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探究对称本质 培养空间观念

2023-11-17王余岳

小学教学参考(综合) 2023年10期
关键词:空间观念轴对称本质

王余岳

[摘 要]小学数学“图形与几何”板块内容的教学,培养学生的空间观念是重要的教学目标之一,且这一板块内容也是提升学生数学核心素养的重要载体。“轴对称的再认识”是小学数学几何概念教学中的重要内容,教师要引导学生在原有知识经验的基础上进行自主探究,深化学生对对称本质的理解,以实现培养学生空间观念的目标,提升学生的数学核心素养。

[关键词]空间观念;轴对称;本质

[中图分类号] G623.5 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068(2023)30-0018-03

小学阶段,学生学习“图形与几何”板块内容是有一定困难的,造成这样的原因是他们的空间想象能力弱。“图形与几何”是小学数学知识体系中的重要板块内容,其中图形的认识是主要内容之一,旨在培养学生的空间观念。但是,在认识图形的过程中,很多学生往往不能够把握图形的本质属性,造成学习浅表化,无法培养他们的空间观念。因此,教师要深入分析“图形与几何”板块内容,采取有效的策略开展教学,以实现培养学生空间观念的目标。“轴对称的再认识”是“图形与几何”板块内容的重中之重,教学中引导学生探究轴对称图形的本质十分重要,这样才能有效培养学生的空间观念。

一、借助趣味游戏,激活原有认知

建构主义特别强调,要在学生原有的认知基础上开展教学,引导学生利用原有的认知进行迁移性学习。因此,教师要深入分析学生的学情,把握他们的认知起点,并以此开展教学。小学生天性爱玩、好动,非常喜欢游戏活动。由于学生在之前的学习中已经初步认识了轴对稱图形,所以本节课,教师借助趣味游戏进行课堂导入,以此激活学生的原有认知。

师:在正式学习之前,我们先玩一个游戏。大家认真观察这些图片(略),前几张图片有怎样的特点?

生1:图片中的图形都是对称的。

师:大家认为空白处应该是怎样的图形?

生2:根据之前的图形,发现它们分别是正1、反1和正2、反2,所以应该填正6和反6。

师:只有通过细致的观察,才能发现隐藏其中的图形规律。你做到了,真棒!

师:二年级的轴对称图形,大家还记得吗?用一个例子说明一下。

生3:拿到一个图形之后,沿着一条直线将其对折,这样就可根据两边是否重合做出判断,如果重合就是轴对称图形,如黑板、课桌等,它们在形状上就是对称的。

师:这种图形在我们生活中非常普遍,本节课要尝试进行更深层次的探究。(板书课题:轴对称的再认识)

……

上述教学,教师通过趣味游戏唤醒学生原有的认知,同时出示实物图,引导学生将其中的非几何属性抽离出来,以此形成平面图形,使学生可以快速且高效地回顾已学的知识。这样既能起到复习的作用,又可以让学生准确把握学习重点,提高学生的数学学习效率。

二、引导操作探究,把握对称本质

数学课程标准特别强调引导学生“做数学”,动手操作是“做数学”的重要形式之一。“图形与几何”板块内容特别适合学生进行操作探究,教师要善于引导学生在操作探究过程中学习“图形与几何”板块内容,这样能收到事半功倍的效果。轴对称的本质是对称点离对称轴的距离相等,学生对轴对称现象是容易感知的,但对其本质却是难以理解的。因此,教师要引导学生在动手操作过程中深入探究,使学生真正理解轴对称的本质。

1.在操作中学习画对称轴

本课教学中,让学生根据轴对称图形的特征画对称轴是十分重要的,因为在画对称轴的过程中,他们能够深入理解轴对称的本质。

师:(出示图形)这些都是我们经常可以看到的轴对称图形,大家尝试画一画它们的对称轴。(学生尝试画对称轴)

师:在去掉颜色和图案之后,大家有没有发现图形发生了哪些变化?(多媒体出示图形)这些就是抽象之后的图形,你能够发现每个图形有几条对称轴吗?

