摘要：以小学数学课程教学为例，基于信息技术为核心的创客教育能有效转变传统的重教师的理论讲授、轻学生自主的体验学习的教学方法，对学生的实践操作能力和创新思维能力给予辅助提升。本文就创客教育3D技术进行分析，结合小学数学课堂教学，为帮助学生解决空间几何问题提供更多的可视化和可操作性的学习素材，培养学生的几何直观和空间观念而进行实践探究。
关键词：创客教育；创新思维；3D技术；几何直观
中图分类号：G623.24文献标识码：A文章编号：ISSN1001-2982（2019）09-241-01
[创客教育融合小学数学课堂教学的可行性]
在传统的教学模式中，学生面对较为枯燥的学科知识，学习兴趣并不高。虽然信息技术常被用于辅助小学课堂教学，但由于缺乏真实的体验活动，大多知识的理解靠教师的多媒体演示和课堂讲解获得，对事物的本质探究并未得到有效的开展，学生的创新思维和实践能力依旧不高。
而创客教育整合小学学科课堂教学，正好弥补了此类现象的不足：发挥创客技术的优势，不断优化教学技术和教学方法，引导学生将学科知识的学习融入于生活实际中，开展丰富的体验、操作活动，为学生解决问题提供新的方法和途径。
现代教育技术作为学生学习数学的强有力的工具，改变了学生的学习方式，使学生乐意并有更多的精力投入到现实的、探索性强的数学活动中去[1]。如：在进行立体图形教学时，教师利用创客3D软件创建三维图形或利用3D打印创造更具实用性的教（学）具，帮助学生感受生活情境中的图形抽象过程。
[借助创客3D技术开展数学习题课的教学]
对于小学生而言，空间观念的建构一方面主要是在学习过程中有意识的培养，但是另一方面也离不开对生活空间的观察、感悟等体验性经验的积累[2]。小学五年级学生的数学思维已具备了一定的抽象能力，但仍以形象直观思维为主。
数学课堂借助3D技术开展教学，学生开展具体、生动的三维图形设计，在观察、建模过程中进行知识探究，增强空间思维意识。
下面重点讲述创客教育融合数学课堂教学，以五年级《长方体和正方体》单元“长方形与正方形的表面积”典型习题教学为例，在探究过程中帮助学生建构空间几何模型，提高学生的几何直观能力和空间思维能力。
从生活情境出发，在观察感知中体会数学问题。
教学有关“长方体和正方体的表面积”教学时，很多教师会借助课件，逐步呈现出长方体纸盒表面展开图，并以讲授的方式推导出长方体变面积的计算公式。在课堂学习过程中，学生不仅要掌握对长方体和正方体的基本特性，还要面对一些较为复杂的图形进行挖、拼、切的几何问题。借助3Don软件开展教学，帮助学生通过直观感知，探索得到解决数学问题的方法。
[习题1]叔叔准备设计如右图大小的包装盒，计算右侧长方体包装盒所需要用到的纸板面积是（ ）平方米（各粘贴部分用纸忽略不计）。
分析：求包装盒所需要用到的纸板面积，就是求长方体的表面积，其中3组是相对的面。通过3Done软件将长方体平面展开，得到6个长方形（如图1）。计算展开图的总面积：（1.2×0.8+1.2×0.6+0.8×0.6）×2=4.32（㎡）。
思考：借助“3Done”图形设计软件，组织学生开展合作、体验学习，完成可视化视角下的二维平面展开图的设计与处理。
图1
图2
[习题2]一种长方体铁皮通风管长2m，管口是边长为3dm的正方形，做30根这样的通风管至少需要多少平方米的铁皮（只考虑外部面积）？
分析：通风管的表面为4个相同的长方形。计算得到每个长方形的面积为：0.3×2=0.6（㎡），通风管4个面的面积为4×0.6=2.4（㎡），30根通风管总面积30×2.4=72（㎡）（如图2）。
思考：借助3Done软件，教师引导学生在观察和操作过程中，通过对长方体的3D图设计或3D实物的观察、分析，主动参与知识的建构过程，拓宽学生的数学视野。
2、具体操作实践，在对比、分析中探究数学问题。
学生在解题过程中，难以利用身边的工具对长方体进行展开操作、探究，导致课堂无法对立体图形的表面积计算开展有效学习的尴尬局面。3D技术融合数学课堂教学，有助于优化数学“图形与几何”的课堂教学方法，提升解决数学问题的能力。
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[习题3]颁奖台（如图）是由3个立体图形组合而成，计划在颁奖台的表面（底面不涂色）涂上黄色油漆，计算所涂油漆的面积？
