创客教育视角下3D数字建模培养小学生空间能力的研究

摘要

空间能力是人类智力的重要组成部分之一，与人类的生活和学习息息相关，无论是在生活还是科研方面都需要一定的空间知识。为了人类的发展，越来越多的研究者去了解、探索和发展空间能力，使得空间能力成为人类生产、科技发明的必备条件。如果没有空间能力作为发明创造的支撑，基本谈不上发明与创造，因为，生活中许多的发明与创造都是具体的，以实物的形式展现。创造者将头脑中的设计画出来，根据画出的模型图设计实物，并进一步做出完善。这是一个创造力与想象力结合的过程，是一个创造者在头脑中将二维图像与三维图像不断转换的过程，在这个过程中空间能力发挥着巨大的作用。 随着科学技术的快速发展，人类对空间能力的认识不断加深，众多培养人类空间能力的方法应运而生。当今社会尤其注重中小学生空间能力的发展，通过不同的学科培养学生的空间能力成为学校教育不断追求的目标。传统的教学中多是通过展示实物发展学生的空间想象力，进而提升学生的空间能力，或者是针对某一知识点，设计情景来发展学生的空间能力。随着信息化时代的到来，计算机的快速发展为教学提供了新的手段，在高度真实的虚拟环境中开展教学成为可能，使得虚拟环境中的三维物体与真实世界中的三维物体相结合，应用于发展学生的空间能力。 本研究在建构主义学习理论的指导下，依托计算机技术构建3D数字建模课教学模式，通过实施课程，实现培养和提升学生空间能力的目标。研究工作主要分为以下三个方面。 （1）梳理有关创客教育和空间能力的研究成果。此部分主要是笔者在阅读和分析相关国内外文献的基础上，对国内外空间能力研究的发展历程、培养空间能力的方法等进行梳理，期望在建构主义学习理论理论的指导下，进行 3D 数字建模课的教学模式构建。这些研究成为后续研究的基础。 （2）构建支持空间能力发展的教学模式。在理论研究的支撑下，借鉴相关学科的教学模式，对3D数字建模课的教学模式进行构建。 （3）支持空间能力发展的教学模式的效果验证。3D数字建模课的教学模式构建完成以后，将其应用于小学生信息技术课堂的教学中，通过发放空间能力试题测试小学生空间能力的提升情况，验证 3D 数字建模与空间能力之间的关系，为学生空间能力的发展提供新的方法。 上述各项研究工作的展开，使得本研究取得了以下几点研究成果。 （1）本研究在总结前人研究的基础上严谨细致地对空间能力进行了界定，并且系统地阐述了培养学生空间能力方法的研究理论，为教学模式的构建奠定了理论基础。 （2）本研究构建了培养学生空间能力的3D数字建模教学模式。在查阅国内外大量有关构建教学模式的基础上，分析其特点和构成要素，并结合自身的研究能力加以借鉴，构建了培养学生空间能力的教学模式。 （3）本研究对构建的教学模式进行了效果验证。培养学生空间能力的教学模式构建完成以后，在济南市胜利大街小学进行了效果验证，获得了有关培养学生空间能力的相关数据。

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