“數(shù)字化學(xué)習(xí)”：讓鄉(xiāng)村兒童與“數(shù)學(xué)實驗”深層次接觸

吉梨炎

摘 要：“數(shù)學(xué)實驗”是學(xué)生進行探究性學(xué)習(xí)的一種有效方式。由于各種因素的制約，在鄉(xiāng)村小學(xué)的日常教學(xué)中開展得并不充分。以數(shù)字化的方式展開小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)，有其特殊的價值和意義。有別于一般常規(guī)的數(shù)學(xué)實驗課堂，“數(shù)字化學(xué)習(xí)”下小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的實施也有著獨特的路徑和策略。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化學(xué)習(xí);鄉(xiāng)村;小學(xué)數(shù)學(xué)實驗

【中圖分類號】G【文獻標(biāo)識碼】B【文章編號】1008-1216（2019）01B-0011-03

小學(xué)數(shù)學(xué)實驗，是指小學(xué)生借助于一定的物質(zhì)儀器或技術(shù)手段，在數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)理論的指導(dǎo)下，通過對實驗素材進行數(shù)學(xué)化的操作來學(xué)（理解）數(shù)學(xué)、用（解釋）數(shù)學(xué)或做（建構(gòu)）數(shù)學(xué)的一類數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動，旨在引導(dǎo)學(xué)生進行操作、觀察、分析、猜想和推理等數(shù)學(xué)活動，在經(jīng)歷數(shù)學(xué)知識的“再創(chuàng)造”與“再發(fā)現(xiàn)”的過程中，讓學(xué)生親身體驗數(shù)學(xué)、理解數(shù)學(xué)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和進步，數(shù)字化學(xué)習(xí)的內(nèi)涵和實踐得到了豐富和發(fā)展。數(shù)字化學(xué)習(xí)和實驗教學(xué)的相遇使鄉(xiāng)村小學(xué)的數(shù)學(xué)教育教學(xué)悄然發(fā)生著變化。

一、鄉(xiāng)村小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及分析

對我校數(shù)學(xué)教師進行的問卷調(diào)查的結(jié)果顯示，數(shù)學(xué)實驗教學(xué)在日常教學(xué)中所占比重較小。有超九成的教師認為，開展數(shù)字化學(xué)習(xí)和小學(xué)數(shù)學(xué)實驗很有意義，但在教學(xué)中經(jīng)常開展數(shù)字化學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)實驗的卻不足二成。現(xiàn)有的數(shù)學(xué)實驗資源不夠豐富，數(shù)學(xué)教材中關(guān)于數(shù)學(xué)實驗的內(nèi)容不夠明晰，教師需要花費較多時間進行數(shù)學(xué)實驗的整體設(shè)計。數(shù)學(xué)實驗材料還不能滿足數(shù)學(xué)實驗教學(xué)需求，數(shù)學(xué)實驗材料會根據(jù)實驗對象、實驗操作主體、實驗?zāi)繕?biāo)的不同，具備不同“個性”，準(zhǔn)備實驗器材和活動資源需要耗費大量的精力和財力。

數(shù)字化學(xué)習(xí)應(yīng)該是一種多元化的學(xué)習(xí)方式。數(shù)字化學(xué)習(xí)不是單一地對數(shù)字化知識信息的學(xué)習(xí)，更多的是基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)，是在互聯(lián)網(wǎng)條件下學(xué)生自主進行的學(xué)習(xí)。在數(shù)字化學(xué)習(xí)中，知識信息是以數(shù)字為媒介的，可以是圖像、聲音、視頻、文字等多樣化的形式。這就為數(shù)學(xué)實驗提供了豐富的實驗資源和材料;通過多樣的終端電子設(shè)備（手機、平板、電腦等）可以實現(xiàn)在線互動學(xué)習(xí)，這又可以幫助教師有效引導(dǎo)實驗教學(xué)過程;網(wǎng)絡(luò)下的大數(shù)據(jù)可以為實驗交流、評價提供翔實的數(shù)據(jù)支撐。

由此可以發(fā)現(xiàn)：數(shù)字化教學(xué)給鄉(xiāng)村小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)帶來了新的實踐形式，與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)實驗相比有著相融互補之處。以數(shù)字化的方式展開小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)，有其存在的價值和意義。

