空间认知能力是指了解和操纵环境的心智能力。空间认知能力作为一种重要的思维能力，与 数学、地理、物理等学科的学习都有着密切关系。
本期“思维型教学典型课例”系列文章，我们和大家 分享中国音乐学院附属北京实验学校的李铁军老师带来的六年级“学思维”活动课《维度的转换》。
在这节课中，教师基于思维型教学五大原理，创造性地使用教材。在情境中激发学生的认知冲突， 让学生在观察、解构、想象的基础上实现灵活的维度转换，逐步培养学生的空间认知能力，落实思维训练。
本文共3608字，仔细阅读需10分钟
“同学们，这节课我们先来进行一个有趣的头脑风暴。”教师在课堂的开始就通过创设一个情境来激发学生的学习兴趣，用活动带动课堂氛围，导入学习主题。
这个头脑风暴的活动规则为：教师分别出示一个物品在不同方向看到的样子，学生来猜一猜究竟是什么物品。
教师首先放出这样一张图片：
看到这张图，学生们踊跃地给出了自己的答案：眼镜、放大镜、杯子……得到这些答案，教师又放出一张图片：
这次学生们又给出了不同的答案：平底锅、圆形挂件、水杯……
对于给出水杯答案的学生，教师追问道：“你是怎么猜的，能和大家分享一下吗？”这位学生解释道：“我认为第一张图是杯口和杯子的把手，第二张图是杯体。”
这时，教师放出第三张图片：
看到这张图片之后，学生一致认为这个物品就是杯子。于是，教师又放出几张图片验证学生的猜想：一个喝水的水杯。
紧接着，教师又给出第二个物品的图片，让学生继续猜测。
看到图片，很多学生认为是火箭。在教师的追问下，又有学生认为可能是大本钟。最终，教师向学生展示出了正确答案：一个房屋的立体纸模。
在这样一个观察二维图形猜出与之对应的三维物体的过程中，教师不难发现学生对于三维空间的认知是不足的，于是通过一系列追问来激发学生的认知冲突。
“同学们，通过体验刚刚这个游戏，你有什么感受吗？”游戏之后，教师向学生发出了提问。一位学生表示：“从不同的角度观察一个物体看到的样子是不同的。”教师对学生的观察能力给予了肯定。
教师帮助学生对游戏进行总结：刚刚这个过程中是借助了平面图形来猜测出立体的实物，在这样一个过程中，我们就将二维空间转换成了三维空间。在总结的基础上，进一步向学生提出问题，让学生思考：什么是二维？什么又是三维？
▲"学思维"活动课《维度的转换》
短暂的思考之后，学生纷纷举手想要表达自己对于二维和三维的理解。一位同学表示：“我觉得二维空间是一个平面图形的空间，三维空间是一个立体图形的空间。”
教师又引导学生结合书中实例进行思考，学生答道：“二维就是正方形，三维就是正方体。”还有学生结合生活实例得出结论：“电影有2D的和3D的，2D可能就是二维，3D可能就是三维。”“我们能触摸到的东西都是三维的，包括一张纸都是立体的，我们在纸上或者黑板上画的一些东西就是二维的。”
看到学生对二维和三维都有一定的认识，教师回到课堂开始的游戏，让学生说出在刚刚的游戏当中，哪些东西是二维的，哪些东西是三维的？学生指出：立体纸模就是三维的，而前面出示的图形就是二维的。
教师总结学生的回答，为学生界定概念：二维就是平面，三维就是立体。
在理清概念之后，教师将学生分组，给学生下达任务：请学生从不同的角度观察桌面上房屋的立体纸模，画出每个面的样子，并试着用自己喜欢的方式表示出每个面的关系。
并且给出小组汇报提示。
每组推荐一名同学作为汇报代表按以下顺序进行汇报：
1、我们小组展示的是哪位同学的作品；
2、展示的作品是怎么画的，怎么想的；
3、同组同学可以补充说明，其他小组同学可以提出疑惑、建议。
第一组学生的想法是先观察这个立体图形，将它的五个面都画出来之后组合成一个立体图形。观察完先画出平面图形，这样更有利于想象，最后把所有平面图形画完之后，把它组合在一起，再画出立体图形。对此，教师做出总结：这位同学是在观察的基础上通过想象把平面图形组合在一起。
