怎样在几何教学中培养学生的空间观念、几何直观与推理能力?
学习数学是要学会去思考数学问题,而数学思想的核心就是抽象,通过几何抽象形成数感,运用几何符号来表示数量关系和变化规律,几何图形与几何符号是数学表达和数学思考的重要形式。学生的空间观念与几何直观会影响学生的推理能力的发展。
空间观念主要是指根据物体特征,抽象出的几何图形,根据几何图形想象出所描写实物,想象出实物的方位和它们的相互位置关系,描述图形的运动和变化,根据语言的描述,画出图形等等。想象是空间观念的核心。学生能否准确理解几何概念,正确进行推理,很大程度在于能否利用空间想象力正确分析和使用图形。培养分析、使用几何图形的能力,将是学习几何与图形,形成良好的逻辑思维能力、空间想象能力的重要手段。
几何直观主要是指利用图形描述和分析问题,借助几何直观,可以把复杂的数学问题,变得简明、形象,有助于探索解决问题的思路,预测结果。几何直观可以帮助学生直观的理解数学,用最通俗的话说几何直观,就是看图想事,看图说理,就是几何直观。引用希尔伯特写的一本书《直观几何》中谈到的几个基本观点:(1)图形可以帮助刻画和描述问题,一旦用图形把一个问题描述清楚,就有可能使这个问题变得直观、简单;(2)图形可以帮助发现、寻找解决问题的思路。(3)图形可以帮助表述一些结果,可以帮助记忆一些结果。
根据自己多年的教学实践,下面谈谈自己在教学活动中如何培养学生的空间观念与几何直观:
一、学生空间想象力的培养
1、联系现实生活,加强形象直观
几何图形来源于现实生活,教学过程中利用学生身边的、熟悉的生活素材,抽象出几何的基本图形,帮助学生理解数学、应用数学。
例如:在学习数轴时,第一步,让两个学生背靠背站着,然后向相反方向走;第二歩,让学生观察手中的温度计;从这些素材中引导学生抽象出数轴的概念;
又如:在学习梯子的倾斜程度时,让学生到课室外,动手摆放梯子(分组进行),分工合作,进行测量、画图、猜测、计算,归纳总结,抽象出直角三角形来研究梯子的倾斜程度;
又如:在测高课题的学习中,让学生测量旗杆的高度,一开始,学生觉得不可思议,这是不可能做到的事情,但学生来到旗杆下,进行观察后,提出不同的方案,最后敲定利用投影,抽象出两个相似的三角形来解决问题;
又如:在学习直线与圆的位置关系,圆与圆的位置关系时,让学生动手画圆,剪下来,比较观察,再通过多媒体演示,强化直观,从图形位置关系抽象出它们之间的数量关系。
又如:在“三线八角”的教学中,改变以往的说教,让学生在桌面上摆放三支笔,了解“八角”的名称与位置,然后抽象成几何图形,形成几何直观。
教学中应关注学生的基本生活经验和生活经历,注重引导学生把生活中对图形的感受与有关知识建立联系,在学生积极主动的参与学习中,引导学生通过亲自触摸、观察、测量、制作和实验,把视觉、听觉、触觉、动觉等协同起来,强有力地促进心理活动的内化,重视学生主动参与,获取对图形的认识,从而使学生掌握图形特征,形成空间观念。
2、加强文字语言、符号语言和图形语言等三种语言的互译的训练
在几何的教学中,训练学生用三种语言来表示所学的定理、公理、定义等;学生通过这样的训练,无论是空间想像能力,还是定理的理解与记忆都将得到较大的提高。在学习垂径定理时,要求学生能根据图形用文字语言表达出来,不同的学生表达能力不一样,
理解程度也不一样,在学生掌握到一定程度时,要求学生口述定理,根据文字画出图形,把定理利用图形转化为规范的数学语言,在表示的时候又将图形语言,转化成文字语言,进一步提高学生的空间想像能力,力求学生把定理以及图形留在大脑中。
3、加强观察比较训练,发展空间观念与几何直观。
突出几何形体与知识间的联系和对比,对于学生在比较中发展空间观念起到一定的搭桥作用。例如,在教学《探索三角形全等的条件之一》中,先让学生动手画图,根据自己的喜好画一个三角形,然后剪(撕)下来,与同桌或邻桌进行比较、叠合,看能不能重合,然后用学生45°的三角板与教师的进行对比,再用多媒体动