师:每个图形的对称轴的数量是不同的,有的图形有好几条对称轴。

……

2.在探究中把握轴对称的本质

在学生对轴对称的特征有一定把握后,引导他们理解轴对称的本质十分重要。

师:(多媒体出示图形)大家能否判断这些图形是否为轴对称图形呢?判断的依据是什么?

生1:我根据对称轴的概念将这个图形对折,发现对折后两边的图形可以完全重合。

师:你能运用刚学过的概念作为判断依据,真厉害!在轴对称图形中有很多相似的点,如点A和点A′,如果给它们取个名字,你认为什么名字更合适?

生2:对应点。

师:为什么?

生3:它们在轴对称图形中,经过对折之后重合。

师:真的是如此吗?在几何画板的辅助下,针对大屏幕中的这个图形,我们可以根据相应的比例对其进行缩小。大家看我所标注的这两个点,它们发生了怎样的变化?两边的图形又是否发生变化呢?

生4:它们重合了。

师:通过这一步骤,可以了解大家之前的猜想是正确的。在数学中,这些点统称为对称点,我们现在要对其展开深入探究。

师:学习有关图形的内容时,格子图经常被应用其中,因为使用格子图后,具体的研究过程会更加便捷、高效,易于观察。现在我们把这棵小松树也放入其中,大家研究看看,这些对称点有怎样的特点。

师:现在小松树已经在格子图中了,大家从中能否发现几对特殊的对称点?想一想,这些对称点可能在哪里?可以先画一画,观察这些对称点的特点,再交流自己的想法。(教师提出明确的学习要求,并让学生组建合作探究小组)

生5:我使用的是对折法,这样就能够找到与点B相对应的点B′。

生6:我运用数格子法,先确定点B,再向右数2个格子,就可以到达对称轴,继续向右数2个格子,就能找到点B′。

生7:我也是用这个方法。先从点C向右数一个格子,这样可以到达对称轴;然后从点C′向左数,只需要数一个格子,也能够达到对称轴;最后验证,即沿着对称轴对折。

师:对于大家的做法,老师为你们点赞!大家不仅表达流利,而且进行了验证。那么,观察这些对称点,你有什么发现?

生8:对称点与对称轴之间的格子数量是相等的,这说明两个对称点和对称轴之间的距离相等。

师:这位同学使用数格子法得出了这一结论,谁的发现也是如此?大家还有其他的发现吗?

生9:连接每一组对称点,发现连线会与对称轴垂直。

师:这个发现是否正确呢?大家仔细观察大屏幕(利用几何画板在对称点之间连线),验证后发现确实如此。

师:看来,大家的探究结果非常正确。将点A与点A′连线后,发现连线和对称轴相互垂直,由此验证了它们是轴对称图形中的一组对称点。那么,大家在轴对称图形中能否找到其他的对称点?(学生寻找对称点)

师:大家找到了很多组对称点,也就是说,对于任意一点而言,都能够在平面上找到与其相对应的对称点。那么,由它们所连成的线段是否也如此呢?

生10:也是这样的。

生11:在轴对称图形中,对称点是对应的,图形是对称的,所以我认为它们之间的连线也应该有一些特殊的性质。

师:大家仔细观察一下,这些线段围成了怎样的图形?

