空间思维的提升从3D形状开始,给孩子可感的折叠世界

之前有一个很热门的游戏叫《纪念碑谷》,我2016年的时候和孩子一起玩过(当时Joshua刚3岁左右),看着孩子一路冲关到最后一个挑战,当时我就感慨,孩子的空间思维能力比我想象中的强多了。

△ 很喜欢这个游戏,里面隐藏了太多的空间运用和变化了。

一直认为“形状”可以是孩子认识世界的一个窗口。想想从刚开始出生,孩子会接触低幼的形状书、视觉卡,之后到色彩的把握,再到组合形状和运用,甚至是平面图形(2D)到立体图形(3D)的转变。

孩子的空间思维能力启蒙,一直都蕴藏在世界的变化和规律里。拿我家两个孩子来说,他们之所以对2D和3D的世界好奇,会问我:

“如果这个地球不是3D世界,是2D的话,那我们会怎么办呢?”

恰恰是因为孩子意识到了世界是由3D世界组成的,而3D和2D之间,是可以转变的,能够认识到这点,很重要。

良好的空间思维能力是孩子数学能力的根基之一,也是孩子抽象思维的一部分。当孩子脑海中能够还原出一副3D图形的时候,你会发现孩子脑海中有一个非常庞大的建筑画像,这也是孩子想象力和设计能力的源头。

所以今天的主题,主要是和大家聊聊,我们想要发展孩子对2D、3D认识的时候,可以如何着手准备。

给孩子变一段魔术,感受2D到3D的魅力

学龄前孩子的思维方式,是具象化的

他们很需要可以被感受到、可以被真正形象化的知识点,所以当我和孩子们讨论平面图形和立体图形时候,我也会先给孩子看一段视频。

有一个视频是我家孩子们很喜欢看的,和平时看动画片不一样,是课堂模式,但是简单直观,很清晰地把孩子需要了解的知识点,都告诉低幼的孩子们了。

△ 课堂模式的视频

Joshua 一开始问我的两个问题就是在视频中发现的。当时他先看到了2D的长方形,就像下面这张示意图。

然后是 3D的长方体,是三个面的示意图。

如果在给孩子播放的时候,孩子没有注意到这点,我们也可以直接引导孩子观察这些变化。

比如我也会直接和Eric描述,“我们来看看这个长方体的透视图,你可以感受下,蓝色区域的面的移动路线。”

帮助孩子从具象化思考转为能够看懂透视的抽象视图,也是非常好的思维方式指导。

用示例图和实物对比,把2D、3D画给孩子看

当孩子初步建立出2D和3D的形象后,下一步就是引导孩子深入地感知这个变化。

我小时候学过素描,最深的体会就是老师真的会放一个球、或者正方体在我面前,让我一边观察它,一边画出来。同样,了解2D、3D这个方法也是成立的。

对于低幼的孩子来说,有一个特别好玩的,就是把自己的名字变成3D,不仅学单词,还可以提高空间思维,我把步骤分享给大家。

首先,第一步是先用铅笔画一个单词,比如这个“JOHN”。孩子可以选择任何词汇。

然后,勾勒出字母的边,这种方式可以让字母立体化,方便制作大写字母。勾勒完就可以擦掉最中间的线条,让立体化的大写字母浮现出来。

第二步,在纸张里选择中间点,它可以在单词上方的任何位置。这是一个聚焦点,也称为消失点。作用是让任何线条变得越来越小或越来越微弱的东西,最终完全消失。

当我在和孩子讲解的时候,孩子并不是特别理解,我给孩子看了一张之前拍过的照片。

“你们看,两端的柱子越远,看起来就像是要在最后聚集在一起,越来越模糊像要消失一样,这个就是我们的消失点。”

第三步,从字母到消失点画线。

字母的每一个端点都需要和消失点连线。

第四步,在消失点和字母之间选择立体效果的深度,绘制一条水平线(字母“O”需要画成曲线)。

第五步,从选择的深度向下绘制一条垂直线(如图所示)。最后,擦掉消失点和垂直线之间的线条,就完成整个2D到3D字母转变的过程了。

是不是很有趣很好玩哈,反正我家孩子们都觉得太神奇了,近期的字母游戏至爱之一。

场景运用:让孩子给2D、3D图形配个对

对于孩子来说,真的要吸收掌握一个知识,需要我们帮助孩子将其运用在生活中,空间思维能力的培养也同样如此。

我之前也在其他的文章中介绍过几何能力,除了能够识别出不同的形状,也包括对地理、方位、空间的运用和学习,来帮助提高孩子的抽象视觉能力。

比如可以让孩子可以从家里的实物里找到相关的图形,或者分辨不同的物品是属于什么形状的。

△ 结束了多米洛骨牌堆砌之后,换个视角来观察所看到的图形组合

也可以给孩子准备一些游戏卡来做配对,比如这是2D图形的游戏卡。

△ 给大家准备了一套2D图形游戏卡,可以私信回复“空间思维”来获得资源包

这是3D图形的游戏卡。把这些游戏卡都打印出来,剪下来,打乱顺序然后就可以和孩子玩配对游戏了。

△ 给大家准备了一套3D图形游戏卡,可以私信我“空间思维”来获得资源包


给孩子的空间思维的培养还可以更复杂,比如对2D、3D图形的理解,下一个梯度还可以到等角绘图(Isometric Drawing Tool),比如我家孩子近期在玩的这个游戏:

这个工具主要是通过等距点纸的方式,先创建动态图纸,然后根据网格距离,创造2D或3D的图形。它其实是给三年级以上孩子的,但我发现 Joshua 运用得不错,就和他一起玩起来了。

当然针对孩子的年龄,我更多的是参考这个工具的逻辑,平时主要是利用等距点的手帐本来和孩子玩这个游戏。比如这些等角绘制好的图形,可以用来帮助孩子理解每个点之间的距离等等。

△ 等角绘图后的长方形

再比如我前面介绍的,用自己的名字来感受从2D到3D的变化的游戏,也可以更复杂一些,像进行环绕、乱序组合字母,让消失点随意变化等等,比如下面这个图。

对孩子来说,难度系数并不小。Joshua第一次玩的时候,他的作品是这样子的。

很粗糙,也有很多不理解的地方,比如他就会问我:

“怎么判断像‘S’这些弯曲路线的字母的立体效果呢?”

但玩过一轮后,他也发现了一些优化的方式,比如用尺子可以将效果控制的更好,都是孩子在体验过后主动提出来的方案。

学龄前孩子的学习方式,体验远远比结果重要。很多时候我们给到孩子最大的支持,是和他一起把脑海中的异想世界创造出来。

这个世界不需要完美,但需要孩子深度去体验、感知整个过程。在和孩子进行这些游戏的时候,我始终都可以感受到,孩子眼睛里冒出的熠熠闪光的对知识的渴望和好奇心。

一个拥有自己内在驱动力,拥有求知能量的孩子,他们眼中对知识的渴望和好奇,会推动着自己不由自主往前走,而孩子如同海绵般吸收知识的特质,也会让他们在学习中更快地进步。

要知道,知识本身是没有边界的,我们可以和孩子享受的是在玩中学的过程,享受知识带来的那份愉悦感,希望今天的几何启蒙文章也能给大家带来一些启发。

【END】

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