從創客教育的視角探尋小學數學實驗教學路徑

陳天

摘? 要 從創客教育的理念出發，分析小學數學實驗教學的價值，反思小學數學實驗教學存在的問題，提出小學數學實驗教學的改進路徑，希望對提高小學數學實驗教學質量具有借鑒意義。

關鍵詞 創客教育;小學數學;數學實驗;交互式電子白板

中圖分類號：G623.5? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）01-0098-03

1 前言

創客教育（Maker Education）是在融合體驗教育、項目學習法、創新教育、DIY理念的基礎上，以學生為中心，與實踐相結合的新型教育理念[1]。創客教育自誕生之日起就受到世界各國教育界的極大推崇，目前，北京大學、山東科技大學等多所高校建立起較為完備的創客空間，并定期開展創意分享、產品設計和創新創業培訓等活動。這些持續升溫的創客活動雖然與高速發展的信息技術、互聯網等新技術不無關系，但深究其原因，是創客教育所倡導的教育理念如體驗教育、項目學習法、創新教育、DIY思想與我國新課程所倡導的以人為本的教育理念具有相通之處，是這些先進的教育理念對當今世界各國教育帶來持續而深遠的影響。

2 創客教育理念助推學校實驗教學模式變革

下面先看一看創客教育所倡導的幾種主要教育理念。

項目學習法? 項目學習法就是學生在教師的指導下，在一定的時間和情境中，通過團隊成員的協作努力完成一系列預定目標的教學方法。在這一過程中，學生全部或部分獨立組織，通過分工與協作，研究問題、得出結論。在處理項目遇到困難時，他們往往通過學科研究手段如實驗、分析、協作與共享等來完成。項目學習法雖然有很多靈活的方式，但仍然強調以學生為中心，強調學生在分工協作完成任務過程中大膽探索與獨立發現。項目學習法是一種非常典型的以學生為中心的實用主義教學法，在數學探究實驗過程中常常被使用，深受廣大師生喜愛。

創新教育? 我國在1998年正式提出創新教育這一理念，創客教育繼承了創新教育的理念，用來培養學生的創新意識、創新思維以及創新能力。現代教育研究表明，學生的數學學習內容應當是現實的、富有挑戰性的，好的數學學習過程應該是學生不斷地進行猜想、嘗試、發現、推理、驗證的動態生成過程。因此，近年來新課程極力倡導數學操作實驗教學這種新型教學方法，其目的就在于滿足學生學習過程中的動手動腦之需，逐步提升學生的動手實踐能力，培養學生的創新精神和創造能力，從而實現“人人學有用的數學，不同的人有不同的發展”的個性化創新人才培養目標。

體驗教育? 由于長期受應試教育思想的影響，我國教育培養的人才創新能力和動手能力普遍較弱，導致我國應對經濟全球化所需高端創新人才極度匱乏。當創客精神、創客文化與教育相遇，創客教育便誕生了。創客教育強調體驗教育的深度參與，繼承了在實踐中培養學生創新意識和實踐能力的思想。可以說，創客教育巧妙融進創新教育、體驗教育及建構主義的思想元素，契合了學生富有好奇心和創造力的天性，對創新人才的培養起到助推作用。

DIY理念? DIY理念泛指不通過專家和專業人士的幫助，自己修理、改造、制造或創造一樣東西的過程[2]。數學教學無論是獲得某種數學理論，還是驗證某種數學猜想、解決某種數學問題，往往都需要學生利用一些數學實驗工具或學具，由學生獨立操作或小組合作完成，以便再現數學發現過程，增強學生的獲得感。這種既培養學生動手動腦能力，又崇尚精益求精、尚工重器的工匠精神，正是DIY理念的重要特征。事實上，很多創客都是從DIY愛好者逐步走上創客之路的。

信息技術融合? 隨著互聯網的迅猛發展和3D打印技術、微控制器等開源硬件平臺的日益成熟，創客教育正在掀起一股席卷全球的教育變革浪潮[3]。創客教育作為新興的教育理念，越來越依賴于現代科技的發展，日新月異的現代科學技術為創客教育提供了豐富的知識儲備與技術支撐，而創客教育所推崇的創客文化也正是現代教育所倡導的“要構建網絡化、數字化、個性化、終身化的教育體系”的有機組成部分，學習型社會對人才的迫切需求促進了創客教育的進一步發展。

3 從創客視角審視小學數學實驗教學的價值

與實踐對接? 數學實驗是指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，在特定的實驗環境下進行的探索、研究性的數學思維活動[4]。站在創客的視角來看數學實驗教學，就是讓兒童的數學思想與數學實踐實現完美對接，讓學生的學習過程成為一個生動活潑的、主動的和富有個性的過程。教育的本質在于參與，即充分調動學生的主體能動性，增強他們的合作、交流、參與意識，讓更多的學生最大限度地參與教學活動，用自己的思維方式積極主動地建構知識。