分析：解题时，利用“平移法”开展计算更为合理，如：将上方的三个面移到同一平面，可看做是一个长为120cm、宽为40cm的长方形。但学生观察、感知图形的整体效果存在一定的困难，分析时往往会出现多算、错算和漏算的情况。
图3
思考：教学立体几何图形时，应当从学生的实际出发，联系学生已有的生活经验，让体验积累和具体表象留存于记忆。基于信息技术的创客教育整合小学数学几何图形教学，利用“3Done”设计软件，完成自主设计和可视化操作，形成3D打印实物，增强空间感知能力（如图3）。
3、合作交流学习，不断优化数学解题方法。
数学几何课程具有一定的抽象和思维逻辑性，学生在解题过程中面临的难度较大。教学时尽量帮助学生利用直观表象来感知图形的特点，引导学生借助3D技术，在沟通、比较中，形成解决几何文体的基本思路和方法。
[习题4]把一个正方体等分成27个小正方体，拿去其中的一个小正方体后（如图4-1），表面积和原来相比，（ ）。
A.没有变化 B.减少了 C.增加了 D.无法判断
分析：利用3D技术得到几何图形的三维效果图，有助于课堂开展可操作化教学，发展空间思维。观察发现：新的几何体比原来表面增加了凹槽中的左右2个面（如图4-2），而凹槽中其余的几个面可以通过平移的方法，与原来的面重合，大小保持不变。
图4-1
图4-2
思考：学生在三维效果图的直观演示下，生动、具体的参与建模体验，共同构建空间几何图形的表征，优化立体几何课程的教学方法，扎实推进素质化教学。
[习题5]在一个棱长为6厘米的正方体的六个面的正中间位置，各挖去一个棱长为2厘米的小正方体。挖去后，剩余物体的表面积是多少平方厘米？
分析：3Done软件能让课堂几何教学更直观、生动，加深对抽象问题的理解（如图5）。解题时，启发学生从不同角度去观察物体，发现图形表面积的变化情况。
图5
思考：对于“图形与几何的”教学，教师应当帮助学生在建构几何模型的过程中，引导学生参与课堂学习，通过一系列的实验、抽象、归纳活动，获得更多的空间想象能力。
[创客教育技术运用于数学课堂教学的几点思考]
创客教育技术运用于数学“图形与几何”课堂教学，能充分利用现代教育技术的优势，设计符合学生认知水平的教学素材，能恰到好处的将直观展示与学习内容相结合，提高学生学习积极性。
1、创客教育促进数学课堂氛围的活跃度，优化教学效果。
小学数学教学中开展创客教育的教学策略是在创客理念指导下建构新型的小学数学课堂教学模式，这是培养学生即创客的根本途径[3]。创客教育注重学生的体验与操作，教师组织引导学生开展自主学习，结合创客技术，学生在动手实践过程中，体验学习的乐趣。
2、3D技术融合小学高段数学几何教学，增强直观效果。
对于五年级立体组合图形的学习，需要学生具备较强的抽象思维，但很多时候学生需要借助直观去认识、感知，掌握起来较为困难。创客教育3D技术与数学课堂教学整合，克服了教师示范讲解和学生被动接受的传统教学模式的缺陷，激发了学生学习的积极性。
3、创客教育更注重实际操作和体验感知，激活学生思维。
教学时，教师应当引导学生开展自主学习、互动体验和分享交流等实践活动，通过开展富有生活化的小学数学“图形与几何”课程，有效优化创客3D技术在小学数学几何知识直观教学中的实施策略。
未来的学科教学将更深入的融合新型创客技术，为学生充分参与课堂探究和体验活动提供更多的学习素材。利用信息技术的操作便捷性和信息丰富性，有效培养学生的学习兴趣，引导学生在自主探究中，形成创新思维和实践意识。
参考文献
[1]张亚鸿.信息技术在图形与几何教学中的应用——以《长方体和正方体的表面积》教学为例[J].教育教学论坛，2013(19): 259-259.
[2]张苾菁.对“图形与几何”教学的新思考[J].中国信息技术教育，2011(02): 78-78.
[3]蒋平.小学数学开展创客教育的探究[J].教育科学，2016(08): 32-32.
论文作者:郎俊杰
论文发表刊物:《中小学教育》2019年9月4期
论文发表时间:2019/11/19
标签：几何论文; 长方体论文; 学生论文; 数学论文; 图形论文; 正方体论文; 直观论文; 《中小学教育》2019年9月4期论文;