數(shù)學實驗學歷案：提升兒童做實驗主動意識的有效載體

【摘 要】數(shù)學實驗雖已推行多年，但提升學生做實驗的主動意識仍是目前小學數(shù)學實驗教學亟須解決的一個問題，基于此，本文從了解學生前概念、記錄學生實驗軌跡及外顯學生實驗所獲這三個方面，設(shè)置了集實驗前測單、實驗探究單和實驗后測單為一體的數(shù)學實驗學歷案，以期能提升學生做實驗的主動意識。

【關(guān)鍵詞】數(shù)學實驗 實驗學歷案 主動意識

小學數(shù)學實驗是一類借助一定的物質(zhì)器材或技術(shù)手段讓學生進行數(shù)學化操作的探索性數(shù)學學習活動。近年來，通過不斷地實踐研究，小學數(shù)學實驗的價值和意義逐漸被教師所接受、所認可。然而在實踐的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，雖然教師主動引導學生進行數(shù)學實驗的意識在逐漸提升，但是學生的主動意識并未達到理想的狀態(tài)，大多是在教師的要求下進行數(shù)學實驗，而在面對數(shù)學問題時，能夠主動運用數(shù)學實驗方法探索解題思路的學生較少。因此，如何提升學生的主動實驗意識是我們當下數(shù)學實驗教學需要正視和解決的主要問題。通過訪談發(fā)現(xiàn)，學生不愿意積極主動進行實驗的很大一部分原因是未能從實驗經(jīng)歷中看到自己較為顯性的進步和成長。所以，我們可以為學生建立一個能夠完整呈現(xiàn)學生學習經(jīng)歷和過程的實驗學歷案，讓自己和他人都能看得見其進步和成長，進而提升學生做實驗的主動意識。

小學數(shù)學實驗學歷案主要包含三個部分，第一個部分就是記錄實驗前測情況，主要通過實驗前測單將學生在實驗之前的前概念和先前經(jīng)驗加以呈現(xiàn)出來;第二個部分就是記錄學生實驗探究的整個過程，可以借助實驗探究單將其加以呈現(xiàn);第三個部分是記錄學生實驗之后的學習效果，主要包括在整個實驗探究過程中的感受和收獲，可提供一張實驗后測單將這些所思所想進行留痕。

一、借助前測單，了解學生實驗前概念

任何教學之前，教師都需對學生學情有所了解，對學生的前概念有所掌握，實驗教學也不例外，區(qū)別于非實驗教學的是，除了掌握學生知識層面的情況之外，還要了解學生的動手能力。前測單主要包括基本信息、與將要學習的實驗教學內(nèi)容相關(guān)的知識點、對實驗器材的使用情況。

實驗學歷案的目的就是完整呈現(xiàn)學生學習的經(jīng)歷和過程，為了便于對學生整個學習過程的整理，基本信息必須填寫完整，主要包括實驗前測的主題、學生的班級和姓名。對實驗器材的使用情況，需要讓學生動手操作之后再進行填寫，主要填寫操作的感受，其目的主要有兩個：一是了解器材的合理性。比如，在設(shè)計“長方形和正方形周長計算”這一課的教學時，為了便于學生對長方形周長計算方法的理解，創(chuàng)設(shè)了讓學生通過拆一拆、拼一拼的方法探索長方形周長計算方法的小實驗，在此之前就對學生使用實驗器材的情況進行了前測，讓學生先用四根拼接條扣在一起搭成一個長方形，再將長方形的四條邊拆開來。但是在前測的過程中發(fā)現(xiàn)，由于所購買的拼接條扣得非常緊，對于三年級學生來說，拆拼接條的難度比較大，花費很大的力氣和時間。為了減少不必要的實驗干擾，便于學生操作，可將實驗器材調(diào)整為不能拼接的普通小棒。二是確立實驗操作的必要性。比如，在執(zhí)教“20以內(nèi)的進位加法”這課之前，通過前測，教師發(fā)現(xiàn)大部分學生都知道9加4等于13，但是當讓學生邊操作實驗器材邊說出9加4為什么等于13時，發(fā)現(xiàn)大多學生很難正確說出湊十法這一算理，基于對這一前測情況的了解，確定了創(chuàng)設(shè)讓學生動手實驗理解算理的必要性，在教學時，教師應放慢9加4這一實驗操作過程，并要求學生邊操作邊說出湊十的過程。

二、依托探究單，記錄學生實驗軌跡

通過前測單對學生的學情有了基本了解之后，下一步的任務就是圍繞教學目標設(shè)計數(shù)學實驗，根據(jù)教學安排及操作時間的不同，可以將實驗的場地分為課堂內(nèi)和課堂外。

在課堂上做實驗，因為有教師“親臨”現(xiàn)場，教師可以以口頭講述和課件展示相結(jié)合的方式，向?qū)W生呈現(xiàn)實驗指南的內(nèi)容。課堂內(nèi)的實驗探究單要求學生將操作過程、得出的實驗數(shù)據(jù)及實驗結(jié)論加以留痕即可。比如，在執(zhí)教“間隔排列”一課時，所設(shè)計的一個小實驗是讓學生用黑白棋子擺出一一間隔的所有可能性，實驗探究單只分為三個板塊：第一個板塊是基本信息，所起的作用同上文前測單一樣，便于對學生整個學習過程的整理;第二個板塊是記錄黑色棋子和白色棋子個數(shù)的表格;第三個板塊是記錄學生通過觀察數(shù)據(jù)所得出的結(jié)論。

