技术支持下，运用多媒体、增强现实技术、虚拟现实技术、各种制图软件、各类演示工具等，可以在很大程度将教材中涉及的内容有所扩大。不但有效减少了以往教学实践中的教师板书的非必要时间，也可以让知识内容不再局限于教材本身，丰富了学生的知识框架，开阔了学生的视野。教师灵活运用现代信息技术，还可以为学生提供多元化的知识练习，将娱乐与学习活动融为一体，使课堂教学形式得到了丰富，增加了学习的内容，也有助于让知识以小学生更容易接受的形式加以展现，在和谐的氛围下学生的数学综合素质得到了提升。

（四）降低学生学习难度

小学数学是一门具有较强工具性的学科，许多小学生存在一定的畏难心理。现代信息技术的投用，能使教师转变教学思路，将教学内容以互动式、趣味式的方法展示给学生，帮助学生更加客观、系统地认识到教材与试题练习间的紧密练习。信息化的教学模式可以让学生切身体会到数学学习中的规律，意识到数学核心知识均来自教材中，促使学生能更深入地探索教材中的知识要点。随着新课改的推进、“双减”等政策的落实，现代信息技术的使用也要求教师结合当前学生的实际学习情况，根据新教育大纲要求帮助学生高效学习、灵活练习，引导学生理顺学习思路，使学习难度得到降低。

（五）活跃课堂教学气氛

从小学生的角度来看，他们正处于好动、爱玩的年龄状态，对世间万物也充满了较强的好奇心，但数学中的理论知识由于抽象性较强，如果教学气氛也处于压抑、枯燥的状态，必然不利于学生的深度学习。在教学互动中引入现代信息技术，能将理论、概念转化为有趣的知识，当更具趣味性的内容展现在学生面前时，必然能吸引学生的注意力，减轻其对理论学习的抗拒。多种符合学生兴趣点的信息技术，也能增强师生、生生之间的交流和互动，拉近师生间的距离，使其配合更默契，令课堂教学气氛更活跃。

（六）培养数形结合思想

图形与几何是小学数学教学体系中不可或缺的一个领域，主要以培养学生推理、空间观念等为主要目标，围绕图形的认知、位置、测量、运动等展开教学。这些内容的掌握，要求学生具备一定的抽象思维与空间想象力。由于小学生对数学学科接触得不够深入，其数学思维仍处在成长阶段，如果缺少合理得引导，在认识数字与图形之间内在联系的过程中会存在困难。教师引入现代信息技术后，可利用其生动性解释几何中的理论知识，增强教学的互动性、宜观性，在潜移默化中使学生的数形结合思想得到良好的培育。

二、小学数学中利用现代信息技术培养小学生空间观念的策略

（一）利用现代信息技术突破教学重难点

课堂教学时间十分有限，每个教学安排与整体进度的契合，都是教师课前辛勤准备的劳动成果。若想保证获得理想的教学效果，教师应在教学设计阶段吃透教材，充分理解其中蕴涵的知识内容，根据教学大纲合理安排本节课的教学重难点内容，使学生抓住知识要点，在课上紧跟教师的节奏。通过将知识用现代信息技术加以展示，学生的学习效率获得到明显提高。空间几何是小学数学教学中的关键，但空间观念的形成和培养对学生来讲较难，教师可使用多种先进技术为学生营造培养空间思维的环境，对学生多种能力的培养均具有重要意义。

例如，在五四制青岛版三年级上册第二章“走进新农村——位置与变换”第一部分中，本课教学重难点是，要求学生在具体情境中辨认八个方向，用术语进行描述，根据线路图说出方位。能根据给定的一个方向辨认其余方向，描述行走路线，使学生的观察、空间想象、解决问题的能力得到培养。传统教学中，教师会在导入环节中，将教材中的新农村情境图直接展示给学生，达到创设教学情境的目的，再询问学生某景点的方向、路线等。使用信息技术后，可让这一情境的创设更贴近学生实际。在教学设计阶段中，教师可事先根据教材中这一新农村展示图转化为二维模型，以牡丹亭景点为中心，根据其方位和周围存在的其他建筑物和景观等，将这些位置信息按照建模的规范与方位数据，构建一个新农村的虚拟环境。利用增强现实技术，按照比例将这一二维模型缩小到接近教室面积大小的程度。在展開这一活动时，教师不仅要为学生提供增强现实技术需要的设备，也要带领学生事先整理教室环境，留出足够的活动场地，以免出现磕碰。在引导学生观察这一虚拟环境时，教师可根据情境提出相关的启发式问题引起学生思考，如“牡丹亭‘下方有哪些建筑？”“住宅区的‘左右有什么景点？”等，以二维平面的四个方位为基础，逐渐引出东、西、南、北的方位概念，再以此提出新的问题，引入本课的方位概念。当学生适应了这一情境后，教师可引入指南针的相关内容，在每个学生的增强现实设备中安装简易指南针软件，通过教师的语言描述和讲解，配合学生对软件的实际操作，让学生深入了解指针中白色、红色分别代表了南与北两个方向，从而能判断东与西方向。学生掌握了二维平面辨认方位的能力后，为加强二维模型的利用率，教师可将其转化为三维虚拟空间。可事先在教师内摆放桌椅搭建起“建筑物”，用以代表牡丹亭、文化中心、老年公寓等景点，发挥出增强现实技术应有的功效，新农村环境也会变得更真实。根据手机中三维地图使用的经验，参考刚学过的二维平面相关知识，教师可在虚拟空间中继续提问，设定不同的角度点。可直接设置在每个景点上，也可设置在景点之间的“道路”中，之后再提出问题，如“你的南面有什么景点？”“你的西北方向有几个景点？”等。也可以只给出某一景点的名称，让学生寻找在其他方位的景点，如“老年公寓的北方有什么景点？”等。针对路线图方面知识的联系，教师可继续使用这一情境提出问题，如“怎样从文化中心走到老年公寓？”“怎样从住宅区走到柳编工艺厂距离最近？”等。此外，由于教材中呈现出的景点之间的道路较少，为丰富内容，教师可带领学生在教学活动开始前与学生一同“造路”，如在住宅区和老年公寓之间造一条路，构成一个十字路口，便于学生在回答问题时能够“抄近道”直接前往凤凰山风景区。对这一情况，教师还可以创设其他情境，如“假如我是一名游客，现在我在牡丹亭，谁能带我以最短路线游览一下新农村，最后回到牡丹亭？”，以此让学生进行讨论，使用增强现实设备自发组成小组从牡丹亭环绕新农村景区走动，思考走遍所有景点的最短路线。或可加入距离元素，在“造路”阶段中修建长度不同的“道路”，增加难度。训练的方式形形色色，但使用增强现实配合二维、三维模型的模式可以让学生在教室内便能体会到方位知识在生活中应用的重要性。学生在这一活动中表现得很积极，尽管部分学生要经过多次尝试才能找到最短路线，或出现了方向混淆等问题，但依旧能维持高涨的热情进行知识探究。

