【177 參培學習】小學數學實驗教學基本目錄核心理念及典型實踐

小數名師工作室

<h1></h1><h5 style="text-align: center;">【根據國家智慧教育平臺2024年暑期教師研修課程整理摘錄】</h5><b><div style="text-align: center;"><b style="color: inherit;">小學數學實驗教學基本目錄核心理念及典型實踐</b></div></b><h5 style="text-align: center;">主講：曹一鳴教授北京師范大學數學科學學院</h5> 《基本目錄》中共涉及到了小學數學實驗活動69個，在數與代數、圖形與幾何、統(tǒng)計與概率、綜合與實踐四個領域不同主題不同學段均提供了適合開展實驗教學的內容，并提示了基本實驗活動過程。但小學數學實驗教學在實踐過程中還面臨著一些困惑，需要進行有針對性的分析。<br> 一、小學數學實驗的課標要求<br> 《課標（2022年版）》提出：<br> （一）教師要發(fā)揮主導作用，處理好講授與學生自主學習的關系，引導學生獨立思考、主動探索、合作交流，使學生理解和掌握基本的數學知識與技能，體會和運用數學思想與方法，獲得基本的數學活動經驗。<br> （二）學生應當有足夠的時間和空間經歷觀察、實驗、猜測、計算、推理、驗證等活動過程。<br> （三）在觀察、實驗、猜想等活動中發(fā)展學生合情推理能力。<br> 二、小學數學實驗課程目的、意義<br> （一）理解掌握知識<br> 通過數學實驗中的操作、探究，學生能夠從直觀的角度感知數學概念和規(guī)律，加深對數學知識的理解。數學實驗是教學的"腳手架"，不同類型的數學實驗均能發(fā)揮其獨特的作用。學生通過操作實驗材料進行思考和建構，豐富已有經驗的同時深化對學習內容的理解與掌握。<br> （二）積累活動經驗<br> 數學實驗為學生提供豐富的實踐活動，讓學生通過操作、探究等活動過程，積累數學活動經驗。從思維特點看，小學生以形象思維為主，在數學學習中極大地依賴直觀手段獲取知識，在實驗中，學生能夠親身參與并動手操作，數學實驗為活動經驗的積累提供了外在的物質條件，學生能夠建立起對數學知識的直觀感受和認識。<br> （三）發(fā)展核心素養(yǎng)<br> 通過操作、探究等活動，學生能夠積極參與到數學學習過程中，發(fā)展實踐能力與創(chuàng)新意識。數學實驗為學生提供了發(fā)揮想象力、探索未知領域的機會，學生通過操作實驗材料進行思考與合作，促進了他們深入思考與合作交流，培養(yǎng)了學生的問題解決能力、創(chuàng)造力和團隊協(xié)作能力。豐富已有經驗的同時獲得對知識的理解，在此過程中逐漸發(fā)展適應未來社會所需的核心素養(yǎng)。<br> 三、數學實驗及小學數學實驗的內涵<br> 傳統(tǒng)的數學研究主要用紙筆進行運算、推理?，F代數學研究，特別是隨著計算機與人工智能的發(fā)展，數學實驗已經成為數學研究、探索發(fā)現的重要工具。根據科學實驗的定義以及數學學科的特點，數學實驗的概念可以界定為：為獲得某種數學理論，檢驗某個數學猜想，解決某類問題，實驗者運用一定的物質手段，在數學思維活動的參與下，在特定的實驗環(huán)境下進行的操作、探究活動。以計算機數學軟件與人工智能模型的應用為平臺，結合數學模型，模擬實驗環(huán)境進行教學的新型教學模式將成為未來的發(fā)展趨勢。<br> 小學數學實驗，是指小學生借助于一定的物質儀器或技術手段學數學，在數學思想和數學理論的指導下，通過對實驗素材進行數學化的操作來學（理解）數學、用（解釋）數學或做（建構）數學的一類數學學習活動，旨在引導學生進行操作、探究，在經歷數學知識的"再創(chuàng)造"與"再發(fā)現"的過程中，親身體驗數學、理解數學。<br> 四、小學數學基本實驗活動及其教學<br> 根據《基本目錄》實驗活動主要有三種類型，可以結合《義務教育數學課程標準（2022年版）》的要求開展教學活動，指導學生的學習。<br> （一）幫助學生理解掌握數學知識的實驗活動<br> 讓學生通過動手實踐，借助于學具，通過實踐操作，積累數學活動經驗，更好的理解數學概念，掌握算理，培養(yǎng)學生數感、量感、符號意識，以及運算素養(yǎng)，激發(fā)學生的學習興趣。