杜靈芳

[摘要]科學(xué)學(xué)科的學(xué)習注重在構(gòu)建知識體系和模型的過程中發(fā)展學(xué)生的思維。空間思維能力是思維想象的一個分支。文章以“地球的自轉(zhuǎn)”的教學(xué)為例，以學(xué)生的困惑及課堂的困境為出發(fā)點，結(jié)合實際教學(xué)，探討在科學(xué)課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力的策略。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)課堂教學(xué);空間思維能力;地球的自轉(zhuǎn)

[中圖分類號]G633.98 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）05-0093-02

科學(xué)學(xué)科的學(xué)習注重在構(gòu)建知識體系和模型的過程中發(fā)展學(xué)生的思維?？臻g思維能力是思維想象的一個分支。人們通過想象將很多事物在大腦中產(chǎn)生出虛擬的思維定位，這個過程我們稱之為空間思維過程。在科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生的分析判斷能力離不開對空間概念的理解。特別是地理知識，如果學(xué)生缺乏空間思維與想象，就不能很好地記憶，思維能力和理解能力的培養(yǎng)也就無從談起。因此，多方位挖掘空間思維因素;多角度激發(fā)學(xué)生的空間思維興趣，進而培養(yǎng)和提高學(xué)生的空間思維能力勢在必行。下面筆者以“地球的自轉(zhuǎn)”的教學(xué)為例，探討如何在科學(xué)課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。

一、問題的提出

“地球的自轉(zhuǎn)”選自浙教版教材七年級下冊第四章第二節(jié)。本節(jié)內(nèi)容包括地球自轉(zhuǎn)的方向、周期、晝夜交替等，初看起來比較簡單，但對于七年級學(xué)生來說，還是有一定難度的。七年級學(xué)生還不具備空間思維能力，要使他們建立清晰而抽象的地球運動的空間概念，就需要結(jié)合生活現(xiàn)象和一定的模型加以演示和說明。

筆者曾聆聽過多位教師執(zhí)教該課，他們基本上都是沿著教材的思路，先講太陽的東升西落（有些教師為了讓學(xué)生更易于接受，舉例列車行駛時窗外樹木移動的情況），然后講授從北極、南極上空看地球，最后再到教材上的模擬實驗，從而完成對地球自轉(zhuǎn)方向的教學(xué)。筆者也曾按這個思路去試教，但發(fā)現(xiàn)剛開始上課，學(xué)生就有點懵了，太陽東升西落對于他們來說是事實，地球自西向東轉(zhuǎn)在小學(xué)也已經(jīng)學(xué)過了，而突然把它們聯(lián)系起來，并以參照物、相對運動的概念為例，他們就覺得很難理解，從而失去學(xué)習的信心。以至于很多學(xué)生按部就班地完成模擬實驗，只是順著教師的思路將小學(xué)的知識再套一遍而已。而這樣的直接后果是導(dǎo)致學(xué)生由于空間思維能力有限，無法建立空間思維觀念，對地球的自轉(zhuǎn)仍然停留在記憶書本知識上，無法真正地理解，包括后面對晨昏線的認識也會存在偏差，無法真正掌握隨著地球的轉(zhuǎn)動，晨昏線是如何變化的，對于地球的公轉(zhuǎn)更是云里霧里了。

二、教學(xué)的改進

筆者曾有幸參與這一節(jié)的教學(xué)比賽，所以對于這節(jié)課做了反復(fù)修改和實踐。基于對“地球的自轉(zhuǎn)”的教材分析、學(xué)情分析以及如何突破教學(xué)難點，特別是“構(gòu)建具體而有序的空間想象，使學(xué)生建立清晰而抽象的地球自轉(zhuǎn)的空間概念”難點的突破，筆者對本節(jié)課的教學(xué)進行了改進，并注重在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。

1.利用現(xiàn)代化手段，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力

隨著現(xiàn)代技術(shù)的逐漸發(fā)展，課堂教學(xué)手段也在不斷進步。運用多媒體設(shè)備、微課堂不但能使傳統(tǒng)的教學(xué)不再枯燥，還能將學(xué)生不能理解的空間結(jié)構(gòu)知識直觀地呈現(xiàn)出來，更直觀、更科學(xué)地幫助學(xué)生理解教學(xué)中無法演示的運動問題和宇宙運行規(guī)律，繼而培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。

筆者曾在導(dǎo)課上想了很多辦法，最后發(fā)現(xiàn)最直觀的辦法就是利用課本中的導(dǎo)入語，于是筆者干脆就用“太陽東升西落”的視頻導(dǎo)入。雖然“太陽東升西落”是學(xué)生司空見慣的現(xiàn)象，但當筆者呈現(xiàn)視頻時，學(xué)生的腦海里馬上就有了地球自轉(zhuǎn)的空間思維觀念。筆者乘勝追擊，提問：“想知道地球是不是在自轉(zhuǎn)，怎么自轉(zhuǎn)，最直接的方法是什么？”學(xué)生馬上想到是到太空中去看。而現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)可以幫助我們實現(xiàn)這個愿望，于是筆者再次播放宇航員從太空中（北極）拍攝的視頻。這種直觀的教學(xué)視頻，不僅可以提升學(xué)生的學(xué)習效率，還能快捷有效地提升學(xué)生的空間思維能力。

