如何理解空间观念和几何直观?

空间观念和几何直观都是《义务教育数学课程标准(2011年版)》(以下简称《标准》)中提出的核心概念。这两个核心概念都与“图形与几何”的教学内容有关,但又不限于这些教学内容,特别是几何直观并不是仅仅针对几何而言的。



空间观念和几何直观都是《义务教育数学课程标准(2011年版)》(以下简称《标准》)中提出的核心概念。这两个核心概念都与“图形与几何”的教学内容有关,但又不限于这些教学内容,特别是几何直观并不是仅仅针对几何而言的。






 




空间观念是对空间中物体的位置、以及位置之间关系的感性认识,在《标准》中关于空间观念是这样叙述的:


主要是指根据物体特征抽象出几何图形,根据几何图形想象出所描述的实际物体;想象出物体的方位和相互之间的位置关系;描述图形的运动和变化;依据语言的描述画出图形的。


从上面的论述可以看到,建立空间观念的本质是为了提高学生的空间想象力。这个想象力既包括从现实物体到平面图形的抽象,也包括从平面图形到现实物体的想象,参见《标准》中的例11和例16。





除此之外,空间观念还包括对方位的认识,以及利用方位判断物体所在位置,例如《标准》所要求的:会描述简单的路线图(参见例36)。在帮助学生建立空间观念的过程中,需要把握这样一个基本情况:以“我”为基准判断方位或者位置比较容易、以“他”为基准判断方位或者位置比较困难,因此在教学过程中应当注意到这个区别。


几何直观这个核心概念不局限于“图形与几何”的内容。直观是指对事物进行的不经过逻辑分析的直接判断,是一种经验层面的东西。生活的经验告诉我们:


有些人得直观能要强一些,他们往往能够直接洞察事物的本质,他们的直接判断也往往能够抓住事物的核心;此外,还有些人对某一类事物有着特殊的直观,这要涉及这一类事物他们往往能够给出很好的直接判断。






这种直观是思维的前提,这种直观能力的形成既有先天的因素、也有后天的养成,而养成的过程依赖的不是他人的传授,而是本人参与其中的思维活动或者实践活动,因此,这是一种经验的积累。也正因为如此,在《标准》的“四基”中包含了“基本活动经验”。


事实上,不仅仅是数学,几乎所有学科都应当把培养这个学科的直观作为重要的教学目标。数学中的直观主要包含三种:代数直观,几何直观和统计直观,因为建立代数直观和统计直观是非常困难的,因此在义务教育阶段强调的是几何直观。关于几何直观,在《标准》中强调的是:利用图形描述和分析问题,因为:


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地理解数学,在整个数学学习过程中都发挥着重要的作用。


正如我们在前面讨论过的那样,养成良好的几何直观的作用不局限于数学,对于其他学科(特别是物理学)的学习都是非常重要的,比如,初中物理将要学习的“力”的概念就需要借助向量进行数学表达,特别是表达几种“力”之间的平衡关系。


几何直观甚至可以影响到日常生活和生产实践,比如,人们在表述几种事物之间的关系时,通常都会利用几何的图形或者符号,并且用这样的直观来辅助思考、理清思路,使得表述更加清晰、结论更加可靠。




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出处:史宁中.基本概念与运算法则[M].高等教育出版社.2010.07-08