如：<br> 1.用小棒（或計數器、小正方體、算盤等）表達數的意義。<br> 2.用實物（或長度模型、面積模型）探索具體分數的意義。<br> 3.用元、角、分（或常用長度模型、面積模型等）探索具體小數的意義等。<br> （二）感悟數學與現實生活的聯系的實驗活動<br> 讓學生通過借助于相關工具，開展數學實踐活動，感悟數學。如： <br> 1.用不同的工具測量物品的長度并經歷統(tǒng)一長度單位的過程。<br> 2.借助實物和容器探索體積（或容積）的意義。<br> 3.用生活中常見編碼探索編碼的意義等。<br> （三）培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新意識的實驗活動<br> 開展項目式學習，數學實驗的主要目的是培養(yǎng)學生的數學探究精神。實驗教學不僅關注答案，更注重過程。通過動手操作、觀察和推理，學生將數學從抽象的概念變成了具體的經驗。數學實驗有助于培養(yǎng)學生的問題解決能力、創(chuàng)造力和團隊協(xié)作能力，這些都是未來社會所需的核心素養(yǎng)。如：<br> 1.設計合理的營養(yǎng)午餐食譜。<br> 2.設計校園或公園導覽地圖。<br> 3.設計節(jié)水工具或方法等。<br> 五、數學實驗課堂建議<br> 活動分組：課前進行分組，實驗時鼓勵學生之間相互合作、交流和互助，實驗后安排不同的小組進行分享。<br> 學生為主：課程活動以學生自主學習探索為主，把課堂的大部分時間給到學生，讓學生積極發(fā)言，進行探索。<br> 踐行四能：讓學生參與生成過程，和古代與現代的科學家一起面對、發(fā)現、提出、分析和解決問題。<br> 鼓勵質疑：對于同一個問題，鼓勵出現不同的解決方法，把思考、猜想、反思甚至犯錯誤的機會還給學生。<br> 六、重點關注的幾個方面<br> （一）以核心素養(yǎng)發(fā)展為導向，加強數學實驗活動設計<br> 針對中小學生的特點和發(fā)展需求，數學實驗活動設計應該注重培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，如問題解決能力、創(chuàng)新力、團隊協(xié)作能力、批判性思維等未來社會所需的核心素養(yǎng)。教師可以設計具有啟發(fā)性和探索性的實驗活動，讓學生在實踐中探索數學知識，并引導他們分析問題、提出假設、進行實驗驗證，從而培養(yǎng)其解決問題的能力。在設計實驗時可以設置開放性問題，引導學生思考和探索，并鼓勵他們提出自己的想法和解決方案。利用數字技術，設計虛擬實驗平臺或使用模擬軟件，讓學生在虛擬環(huán)境中進行實驗，培養(yǎng)其信息技術素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。<br> （二）整體規(guī)劃數學實驗教學，助力跨學科主題式學習<br> 數學實驗教學可以與其他學科相結合，形成跨學科主題學習。教師可以融合跨學科知識或使用跨學科情境，設計跨學科的實驗活動，讓學生在實踐中探索數學與其他學科的聯系。從現實生活出發(fā)，創(chuàng)設真實的實驗情境，讓學生在跨學科主題學習活動中，動手操作、親身探索，經歷解決問題的過程，進行知識學習，有效地積累綜合運用數學或其他學科知識、技能、方法的數學活動經驗，提升綜合運用知識解決問題的能力，促進應用意識的培養(yǎng)。<br> （三）突出數學實驗學生主體，培養(yǎng)學生問題解決能力<br> 設計實驗活動時，要注重學生的參與性和主動性，應該讓學生成為實驗活動的主角和決策者。教師應給予學生一定的自主權，讓學生自主選擇實驗課題、制定實驗方案，并在實驗過程中發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性。同時在實驗過程中，教師要充當引導者的角色，注重引導學生分析問題、提出解決方案，在解決跨學科主題學習中復雜的、具有挑戰(zhàn)性的問題時，給予學生適當的支持和指導，幫助他們克服困難，并給予學生及時的反饋幫助學生了解自己的實驗進程，鼓勵學生自主經歷提出問題、制訂計劃、操作與探索等活動過程。 <h3 style="text-align: center">【供稿】李紅玉【整理】宋亞旗</h3>