相較于課堂內(nèi)的實驗來說，由于教師未能“親臨”現(xiàn)場，課堂外的實驗探究單則需在課堂內(nèi)實驗探究單的基礎(chǔ)上再增加兩項，一項內(nèi)容就是學習指南，學習指南實則相當于教師在課堂上所扮演的角色，另一項內(nèi)容是讓學生將自己的操作過程進行拍攝記錄，一并放在電子實驗探究單內(nèi)。比如，在執(zhí)教蘇教版數(shù)學五年級下冊“蒜葉的成長”這一內(nèi)容時，由于實驗周期較長，學校條件有限，就將該實驗安排在了課堂外完成。提供給學生的電子實驗探究單共分為五個部分，第一部分是基本信息，第二部分是實驗指南。在實驗指南中，為了指導得更為清晰，在實驗器材的選擇上，拍攝了一個挑選優(yōu)質(zhì)蒜瓣的微視頻進行講解。實驗指南中明確了實驗操作的具體要求：（1）將等量的蒜瓣分別種在三個盆里，其中一盆放水，另外兩盆放等量同質(zhì)的泥土。（2）將三個盆進行編號，然后將種在土壤中的兩盆蒜瓣分別放在陽光下和房間里，而種在水里的蒜瓣則放在陽光下。（3）從第2天開始，每天同一時間點測量種在水中的蒜瓣根須長度并進行拍攝，將變化情況畫在統(tǒng)計圖上。（4）從第6天開始，每兩天一次，先測量并記錄種在土壤中的兩盆蒜瓣長出的最長蒜葉的長度，而后對其進行拍攝，并完成統(tǒng)計圖。（5）寫出你的發(fā)現(xiàn)。

值得注意的是，無論是在課堂內(nèi)還是課堂外進行實驗，都要將整個實驗過程記錄下來，尤其需要強調(diào)的是，未成功的實驗操作也要記錄下來，通過記錄不斷試錯的過程，一是便于教師從實驗器材、需具備知識、實驗指導、實驗環(huán)境等多個角度分析學生操作失誤的原因之所在，二是便于學生回顧自己的整個實驗過程，從中獲得遠大于僅掌握實驗結(jié)論的收獲。

三、設(shè)置后測單，外顯學生實驗所獲

學生在實驗過程所記錄的內(nèi)容雖然在一定程度上能夠反映學生的所思所想，教師從中也能了解學生對知識的理解程度和已具備的實驗素養(yǎng)，但相對來說，這些記錄內(nèi)容，僅能反映學生部分的認知現(xiàn)狀，要想較為全面了解學生做實驗的所獲，還需圍繞教學目標和實驗目標設(shè)置相對比較全面的實驗后測單。后測單一般分為鞏固和應用兩大題型。鞏固的題型基本是考查學生能否將本節(jié)課所得出的實驗結(jié)論、實驗過程加以呈現(xiàn)。應用的題型同樣是圍繞實驗內(nèi)容設(shè)計的，只是所提及的情境并非課堂所呈現(xiàn)的情境，主要考查學生能否應用所習得的實驗方法和實驗結(jié)論解決問題。下面仍以蘇教版數(shù)學五年級下冊“蒜葉的成長”一課為例，進行后測單的設(shè)計。第一部分仍然是填寫基本信息，第二部分共包含兩大類型測試題。具體如下：

第一類型測試題：

（1）請你把研究根須和蒜葉成長的實驗步驟寫下來。

（2）我們是通過_______統(tǒng)計圖記錄根須和蒜葉的生長情況的。

（3）請你把通過做實驗所得出的結(jié)論寫在下面。

（4）把你認為實驗操作需要注意的地方寫下來。

第二類型測試題：

（1）請你設(shè)計一個研究土豆發(fā)芽的實驗。

實驗器材： ? ? ? ? ?實驗步驟： ? ? ? ? ?觀察記錄：

土豆發(fā)芽情況統(tǒng)計圖： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?實驗結(jié)論：

（2）運用這樣的實驗方法和統(tǒng)計方法，你還想研究哪種植物的生長情況呢？請將實驗器材、實驗步驟、觀察記錄、生長情況統(tǒng)計圖和實驗結(jié)論寫下來。

第一類型的題目對應鞏固功能，用以鞏固實驗過程、實驗結(jié)論，相當于對整節(jié)課發(fā)生的事情的一個回顧與總結(jié)。第二類型的題目對應應用功能，其中第1題的設(shè)置用來考查學生能否將本節(jié)實驗課所學到的實驗方法、記錄方法遷移到其他情境中去。第2題屬于開放題，植物不限，可以讓學生自己通過請教家長、查閱資料等多種方式自由選擇植物進行研究，其設(shè)置目的和第1題較為相似，只是自由度更大一些，需要學生抉擇的事情更多一些。

最后，教師將學生的前測單、探究單、后測單按照姓名建立一個文件夾，編輯成個人專屬的數(shù)學實驗學歷案，放在班級群里，供學生和教師隨時翻閱。學生通過回顧自己的實驗成長歷程，能夠獲得成功的喜悅，從中感受到數(shù)學實驗的魅力和價值，從而提升做實驗的主動意識。教師通過翻閱實驗學歷案，可以持續(xù)了解學生的實驗學習情況，從而進行針對性教學。

【參考文獻】

[1]王志軍，李新.基于教材“動手做”設(shè)計數(shù)學實驗[J].小學數(shù)學教育，2016（Z4）.

[2]崔允漷，尤小平.教學變革：從方案的專業(yè)化做起[J].當代教育科學， 2017（9）.

注：本文系江蘇省教育科學“十三五”規(guī)劃2018年度課題“葉圣陶教育思想研究專項”（ YZ-c/2018/45）“小學數(shù)學實驗教學中兒童思維外顯化的實踐研究”的研究成果。