二、數(shù)字化學(xué)習(xí)在鄉(xiāng)村小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中的價值體現(xiàn)

（一）多維發(fā)展，關(guān)注教學(xué)過程中學(xué)生積極情感的培養(yǎng)

數(shù)字化學(xué)習(xí)方式新穎，學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富，信息技術(shù)媒體的存在使學(xué)生可以學(xué)到課本以外的更多更新的東西，開闊視野，豐富知識。數(shù)字化學(xué)習(xí)下的數(shù)學(xué)實驗一改往日數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中枯燥的一面，讓學(xué)生動手進行實驗操作，在做中學(xué)數(shù)學(xué)。在《圓的周長》一課教學(xué)中，在學(xué)生了解圓周率的歷史環(huán)節(jié)中，教師通過技術(shù)手段將歷史以可操作動畫的形式展現(xiàn)，讓學(xué)生經(jīng)歷簡單的割圓過程。與傳統(tǒng)的文字閱讀了解相比，學(xué)生的思維參與度大大提高了，對于割圓術(shù)、圓周率的歷史有更深刻的理解，也會產(chǎn)生更多進一步探求的渴望。

（二）相融互補，關(guān)注數(shù)字化實驗在實驗過程中功能的應(yīng)用

《中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力標(biāo)準(zhǔn)（試行）》將教師信息技術(shù)應(yīng)用能力標(biāo)準(zhǔn)劃分為“應(yīng)用信息技術(shù)優(yōu)化課堂教學(xué)”和“應(yīng)用信息技術(shù)轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式”兩個層次。數(shù)字化學(xué)習(xí)下數(shù)學(xué)實驗課堂教學(xué)可以得到優(yōu)化，數(shù)字化模擬實驗在大學(xué)中開展較多，在小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中也可以發(fā)揮其應(yīng)有的功能。

對圓的周長與直徑的關(guān)系（圓周率）以數(shù)學(xué)實驗的方式進行研究 ，經(jīng)歷“觀察、提出猜想”后，圍繞目標(biāo)進行“實驗設(shè)計”，緊接著通過小組合作測量圓片的周長并計算，初步“驗證猜想”。接著采用電腦進行數(shù)字化模擬實驗精確測量出圓的周長、直徑并計算驗證，“進一步驗證猜想”從而“得出結(jié)論”。這里的數(shù)字化模擬實驗很好地控制和彌補了常規(guī)實物操作實驗中出現(xiàn)的實驗誤差問題以及實物操作難度大、費時間的問題。常規(guī)數(shù)學(xué)實驗和數(shù)字化數(shù)學(xué)實驗相輔相成，擴大了小學(xué)數(shù)學(xué)實驗的可認知范圍，較大幅度地提高了小學(xué)數(shù)學(xué)實驗的效率。

（三）面向全體，關(guān)注數(shù)字化環(huán)境下數(shù)學(xué)實驗“大數(shù)據(jù)”的分析

信息技術(shù)支持下的數(shù)字化小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，通過各方的互動，教師很容易掌握現(xiàn)場學(xué)情的“大數(shù)據(jù)”，且能做到“無死角”“不摻假”，通過對教學(xué)過程中產(chǎn)生的各種“大數(shù)據(jù)”的恰當(dāng)處理，數(shù)據(jù)化地引導(dǎo)整個實驗教學(xué)過程，及時作出反饋和評價。這是傳統(tǒng)手段所無法達成的。

在本節(jié)課教學(xué)中，學(xué)生測量實物圓片的數(shù)據(jù)和進行實驗驗證的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實時傳輸匯總到了教師的終端，大家可以從匯總數(shù)據(jù)的比較中發(fā)現(xiàn)不同圓的周長都是其直徑的3倍多一些，之前的猜想得到初步驗證。緊接著通過對全班數(shù)據(jù)按照圓的（直徑）大小進行分類，生成新的匯總數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)化的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)實驗誤差，對于實驗操作過程的規(guī)范性作出要求。

數(shù)字化數(shù)學(xué)實驗的強交互性和數(shù)據(jù)的實時傳輸可以讓教師及時關(guān)注到每個孩子在學(xué)習(xí)過程中的情況。對課堂中生成的“大數(shù)據(jù)”合理篩選形成面向全體學(xué)生的生成性學(xué)習(xí)資源。與以往的常規(guī)數(shù)學(xué)教學(xué)課堂相比，更加有利于關(guān)注全體學(xué)生的個體學(xué)情，利于學(xué)生對于實驗過程和結(jié)果進行數(shù)學(xué)化的表達。學(xué)習(xí)過程中的反饋和評價也更具針對性和實效性。