生12:都是轴对称图形。

师:大家非常了不起,能够通过对称点联想到对称线段,通过对称线段联想到轴对称图形。现在我们再次拿起軸对称图形,体会点、线以及形沿着对称轴完全重合的过程。

师:在格子图的辅助下,我们快速地找到了对称点,由点及线、形,层层深入探究和思考,完成了推理和证明过程,总结出了轴对称图形的特点。

……

上述教学,教师通过精心设计的问题引领学生探究,促进了他们迁移学习方法,使学生可以基于对折自主发现对称点,自然地感悟其与对称轴之间的关系。这样教学,实现了对学生思维的有效引领,使学生可以准确理解轴对称的本质,进一步升华学生的认知。

3.在补全中深化轴对称概念

在“图形与几何”板块内容教学中,引导学生构建完整的数学概念也是重要的教学目标。因此,在“轴对称的再认识”教学中,教师要善于引导学生对数学概念进行深入探究,这样才能实现深度学习,帮助学生构建完整的数学概念。

师:大家不仅掌握了轴对称图形的特点,还习得了一种严谨的数学研究方法。那么,我们现在就利用掌握的知识和方法来解决实际问题。(课件出示例2)大家放飞想象,思考要使这个图形完整,应该怎样操作?

生1:这个图形应该是个五角星。

师:能否将这个图形补全?大家可以尝试动手操作。(学生操作后交流)

师:怎样才能画得又快又好?

生2:先画出对称点,再将它们连接起来。

师:为什么你们选择的对称点是这几个呢?

生3:因为它们都位于端点,只要找准这些端点,就能够画得又快又准。

师:只有先找准关键点,才能够做出合理的定位,才能够将这些关键点串联在一起,形成一个完整的图形。(板书:第1步,找关键点;第2步,定位对称点;第3步,连点成线,再成形)

……

三、引导灵活运用,适度拓展延伸

在学生习得数学知识后,引导他们进行灵活运用十分重要。因此,教师要善于通过适度的拓展延伸,引导学生内化所学的数学知识。本堂课中,在学生对轴对称的概念有了一定的掌握之后,引导他们灵活运用所学的知识解决问题,并在此基础上进行拓展延伸十分重要,这样能有效发展学生的空间观念。

师:通过刚才的动手实践,大家是否有所收获呢?现在我们要用已掌握的知识和方法完成练习。

师:在之前的练习以及操作过程中,大家已经掌握了补全对称图形的方法,现在我给大家提出一个挑战,你们敢迎接挑战吗?大家看这条弧线,应该如何绘制它的对称图形?可以先用手比划一下。(学生比画)

师:(课件呈现)大家看是不是这样呢?现在我们要变换对称轴,如果变换之后是这样的(课件呈现),你认为它们的对称图形有可能在哪里?找一位同学来指一指、画一画,说一说它的对称图形在哪里。(学生回答略)

师:在我们生活中有很多类似的轴对称图形,为我们的生活提供了丰富的装扮,使生活更加美好。现在老师将这些经过装饰之后的花朵送给你们,希望你们可以像它们一样茁壮成长、绚丽绽放。

……

这样的练习,不仅能引导学生理解与把握轴对称的本质,还可以使学生充分体验到轴对称图形的美,激发他们热爱数学学习的情感,获得了事半功倍的教学效果。

总之,在“图形与几何”板块内容教学中,要重点聚焦如何有效发展学生的空间观念。首先,要求学生补全对称图形,完成画法的优化,这是以应用的方式发展学生的空间观念;其次,利用例题落实知识学习目标;最后,实现更高思维层次的引领,利用弧线引导学生画出对称图形,并在反复变换对称轴之后,形成了美丽的花朵。这样不仅能引发学生对轴对称图形的关注,还能够深化学生的理解,使学生在挑战、探究的过程中实现思维的发展。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 柯晓玲.小学数学“空间观念”与“几何直观”中“核心素养”解读:以北师大版小学数学为例[J].中国校外教育,2019(20):18,27.

[2] 林金香.小学数学空间观念的培养策略探讨[J].当代教研论丛,2019(2):75.

[3] 樊咪.核心素养下小学数学“空间观念”教学的供给侧改革[J].数学教学通讯,2019(1):21-23.

[4] 屠文婷.浅析小学数学教学中培养学生的空间意识[J].数学学习与研究,2020(26):55-56.

(责编 杜 华)

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