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觀察物體(下)

?人眼的功能比燈泡強大得多。我們可以看到壹個豐富而真實的物體,而不僅僅是壹個影子。但是,如果假設我們的眼睛是壹個燈泡,忽略其他因素,只註意物體在壹個方向上的輪廓,就類似於物體在燈泡的照射下在墻上的投影。

透視幾何與視點密切相關,兒童壹般會經歷兩個重要節點:壹是意識到眼睛可以作為視點;第二,觀點可以改變。同壹物體的視點壹旦發生變化——要麽是自己的位置發生變化,要麽是變成了另壹個視點(比如壹個燈泡,或者是另壹個人,觀察者自己的真實位置不動,只是想象自己的觀察點發生了變化)——結果就會發生變化。

五歲以前的孩子只是本能地用自己的眼睛去看客觀世界的壹切,並不能有意識地確認自己的眼睛是壹個視點。例如,如果讓壹個四歲的孩子在桌面上相距壹米的兩個棋子之間增加更多的棋子,使它們形成壹條直線,那麽孩子放出來的結果大多是彎曲的曲線。他們還處於拓撲空間概念階段,既不能實現兩點間的最短線段(歐式空間概念),也不能有意識地用眼睛作為瞄準器(透視空間概念),從而有效地修正不合格的棋子(位置),保證它們。

七歲左右的孩子能夠用自己的眼睛作為瞄準器,從而順利完成把棋子放在兩點之間的直線上的任務,說明他們已經形成了觀點的概念,正式進入了透視空間的階段。

整體而言,壹個人的空間概念會經歷以下三個發展階段:早期的拓撲幾何空間概念、中小學時期的歐式幾何空間和射影幾何空間概念(大部分人停留在這個階段)、大學以後的高度形式化的空間概念(形式拓撲概念、非歐式空間、射影空間等)。).其中,歐洲的幾何空間概念比較特殊。沒有誤解,我們壹般把6-12歲兒童的空間概念稱為前歐洲幾何空間概念,而他們在中學階段構建的空間概念稱為歐幾裏得幾何空間概念。

從整體上看,拓撲幾何的研究對象是同壹圖形中各元素之間的關系;歐氏幾何的研究對象是不同圖形(當然也包括同壹圖形)之間的剛性幾何特征。比如兩個三角形能在所有情況下全等嗎?中學攝影幾何(透視幾何是射影幾何的壹部分)的研究對象是視點變化後幾何圖形的變化及其變化規律。

?在大人眼裏,這三個數字是完全不同的,但在我三歲的孩子眼裏,卻是壹模壹樣的。原來,在孩子的生命成長過程中,有壹個最奇怪的秘密:三歲左右的孩子的幾何概念是拓撲的,也就是說,構成圖形的整個物質類似於橡皮泥,可以隨意拉伸壓縮,只要不斷裂不粘連,它們就永遠是壹樣的。而且它們具有完全相同的拓撲幾何性質,如:A點和B點始終保持緊密關系,A點、B點和C點始終保持相同的序關系,A點和C點始終保持分離關系,B點始終被A點和C點封閉,這些圖形始終保持相同的連續性...在歐洲幾何中,圓、橢圓、三角形、四邊形等等是完全不同的圖形。

相對而言,成年人熟悉的歐洲幾何概念是僵化的。當壹個圖形(包括線段)被拉伸或壓縮時,其長度、面積或體積總會發生變化,這就是我們成年人認為上述三個圖形完全不同的根本原因。

歐洲幾何中直接給出的23個定義,5個公設,5個公理,就像蓋樓壹樣,必須先打好地基。這些定義、公設和公理實際上是歐洲幾何大廈的基礎。在這個基礎上,點被定義為沒有大小的圖形,直線是沒有厚度的圖形,可以向兩端無限延伸,平面是沒有厚度的圖形,可以向四周無限直線延伸;在直線的基礎上,定義了線段是直線上兩點之間的部分(可以知道歐洲幾何中的線段可以有長度,但不能有粗細)。那麽,鐵軌是直線嗎?最常見的繪圖工具是三角形嗎?顯然不是,因為這些日常生活中常見的物體既有厚度也有長度,而且都是有限的,而不是無限的。

七歲小孩拿尺子量小棍子的長度時,這根棍子是線段嗎?當壹個九歲的孩子用長乘以寬求數學書封面的面積時,這個面積是歐洲幾何中壹個封閉平面圖形的面積嗎?答案仍然是否定的,因為,無論棍子有多細,它總是粗的;數學書的封面再薄,也總是厚的。