由此可见，使用现代信息技术，尤其是其中的建模软件、增强现实技术，能为学生打造一个更具数字化、智慧化的教学环境，运用教材中的教学资源进行加工，将内容得以扩展，形成由浅入深、由表及里的整体教学情境，成功突破了教学重难点。不仅符合学生当前的认知习惯，也充分培养了学生的空间观念。

（二）利用現代信息技术优化教学过程

教学过程是教师开展教学的路径，在课中引导学生学习，在课后为学生布置作业任务，是传统教学的流程。但部分学生受到教学时间、自身数学能力等主客观因素的影响，并不能有效掌握所有课中学习的内容，会逐渐对学生的学习带来不良影响。在课堂学习效果不佳的情况下，学生完成课后作业的质量也会随之降低。现代信息技术则能为学生提供更加开阔的学习空间，教师可充分借助其力量，使学生的学习活动发生前置，先让学生自主探究，形成对知识的初步认识，再立足于学生自主学习中得到的收获，带领学生更具针对性地解决问题，进行课堂练习、答疑解惑等，节约了教学时间，也能让学生实现学以致用的目标。

例如，在五四制青岛版四年级上册第六章“趣味拼搭——观察物体”中，本课教学目标是，要求学生通过实物的观察，体会到观察物体时从不同角度看到的形状存在差异性的原理，学会辨认不同位置观察到物体的形状，感悟数学知识与生活的联系。经过对教学内容的分析，可知本课在内容上理论知识的量相对较少，更多的是学生的练习。为了达到优化教学过程的目的，教师可将理论知识部分完全作为微课视频中的内容。要求教师在教学设计中录制视频内容，将其上传至教学平台。让学生在课前预习中进行观看，记录知识要点和存在问题之处，实现了学生学习活动前置于课前预习中。首先，教师应简要概述本课中涉及的理论知识，使学生对教学内容由大致了解。基于内容上具有较强实践性的特点，教师可通过引入实例，为学生讲解三视图的知识。可先用若干实体盒子拼搭出一个立体形状，引出启发性问题，如“从不同角度观察这些盒子的形状是相同的么？”“从任何一个角度看这些盒子，最多能看到几个面？”等，可将这些问题布置在微课视频结尾出作为思考题，在课上阶段让学生回答。课堂教学中，教师可继续使用增强现实技术，为每个学生分发若干积木块，拼搭成同一的固定形状。根据教学要求，提出与微课视频实例中类似的问题，帮助学生巩固知识。为增加难度和调用增强现实技术的真正功效，教师可以让学生将拼搭好的积木块形状进行变化，如变成一把椅子、一个桌子等。在椅子不同位置摆放其他积木块，再把这些积木块变化成其他小物体等。只使用积木块便能构建出不同的物体场景，如一个桌子上有一个花篮，桌子下有一个箱子，旁边还有一只小狗等，再要求学生按照三视图的角度画出看到的形状。在这种更具挑战性的情境中，能深化学生观察物体的要领和空间观念，使学生在拼搭和绘画时动用空间能力、产生积极思考。最后，教师要统一检查学生的练习结果，对学生普遍存在的问题予以同一处理。这种使用增强现实技术的手段可增强教学内容的趣味性，使学生逐渐养成自主学习的习惯。

三、结语

综上所述，空间观念所启示的对象和结果对学生来讲具有重要价值，是培养学生空间想象力的源泉。因此，教师应充分运用现代信息技术，使学生的空间思维得到优化和健全。通过增强现实技术与其他技术的合理搭配，可实现教学重难点的突破、教学过程的优化，进一步推动我国小学数学教育事业的发展。

（邱瑞玲）