三、數(shù)字化學(xué)習(xí)在鄉(xiāng)村小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中的實施建議

（一）關(guān)于數(shù)字化學(xué)習(xí)下小學(xué)數(shù)學(xué)實驗內(nèi)容的選擇

1.需要動態(tài)呈現(xiàn)運動或變化過程中的數(shù)學(xué)實驗問題。

在小學(xué)階段，這類問題主要集中在“圖形與幾何”領(lǐng)域，圖形的變換中經(jīng)常出現(xiàn)，例如在教學(xué)《圓的周長》一課中，其用滾圓法或繞線法測量圓的周長過程就適合以數(shù)字化方式進行實驗操作過程的展現(xiàn)。

2.需要大數(shù)據(jù)支持和分析的數(shù)學(xué)實驗問題。

此類問題在“統(tǒng)計與概率”領(lǐng)域較為集中，數(shù)字化學(xué)習(xí)的強交互性決定了它在數(shù)據(jù)收集與分析方面的絕對優(yōu)勢，具體案例在之前的分析中已有提及。

3.需要精確數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)實驗問題。

在實驗教學(xué)中，總會遇到一些對于實驗材料、實驗過程有特殊要求的情況，傳統(tǒng)實驗無法達到和滿足，可以用數(shù)字化手段加以實現(xiàn)。比如，在圓周率的探索過程中用電腦模擬實驗有效控制實驗數(shù)據(jù)的誤差，順利找到圓周率，這對于實物操作實驗來說是難以實現(xiàn)的。

（二）關(guān)于數(shù)字化學(xué)習(xí)下小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的設(shè)計

小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)進入數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境后，由于面臨技術(shù)和環(huán)境的重大改變，學(xué)與教的互動、“反饋—修正”的不斷循環(huán)，使教學(xué)設(shè)計具有更強的開放性和動態(tài)性。因此，數(shù)字化學(xué)習(xí)下的小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計，需要教師系統(tǒng)地分析教學(xué)中的問題和學(xué)生需求，選擇學(xué)習(xí)環(huán)境與技術(shù)工具，進行完整的教學(xué)活動設(shè)計。此外，實驗方式也應(yīng)該是多樣化的，動手操作、演繹推理、模擬實驗等不同方式根據(jù)實際情況靈活選擇。

（三）關(guān)于數(shù)字化學(xué)習(xí)下小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的過程

數(shù)學(xué)實驗的一般過程為：提出問題—大膽猜想—動手實驗—驗證結(jié)果—拓展應(yīng)用。整個數(shù)學(xué)實驗的教學(xué)過程應(yīng)凸顯小學(xué)數(shù)學(xué)實驗的特征，即“鮮明的實驗?zāi)繕?biāo)”“合理的實驗設(shè)計”“物化的實驗工具”“數(shù)學(xué)化的實驗分析”和“科學(xué)的實驗結(jié)論”。讓孩子經(jīng)歷完整的學(xué)習(xí)活動過程，增強實驗過程的體驗性，增加學(xué)生思維的參與度，切實積累數(shù)學(xué)實驗的活動經(jīng)驗，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

總之，數(shù)字化學(xué)習(xí)下的數(shù)學(xué)實驗教學(xué)，有利于實現(xiàn)一種既能充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又能突出體現(xiàn)學(xué)生主體地位的，以“自主、探究、合作”為特征的新型教與學(xué)方式，從而，把學(xué)生的主動性、積極性、創(chuàng)造性較充分地發(fā)揮出來，使傳統(tǒng)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變革——由“以教師為中心”的教學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲗?dǎo)—主體相結(jié)合”的教學(xué)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，這也需要教師具備相關(guān)的知識和技能，掌握信息技術(shù)相關(guān)知識、制作課件的知識、開發(fā)設(shè)計課程方面的知識、課堂管理的知識等。 我們也需要進一步去思考通過怎樣的路徑與方法將數(shù)字化學(xué)習(xí)與小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)深層次融合，實現(xiàn)更有效的深度學(xué)習(xí)。

參考文獻：

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