2.師生共制教具，拓展學(xué)生的空間思維

課堂教學(xué)離不開各種各樣的教具。教具可以把事物或現(xiàn)象充分地展現(xiàn)在學(xué)生面前，從而有效幫助學(xué)生建立空間思維能力。而師生一起制作教具，能激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習興趣，拓展學(xué)生的空間思維。

【案例1】地球自轉(zhuǎn)方向研究

思考：如何在課堂中利用太陽的東升西落研究地球自轉(zhuǎn)的方向呢？

模型法：師生共同確定四個原型：太陽、地球、方向、觀察者，以及它們各自的模型：太陽平行光線板、地球儀、方向標、笑臉。

實驗步驟：

（1）在地球儀上找到中國浙江臺州的位置，貼上方向標，方向與經(jīng)線、緯線一致;在方向標的中心粘上橡皮泥，并垂直插上“笑臉”，代表觀察者的位置。

（2）讓甲同學(xué)用太陽平行光線板（代表太陽光）水平直射地球儀，位置如圖1的A所示，確定觀察者（笑臉）看到的太陽方位，并記錄到表格中。

（3）甲同學(xué)手持太陽平行光線板位置不變，乙同

1學(xué)將地球儀自西向東分別自轉(zhuǎn)÷圈至如圖1的B、c

斗位置，確定觀察者（笑臉）看到的太陽方位并分別記錄到表格中。

（4）在表格中填寫A、B、C位置觀察者所處的時間。

（實驗完成后，請一個小組上來分享實驗過程與結(jié)果，其他小組糾正或補充。）

實驗結(jié)論：太陽東升西落是由于地球自西向東自轉(zhuǎn)。

由于學(xué)具制作到位，演示實驗很成功，但是在實際教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)了這樣一個問題：在按步驟一步一步轉(zhuǎn)動地球儀的過程中，學(xué)生感覺自己已經(jīng)理解了，可是等轉(zhuǎn)到c位置時，學(xué)生對前面的A、B位置又忘了。這些問題是學(xué)生空間思維能力不足所造成的。如何幫助學(xué)生解決這個問題？筆者覺得可以準備3個地球儀，分別處于A、B、c位置，這樣能更形象地把地球的自轉(zhuǎn)表示出來，使學(xué)生獲得連續(xù)的視覺效果，從而進一步培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。

通過學(xué)生自己制作教具以及對課本的實驗進行改進，讓每一位學(xué)生都參與實驗，直觀、感性地體會地球自轉(zhuǎn)的方向。學(xué)生自己演示實驗后深深地感受到了太陽的東升西落其實是地球的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，而此時再播放星星的運動視頻，則能更有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。

【案例2】觀察太陽照射地球（尋找晨昏線）

1.打開太陽模型燈光，觀察地球儀，被照亮的部分稱__，黑暗部分稱__。

2.自西向東轉(zhuǎn)動地球儀，觀察被照亮部分的變化，這個現(xiàn)象稱為

。

3.晝半球和夜半球的分界線，叫作__，圖中晨線是__，昏線是__。

4.“貼一貼”晨昏線：要求燈光直射到黑條所在的位置（實驗中手電筒模擬的太陽位置確定后保持不變）。

5.教師自制一個晨昏圈，演示地球自轉(zhuǎn)時晨昏圈的變化。

通過“貼一貼”的活動，讓學(xué)生自己去尋找晨昏線。學(xué)生貼的晨昏線均有所不同，這是為什么呢？（學(xué)生思考“得出可能與太陽的照射點有關(guān)”，為下節(jié)課“地球的公轉(zhuǎn)”做好鋪墊）而教師自己制作的晨昏圈的演示實驗（如圖3），直觀地呈現(xiàn)了晨昏圈在地球的自轉(zhuǎn)過程的動態(tài)變化。

在本節(jié)課的教學(xué)過程中，筆者始終以“活動”為線索，并通過學(xué)生動手制作教具這一實踐活動，引導(dǎo)學(xué)生動手操作，觀察思考，讓學(xué)生從一大堆干巴巴的文字符號中跳出來，加深對所學(xué)知識的理解，拓展空間思維。

總而言之，空間思維能力的建立在科學(xué)教學(xué)中有著不可忽視的作用。而學(xué)生空間思維能力的培養(yǎng)和發(fā)展是一個循序漸進、由淺入深、不斷積累的過程。為此，教師要充分地利用課堂，采用多種現(xiàn)代化教學(xué)手段，培養(yǎng)和提高學(xué)生的空間思維能力。