数学系统包括数和形两个大的概念系统,而形指平面(二维)和立体(三维)两部分。
在幼儿早期的数学教育中,渗透几何经验是十分重要的,一方面可以与幼儿的生活世界建立联结,此外还有利于提升幼儿的空间意识。空间能力涉及在心里将物体移位、旋转或翻转,空间能力也是学习几何概念的基础。
一、图形的核心经验
1. 核心经验一:对图形特征的分析和比较可以帮助我们对图形进行定义和分类
在图形认知的早期,让幼儿关注形状的属性特征要比知道形状的名称更为重要。例如,在认知三角形时,如果我们只给幼儿展示等边三角形或等腰三角形,会让幼儿误认为其他的不规则三角形都不是三角形,有些幼儿甚至也会把那些底边在上,尖顶朝下的三角形称为“颠倒的三角形”,这就告诉我们需要给幼儿展示不同类型的三角形,以及摆放方位不同的三角形,并强调之所以这种图形称为三角形是因为它有3条边和3个顶点,让幼儿理解边的数目、边的长度、角的大小都是图形的关键特征,也是不同图形有不同轮廓的根本原因。
学前期的几何图形认知包括平面图形(圆形、正方形、三角形、长方形、椭圆形、梯形);立体图形(球体、圆柱体、长方体、正方体)。
比如我们可以采用“神秘的口袋”(将不同的形状放入布袋中,幼儿通过触摸来猜测是什么图形,或者摸图形的幼儿描述图形的特征,由其他幼儿猜形状名称)。这个游戏可以帮助幼儿将触觉和视觉联系起来,感知图形的特征,而不受其他因素,如形状、大小、颜色或图形旋转的干扰。
在认识三维图形的时候,还需要引导幼儿将三维图形和他们熟悉的二维图形对应起来,可以引导幼儿关注日常生活中的各种物体形状,把它们收集起来,进行归类,有助于增强幼儿对图形属性的感知。也可以与幼儿一起围绕以下话题展开丰富的讨论:为什么有的物体要做成特定的形状,如饮料瓶多数是类似于圆柱体,大多数碗是圆口的而不是方口的,床多是长方形的等。
我们还可以让幼儿拆快递盒,将立体的盒子拆成展开的平面纸板,再尝试还原成立体的盒子,看看快递盒可以拆成几种不同的平面图形,这种操作和经验有利于幼儿对二维图形和三维图形建立关联,为日后更深入学习有关图形面积或体积的知识打下坚实的基础。
2. 核心经验二:不同的图形可以合成一个新的图形(组合),或分割成其他图形(分解)。
对于图形的组合与分解的深入理解,要建立在幼儿熟练掌握核心概念一的基础上,即熟悉不同图形的属性特征。图形的组合与分解,涉及到幼儿对其“面”的理解和空间想象,例如菱形可以由两个等边三角形组成,以及两个直角三角形可以组成一个长方形。这些都进一步强化了幼儿对每种图形属性的理解,与此同时,这也为学习分数和面积等复杂数学概念打下了良好的基础。
幼儿最常接触的图形组合就是拼图,从最初的简单的、规则的形状拼图,到复杂的类似于七巧板的拼图,再到抽象的图案拼图(有每个轮廓——只有外轮廓)。
关于图形的分解还涉及到数学中一个重要的问题——等分(把一个整体分成几个相等的部分)。学前期只要求二等分和四等分。在日常生活中引入对称的数学概念,有利于加深他们对规则图形之间复杂关系的理解。让幼儿掌握多种等分形式,有利于培养、提高幼儿的判断和推理能力。通过等分的教学,不仅可以帮助幼儿学会有关等分的知识和技能,了解整体与部分的关系,同时也能为其将来学习除法和分数积累一定的感性经验。生活中我们可以通过等分蛋糕、食物等来增加孩子这方面的经验。
3. 核心经验三: 图形变换包括移动、翻转或旋转变化等。
三种变形转换与几何教学有关:拓扑、投影、欧氏。
“拓扑转换”有时称为拉扯与压缩。
