立體幾何教學中觀察與想象能力的培養(yǎng)論文
【摘 要】技校生學習立體幾何重點應放在培養(yǎng)綜合能力，即觀察能力、作圖能力和想象能力上。因為觀察是學好立體幾何的基礎，作圖是學好立體幾何的保證，想象是學好立體幾何的關鍵。
【關鍵詞】立體幾何教學；能力培養(yǎng)
【Abstract】The technical students study the solid geometry in order to improve integration capability, that is, the ability of observation, drafting and visionary.Because observation is the foundation , drafting is the guarantee, visionary is the key of learning the solid geometry.
【Key words】Solid geometry teaching；Ability training.
立體幾何在技校教學中占有非常重要的位置，直接關系到能否學好“畫法幾何”、“機械制圖”等專業(yè)基礎課程。可作為數(shù)學老師在教學這門課時都常感力不從心，其共同的的體會是：立體幾何課難教，學生不愛聽，教學效果差。究其原因有多種：如學生初中平面幾何知識掌握得不扎實，學習方法和習慣不好，缺乏自我學習的能力等等，但最主要的原因還是學生對立體幾何實物的觀察與想象能力的缺失。如何上好立體幾何課？我以為，清晰的空間概念是學好立體幾何的關鍵所在。而“清晰的空間概念”的形成則必須培養(yǎng)起學生的兩種能力，即觀察能力和想象能力。使學生真正做到會看、會想并逐步形成習慣，使思維上升到自覺的水平。會看主要是讓學生排除干擾，掌握看立體圖的規(guī)律；會想就是指會在三維空間想象，突出想的范圍、想的方法和規(guī)律，善于把實物轉(zhuǎn)化為幾何模型，掌握立體幾何的思維規(guī)律。
1．觀察是學好立體幾何的基礎
觀察是發(fā)展數(shù)學表象思維的前提，而表象是在知覺的基礎上所形成的感性形象，即人在思想中形成的事物的印象，例如在知覺金字塔、帳蓬、鉛垂體的形象基礎上，概括出來的一般的錐體的感覺就是表象。更具體地說，構(gòu)成錐體的那些面、線在人腦的表征，就是一種數(shù)學表象。比如在立體幾何教學中，一談到“二面角”就能喚起主體頭腦中河流大壩或平緩的山坡；一講到斜線、射影，就會想起家鄉(xiāng)田野中的電線桿。學生的表象思維的形成有一個逐步產(chǎn)生、發(fā)展的自我建構(gòu)空間概念的過程。從學習一開始，學生就會努力通過自身觀察建構(gòu)表象。隨著學習的深入，通過對表象進行加工、調(diào)整、積累、補充、修改、提煉，最后真正建構(gòu)起完整準確的表象，即通過原有的表象對新表象的同化、順應，達到認知結(jié)構(gòu)的平衡，取得良好的圖式。因此，在教學中，教師要引導學生多對現(xiàn)實事物進行觀察，引導學生對圖形形成正確的表象，抓住圖形的形成特征與幾何結(jié)構(gòu)、個別不同的各種表象，從而建立起學生自已的空間觀念。對于技校學生而言，由于許多專業(yè)課要求有一定的實際操作，對零部件有直觀的了解。所以在立體幾何教學中，培養(yǎng)學生觀察的能力是至關重要的。教師可以引導學生觀察教室內(nèi)哪些是兩個平行平面，它們具有哪些特點，說明為什么。學生通過對教室中墻面位置的觀察看到：
（1）兩個平行平面沒有公共點。（因為如果有一個公共點它們就相交。）
（2）一個平面的一條直線與另一個平面平行。（天花板上的任一條直線與地面平行，不然兩個平面就有公共點了，就相交了。）
（3）左右的墻與前面的墻相交，得到的兩條交線是平行的。（在教師的啟發(fā)下也很快得到證明）