第二组用了两种方法。第一种方法和第一组同学的想法类似，第二种方法是把纸模展开来看。第三组学生画出一个立体图形，对每个面进行标号，对于后面两个看不见的面通过观察和想象画出来。教师点评道：她不仅画出了能看见的面，还通过想象画出了看不见的面。
学生在这样的交流展示中充分发挥自己的积极思维，获得了思维能力的提升，实现了自主建构。展示结束之后，教师又让学生思考：如果我们想把一个立体纸模转化为一个平面图形，到底应该怎么做，怎么想？
通过教师引导，有学生说出自己的想法：每次都平视一个面，然后按照位置关系进行记录。这一回答得到了教师的鼓励和肯定，对此教师做出了总结：第一步是观察，然后在观察基础上加以适当的想象。通过观察、想象构建了空间认知，确定了面面关系，实现了从立体纸模到平面图形的转化，这是一个维度不断转换的过程。
学习至此，学生对于维度的转换和空间认知都有了清晰的了解，教师紧跟学生的思维轨迹，通过展示《立体纸模型设计与制作》这一视频带领学生感受维度的转换。
▲教师播放视频《立体纸模型设计与制作》
视频之后，教师向学生讲解纸模的制作过程就要先去观察三维的实物，从不同的方向观察，然后在平面上画出平面图、展开图，最终呈现出一个立体纸模的作品。再次揭示本节课的主题——维度的转换。
了解了维度的转换，接下来就是要将这种空间认知能力应用起来。考虑到这一点，教师将课堂话题带入到生活中运用维度转换的事物，并展示了楼层紧急疏散路线的立体纸模。
展示之后教师向学生发起挑战：通过日常观察、发挥空间想象，以组为单位画出自己班级所在楼层的平面图，最好也画出紧急疏散路线。
活动之后，教师让学生谈谈这节课的收获，有的学生表示知道了二维空间和三维空间的转换需要观察和想象；有的学生认识到二维空间是平面，三维空间是立体；还有学生则通过这节课学会了如何绘制平面图，如何将平面图转化为三维图形。
最后教师提出追问：在生活中，有没有什么情况会运用到维度的转换？
学生积极思考，在自己身边的生活中努力寻找，给出答案：如果现实中没有立体纸模的话，可以观察附近的房屋等立体的东西，根据这些再进行想象加工，画到纸上；拍照片时是一个三维到二维的转换……
教师也展示了一些生活中关于维度转换的应用：照相、房屋布局图、公园游览路线图……
课堂就这样在教师和学生的互相分享交流中落下帷幕，学生在这节课中通过不断地思考、实验、交流、展示，提高了空间认知能力，并能灵活运用维度转换来解决实际问题，落实了思维的训练。
杭州市基础教研室附属学校副校长，正高级教师李霞老师对本节课进行了点评：
今天这堂课主要是讲空间认知这种思维方法。这个思维方法从一年级到六年级经过以下几个阶段的训练：
一年级：能用上下左右指称方向；
二年级：能用东南西北指称方向；
三年级：掌握二维空间和三维空间的转换，认识到绝对坐标与相对坐标的优劣，并用于问题的解决；
四年级：掌握二维空间图形及与三维空间的转换，能把立体事物转换为二维示意图；
五年级：变化中的空间认知，能将立体空间转换为二维示意图；
六年级：能实现二维和三维之间的互换，并能利用表象建立变化的空间图景。
空间认知能力的培养非常重要，不仅为孩子今后的生活做铺垫，还为他接下来的学习打下基础。
这节课就是要帮助学生实现对一个物体的三维空间转换为二维平面的表达，然后把头脑中的二维表象再给他建构成一个三维表象，来回切换以实现对学生空间认知能力的训练。
教师在教材设计原有的逻辑基础上进行了大胆的尝试，创造性地使用教材，用纸模这样一个孩子们比较熟悉、比较容易解构的教学材料来完成这节课。
这节课的设计路径是思维型教学五大原理的一个应用，这个流程比较清晰。
情境创设从头脑风暴进入，激发学生对于学习内容的兴趣，利用这个环节找准学生的认知冲突，并把握认知冲突开展教学活动，在活动与交流中实现学生的自我建构和自主监控，最后进行拓展训练，完成知识的迁移。
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