依据《2017年苏州市义务教育学业质量监测报告》，笔者发现苏州市相城区2017级初一学生在“图形与几何”方面的成绩整体偏低，从图形的性质、图形的变化和测量三方面看，均低于苏州市的平均值，整体得分低于苏州市平均值约4%。以下是报告中本区域“图形与几何”得分与本市数据的对比柱状图（见图1）。

      本文所说的空间能力是指空间想象力，空间想象力是人们对客观事物的空间形式（空间几何形体）进行观察、分析、认知的抽象思维能力，它主要包括三个方面：（1）能根据空间几何形体或根据表述几何形体的语言、符号，在大脑中展现出相应的空间几何图形，并能正确想象其直观图；（2）能根据直观图，在大脑中展现出直观图表现的几何形体及其组成部分的形状、位置关系和数量关系；（3）能对头脑中已有空间几何形体进行分解、组合，产生新的空间几何体，并正确分析其位置关系和数量关系。关于空间观念，《义务教育数学课程标准（2011年版）》是这样界定的：“空间观念主要是指根据物体特征抽象出几何图形，根据几何图形想象出所描述的实际物体；想象出物体的方位和相互之间的位置关系；描述图形的运动和变化；依据语言的描述画出图形等。”在对“什么是空间观念”的论述中，出现频率最高的一个词语是“想象”。

      由此可见，空间观念的本质是空间想象力。这种想象力既包含现实世界物体到数学世界图形的数学化过程的抽象，也包含数学化的平面图形到现实世界物体的想象。小学数学中的空间观念还有对空间方位的认识，以及想象和判断物体所在的位置及位置关系。

     2014年9月，在吴闻俊老师的带动下，望亭中心小学部分青年数学教师经过一系列的探索后，在六年级组建了第一个魔方社团。随后，学校把魔方社团在全校范围内推开，从一个魔方社团扩展到五个社团，并尝试在三、四年级开设魔方课程，每周一节魔方课，定期开展教师魔方沙龙活动。

      经过一个学期的实践，学校开始尝试把魔方与数学相融合，借助魔方让学生在玩中体会数学知识、数学方法和数学思想，增进学生的学习兴趣，引导学生进行抽象思考，从而促进数学的学习，促进空间观念的发展，提升学生的空间思维能力和核心素养。几经探索，学校开启了《魔方与数学相融合，提升学生空间能力的实践研究》的监测结果案例研究，成立了魔方教学工作室（也是我们的案例研究团队），开始对魔方和数学学科的融合进行研究，并考察魔方教学课程对学生空间能力发展的影响，力求揭示魔方训练与空间能力之间的关系，从而力证开设魔方课程的有效性，给相关的校本课程以实证支持。

     魔方有着约 4.3 × 1019 种变化状态，是将3 × 3 × 3 个小方块组合在一起，形成一个各个方向均能转动的教学用具，以此来培养学生对空间变换的理解能力。魔方所具备的众多特点，使其在培养空间能力上有着无可比拟的优势。以前我们也尝试开设魔方课程，但仅仅是一个活动课程，目标只是让孩子们掌握魔方的玩法，并没有深入考虑魔方课程与数学的关系。进行案例研究后，我们在三四年级开设了专门培养学生空间、推理等认知能力的魔方校本课程，并自己开发校本教材，与核心课程教材互为补充，达到了相得益彰的效果。

     魔方作为一种益智玩具，原先并非为数学爱好者所独享,但数学教师开设魔方课程，本身就带给学生一种信号——魔方与数学有千丝万缕的联系。魔方课程不同于一般的学科知识的学习，它不仅仅局限于魔方的简单知识传授，更重要的是学生得到亲身体验，这与普通的魔方玩家教授魔方在思路上和关注点上有明显的不同。在本课程中学生是通过动手来学习，通过实际的操作来促进思维，用自身的体验来感受魔方和数学的巨大魅力。事实证明，未接触过魔方的学生与曾经过玩魔方并未成功的学生相比，在学习魔方的时候表现出明显的差距。而在学生实践后，再解释其原理，比操作前就讲解有效得多。所以，在本课程中，教师给学生保留充分自主体验的时间和空间，教师则适时、适度地进行示范、讲解和点拨。在教学中，我们通常会让学生做到以下几点：

  1.多观察，形成空间概念

     在教学魔方之前，我们都会让学生观察魔方，了解魔方的结构特征。这不仅让学生对魔方有一个大概的空间概念，也为后续提升魔方还原速度做铺垫。众所周知，魔方比赛中有一项是盲拧，这项比赛就是考验选手的观察、记忆和空间想象能力。因此，在学生能还原魔方后，我们会把两个学生分为一组，一个学生边观察边口述还原过程，另一个则负责操作还原。这样充分训练了学生的观察能力和表达能力，为空间能力的提升奠定了基础。

  2.多动手，积累空间感知

      观察只是为了让学生对魔方有个初步认识，想要真正还原魔方离不开实践操作。通常我们会让学生自己转一转，不求还原，只是让他们感受下魔方的各种旋转。然后讲解棱块、角块移动到指定位置，学生反复操作这几种情况，形成肌肉记忆，这就是还原魔方的初级阶段。通过这一训练，可以加深学生对魔方还原的理解，同时潜移默化地影响了他们对空间的认知，积累了空间感知。

    经过一学期课程教学、社团活动，学生都掌握了魔方的复原原理，教学情况较好。其中近三分之一的学生能够独立完整复原魔方，其余的学生均可以独立复原魔方的 60% ，这部分学生在教师的指导下可完整复原魔方。从各年级调查报告看出，进行魔方教学后，学生的数学空间观念、思维能力都有显著提高。本研究揭示了魔方课程对儿童空间能力发展的促进作用，同时证明了将魔方这一智力游戏纳入教学课程的效果，为校本课程中开设魔方课程提供了实证支持。我校对魔方与数学的研究，参加相城区小学数学特色教研活动经验交流获一等奖,并代表相城区参加苏州市“核心素养”背景下的区域小学数学创意课程专题研讨活动，向全市展示了我校的魔方创意课程。尤其值得一提的是魔方课程与数学教学的有效融合，提升学生的空间能力这一方面，也取得了喜人的成绩。以四年级魔方课程与数学教学有效融合情况举例：

    教育质量监测结果能引领我们在教育教学中更好地开展实践研究，当然，我们在魔方与数学方面的研究还刚起步。展望未来，我们要做的还有很多。今年我校魔方馆已经投入使用，整个魔方馆以魔方元素贯穿始终，从门头、走廊、到魔方展示厅以及普通初级、中级、高级教室的设计都蕴含了魔方的元素和魔方的知识。今后孩子们会在这样的教室中玩魔方、思数学。数学是什么？在不少学生眼里，学数学是做题目，这就不可避免地使学生对数学产生偏见。没有人喜欢一直做练习，成人如此，儿童亦然。儿童生活世界有丰富的数学资源，魔方就是其中一种。数学素养的形成，是一个熏陶的过程，将数学的研究方式融合儿童的游戏，或者说引导儿童用数学的眼光看待熟悉的游戏，让儿童在游戏中思考，在思考中游戏。学生在玩魔方的过程中，引导数学的思考，积累活动的经验。在玩的过程和思考的过程中积淀核心素养，提升空间能力。我们一定充分利用好监测案例结果，在魔方和数学的研究上，不断思考不断实践不断提高。