（4）教室內(nèi)能否找到兩條異面或平行的直線？（天花板墻面交線及地面與墻面的交線，墻面與墻面的交線中能夠?qū)ふ页隹臻g兩條異面、平行、垂直、相交的直線。）
（5）通過書本顯示二面角的特點。
當然，除了借助周圍實物來進行觀察引導，還可以通過制作模型進行觀察、分析，然后抽象概括出準確的概念。比如在三垂線教學中，做一個簡單的模型，將一塊三角板的`一條直角邊放在平面內(nèi)，而另一條直角邊移動成平面的斜線，讓學生觀察模型，可幫助學生理解和掌握三垂線定理。直觀教具的使用，能培養(yǎng)學生的探索精神，幫助學生發(fā)現(xiàn)并理解數(shù)學知識，有利于抽象思維能力的培養(yǎng)。然而，在實際授課中，由于班內(nèi)學生人數(shù)多，用直觀教具很難使全體學生都能獲得模型的整體印象，可以通過多媒體展示立體幾何圖形，引導學生通過計算機觀察實物模型，幫助學生樹立空間概念。觀察是作圖、類比、想象的基礎，通過觀察實物、模型能加強對空間圖形的直觀了解，對作圖、演算極為有益。但要注意的是，觀察的目的不是為了說明存在相應概念的原委以及它的基本形狀，重要的是借此分析、概括出準確的概念。比如黑板代表平面，但要理解平面的“無限延展性”。
2．想象是學好立體幾何的關鍵
空間想象能力就是對客觀事物的空間形式進行觀察、分析和抽象思考的能力。要正確地把客觀事物的空間形式反映為數(shù)學中的幾何圖形，并通過對幾何圖形的分析和研究，理解客觀事物的空間形式的特征。學習立體幾何想象與思考是不可缺少的，當我們觀察周圍空間形象時，自然會去類比、想象這些空間現(xiàn)象有什么特征、規(guī)律。在教學中，教師尤其要重視培養(yǎng)學生的這種能力。
例如，我們通過觀察教室中線、面各種位置關系后，可以引導學生思考：
（1）直線與直線、直線與平面、平面與平面之間沒有公共點就是平行，而平行就沒有公共點。這兩句話對嗎？為什么？這里突出直線與直線是在同一平面內(nèi)沒有公共點才平行，而異面直線沒有公共點，但不在同一平面內(nèi)。
（2）直線與直線、直線與平面、平面與平面之間有一個公共點就相交，相交就有一個公共點。這兩句話對嗎？為什么？這里突出平面與平面有一個公共點就相交，且相交于過這點的一條直線，并指出公共點、公共直線的雙重性，以及交點交線在解決問題中的重要性。
（3）直線與直線、直線與平面、平面與平面之間有兩個公共點？它們的位置關系如何？這時兩條直線重合，直線在平面內(nèi)，平面與平面就相交于過兩點的定直線。
（4）如果平面與平面有三個公共點時位置關系如何？這里突出相交與重合兩種情況。通過引導學生觀察所學的直線與直線、直線與平面平行的判定，引出聯(lián)想問題。
另外，立體幾何許多問題可以歸結(jié)為平面問題來解決。對于角的概念，我們要弄清平面上的角的定義是什么？有什么特點？異面直線所成的角、直線與平面所在角、平面與平面所成的角，它們都可以轉(zhuǎn)為平面上的角來計算。對于“二面角”的定義，為什么這樣定義？如何作“二面角”？這些都需要學生去思考和想象。
平面幾何的許多結(jié)論也可類推到空間去。從平面幾何中兩直線的位置關系，類推出空間兩直線的相互位置關系，再類推出空間兩平面的相互關系。又從平行四邊形類推平行六面體，從多邊形類推出多面體，從圓類推出球，等等。要學好立體幾何，上述種種問題和思路都必須在教師的指導下進行思索和想象，才能領會它的真諦。
總之，“會看、會想”是技校學生學好立體幾何的最為重要的能力，也是學習相關專業(yè)課程的基礎。作為一個技校數(shù)學教師應在這塊教學中加大力度，下好功夫。當然動眼、動腦也不能離開動手，它們是同一過程中的共同行為。只有觀察透了，才能對作圖做到心中有數(shù)，只有在頭腦中形成清晰的空間圖形，才能正確分析、思考、想象各元素之間的關系，進而演繹和計算各種空間度量。 對于立體幾何的教學效果怎樣才能最佳，還有待于同行們的共同的努力和探索。
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