“投影转换”是由不同的视觉观点而产生,如一个长方形操场从远处看像个梯形,从高处向下看是长方形,飞机在天上时显得渺小,降落在地上看起来却好大。
“欧几里德转换”则是指将几何物体移位、旋转或翻转,但仍保持形状、大小不变。“欧几里德转换”会改变图形的位置或方向,然而却不改变其形状与大小,即无论如何转换(移位、翻转、旋转),大小与形状守恒。
对幼儿来说,要辨识转换的图形,还是有一定难度的,此阶段主要特征是“视觉化”——以图形的整体外观来辨识图形,不以图形的基本属性特征为界定图形的主要因素。例如,给出3个形状,其中一个形状顶部带有颜色标志,在进行物理移动形状之前准确判断如果旋转90度之后会变成什么样子。日常生活中,幼儿也可以通过图形拼搭、绘画等来探索如何通过旋转、组合和大小的改变来产生迥异的效果。
二、儿童图形的发展轨迹与特点
1. 认识图形的顺序
平面图形的顺序:圆形-正方形-三角形-长方形-半圆形-椭圆形-梯形。
立体图形的顺序:球体-正方体-长方体-圆柱体。
2. 年龄阶段特征
3-4岁体验与感知阶段:能够正确认识和区分圆形、正方形、三角形,且对椭圆形、长方形、半圆形等也具有一定的匹配能力,能根据成人提供的范例找出与之相同的图形。但不能确切地依照形状的特征来认识。
立体图形方面,容易混淆平面图形与立体图形,只能注意到立体图形上的面,常常将各种形状等同于生活中具体的实物,例如描述皮球和圆形都是说圆圆的。
4-5岁关注图形基本特征:能正确认识圆形、正方形、三角形,以及长方形、半圆形、椭圆形、梯形,且能逐步理解平面图形的基本特征;能逐步做到图形守恒,能不受图形大小、摆放位置的影响;正确地辨认图形;能对相似的平面图形加以比较,理解图形之间的简单关系;对平面图形的组合拼搭活动也表现较高的积极性及一定的创造力。
立体图形方面,能逐步理解区分“面”和“体”,认识到平面图形和立体图形是有区别的;知道物体是由不同的平面组成的;能够匹配出常见的立体图形上各面相应的平面图形;能够逐渐正确地命名立体图形,如圆-球-球体。
5-6岁整体感知阶段:能理解图形的典型特征,并在头脑中形成某种图形的“标准样式”,从而进行正确的判断,同时进一步理解图形之间较为复杂的组合关系。幼儿可以概括图形之间的关系,如正方形、长方形、梯形、菱形、平行四边形等,可以概括称为四边形,因为这些图形都有4条边和4个角。
立体图形方面,幼儿基本能够命名几种常见的立体图形,如球、正方体、长方体、圆柱体;理解物体是由不同的形状组成的。
三、支持性策略与活动提示
1.寻找生活中的形状,生活中有什么是圆形的?什么是正方形的?什么是三角形的?
2.引导幼儿更加精确的描述图形,比如为什么这个图形像圆?圆形有什么特征?圆形和三角形、正方形有什么区别?这两个三角形有什么相同和不同之处?
3.多玩积木而不是乐高,提供孩子不同比例的积木,搭建组合成新的形状
4.玩黏土的时候或者是真的食物,提供孩子切分的场景,观察不同角度切分导致的不同结果,感知等分的概念
5.折纸活动,引导幼儿关注纸张形状的变化以及变化的原因,一张正方形的纸边对折和角对折分别变成了什么形状?
6.安装家具的时候带着孩子一起进行,如果孩子太小,可以让他在边上看着,简单的地方鼓励孩子去观察说明书,参与一些小操作
7.感知平面图形与立体图形的区别及关系,比如提供孩子若干正方形积木(足够孩子拼搭成一个正方体),正方体积木一个,请孩子观察他们的区别与相似之处,让孩子试试看能不能用正方形搭成一个正方体?也可以提供孩子若干长方形积木,请孩子试试看能不能用若干长方形积木搭成一个正方体?