這些看似矛盾的問題,其實觸及了我們通常忽略的歐洲幾何的本質。直線、線段、三角形等歐洲幾何的概念,在我們有限的生活世界裏是不存在的。它們可能與客觀世界中物體的形狀有關,但並不存在於這些客觀物體中。更重要的是,它們不是對客觀事物的直接而簡單的抽象,它們只能存在於人類的想象世界中,是人腦看不見、摸不著的形式概念存在物。

在人類文化進化的漫長歷史中,人類創造了壹系列表達這些思想的中介符號,包括書面語言符號,如直線、線段和三角形,以及數學圖形符號,如-、/、(三角形符號)。

在小學階段,無論是壹維測量中的長度和距離概念,還是二維測量中的周長和面積概念,幾乎所有的幾何概念都只對應於客觀世界中的特定物理對象。雖然我們可以用書面語言符號和圖形符號來表達它們,但它們與真正的歐洲幾何概念相差甚遠。歐洲幾何的概念是抽象的、無限的、形式的。6-12歲兒童創造的幾何概念是具體的、有限的、物理的。雖然前歐洲的幾何空間概念和歐洲的幾何空間概念在本質上完全不同,但它們可以使用同壹個名稱,即文字符號和圖形符號。

?不同年齡的學習者對自己頭腦中產生的想法有不同的發展水平。

兒童在觀察壹個物體時,基本上停留在盲人摸象的階段——在固定的地方靜態觀看,只能看到壹個物體的局部特征,會把看到的局部特征誤認為整體。現在的孩子可以根據需要調整自己的位置(其實就是調整自己的觀點),更全面地觀察物體。

兒童的視點概念是靜態的,不能有意識地全方位調整自己的視點,使透視結果具有整體性,總會把局部的視覺結果誤認為整體,也就是上面說的盲人摸象結果。

兒童不能全面協調自己的視點概念和方位概念(前、後、左、右),從而準確區分透視結果。

?把玩具熊放在教室中間,讓每個學生從四個方向觀察玩具熊,並畫出草圖。然後分享每只熊的輪廓,讓學生說出他們是從哪個方向看的。)

(把玩具熊放在中間的桌子上,在邳州把桌子圍起來,同學們會在桌子的外圈上寫生,這樣可以有效地把玩具熊和孩子隔離開來。然後學生畫完壹面就舉手,然後交換位置去畫另壹面。)

畫完後,引導學生說出自己畫的是哪個方向。如果看不到,可以先閉上眼睛,想象這壹瞬間後站在熊的左側,看被觀察的熊是什麽樣子。如果妳想象不出出站時在熊的左側看到了什麽,妳可以走到熊的左側觀察。

第二盤:展示物體圖片,判斷觀點。

(第壹部分是學生通過實際觀察,用手勾勒出熊的不同方向後,就可以對其進行判斷和觀察,比較直觀。第二節會直接展示抽象的PPT,判斷視角。)

這三張照片是從天安門廣場的三個不同方向拍攝的。請判斷這張照片是從哪個方向拍的。

?從兩個男生的角度來看,學生觀察卡車的新衣沒有問題,但是在另外兩個方向對婚姻的觀察就有很大的差異。這時,引導學生先想象,在腦海中呈現壹個靜態的圖像,然後從四幅圖中尋找希望的畫面。對於有困難的學生,老師臨時做了壹個卡車模型,讓學生從不同的方向去觀察和體驗,然後改正錯誤。

第二節:討論分享——不同的觀點,相同的觀察結果?

閉上眼睛想象壹下,如果妳現在站在太陽鳥教學樓前,教學樓會是什麽樣子?

分享壹下妳是從哪個方向看到圖片的。

最後我達成了壹個認識,只要觀察角度不同,就會看到不同的結果。

老師手裏拿著壹個大的長方體盒子,觀察四面八方。得出中國的建築講究對稱美。前後左右通常是壹樣的形狀和大小,只是在細節裝飾上有些區別。比如太陽鳥教學樓,除了門和門牌,前面和後面大小形狀都壹樣。

第三部分:構建立體化學校模式。

?所有的畫都是平面的,但是教學樓是立體的。妳可以找壹個長方形的盒子,把它當成這個建築,然後把畫按照壹定的順序和規律貼在上面。從四組中各找壹名學生,重新組合成壹個新組,將相應的作品粘貼在壹個長方形盒子的四邊,制成壹個立體的教學樓模型。)

?第4部分:工作分擔