歸納與演繹交融? 數學是一門歸納與演繹交融的學科。數學實驗構建了兒童“用手操作、動腦思考”的學習方式，在動手做的過程中，兒童才有足夠的時間、空間和機會經歷猜想、觀察、實驗、推理、驗證等數學思維活動的全過程。在數學實驗過程中，學生仿佛就是一個個小創客，各種猜想假設、奇思妙想在他們的頭腦中萌生，各種演繹論證在小組合作交流中越辯越明……學生在實驗中發現數學探索的奧秘，體會到收獲知識的快樂，激活創造性思維。

思維與創造共生? 數學實驗不僅出現在現行的教材中，而且在學生生活中也客觀存在著。在數學實驗學習過程中，學生常常一邊利用實物模型或數學教具進行實驗，或通過計算機模擬、自我設計、動手制作，體驗問題解決的過程，一邊又積極主動地進行觀察、分析、推理、抽象、概括等思維活動。因此，數學實驗就是感性觀察與理性思考并存、形象思維與抽象思維交織共生的創造性思維活動過程，學生在此過程中真真切切地深入領悟了“做中學、學中悟、悟中創”的數學學習奧秘。也難怪創客們說數學實驗就是兒童數學創造性思維的孵化器。

4 從創客教育的視角探尋小學數學實驗教學的眾創路徑

從“約”到“放”，敞露實驗之趣? 有教育家曾說：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是個發明家、研究者、探索者。”因此，在實驗教學過程中必須把學生作為認識和發展的主體，充分尊重他們的主體地位，喚醒他們的主體意識。如一位教師在教學“可能性”時，設計一個探究游戲：在一個紙箱中依次放入同樣大小、顏色不同的紅球五個、黃球三個、白球兩個，分三組進行摸球比賽，判斷哪組獲勝的可能性大？為什么大？然后讓學生進行游戲驗證，進而引出要學習的內容。

這樣的教學設計，學生積極性非常高，思維也沒有受到絲毫的約束，都樂于參與到游戲中來，不僅對可能性的大小有了初步的理解和認識，而且能自主設計游戲規則來改變可能性的大小，儼然成為一個數學意義上的創客，趣味橫生。

從“易”到“難”，呈現實驗之理? 兒童在數學學習中常常會產生許多“迷思概念”，可以用數學實驗的方法逐步點化兒童思維，使兒童思維敞亮。正如教育家杜威所說，最有效的教學方法就是讓學生把自己的思想轉化成實驗，用實踐活動來證明或表達自己的思想。而實際教學經驗表明，學生對于實踐動手類的活動興致比較高，能調動他們的手、眼、腦等多種器官參與學習。如在教學“分數的基本性質”時，筆者設計了如下自主實驗探究活動。

1）給每個小組發三張同樣大小的長方形紙，分工合作，分別折出它的1/2、2/4、4/8，同小組議一議：發現了什么？

2）利用電子白板演示（三堆蘋果，每堆12個），分別圈出它的1/3、2/6、4/12，觀察比較：又發現了什么？

3）全班交流，發現這種現象的規律。

4）引導學生歸納、概括出分數的基本性質。

5）讓學生再舉一些生活中的例子驗證規律的普遍性。

6）解決實際生活問題。

從“易”到“難”、由此及彼的梯度呈現設計，讓更多的學生主動參與到特定的數學探究活動中來，通過自己的操作、觀察、猜測、推理、類比、歸納與交流等數學思維活動，發現分數的基本性質，加深對所學知識的理解，同時解開心中的疑惑，使學生由被動接受知識的容器變成主動建構知識的創客。

從“外”到“內”，彰顯實驗之意? 創造性思維的特點是靈活、獨特、新穎，而且人人都具有創造性思維。對于動作、形象思維占優勢的小學生來說，他們最深刻的體驗莫過于自己親手實踐過的東西。因此，能夠讓兒童外顯的實踐操作與內隱的數學思維有機結合起來，即讓實驗活動成為“外化”的思維活動，讓思維訓練成為“內化”的思維活動，方能彰顯實驗之意。

如“圓的面積”一課，教師先讓學生分小組動手操作，把一個圓等分成四份、八份，利用已有知識轉化成一個近似的平行四邊形，并根據平行四邊形的面積公式推導出圓面積的計算公式。這時教師進一步啟發誘導：如果把一個圓等分成16份、32份……，會發生什么變化？你能推導出圓面積計算公式嗎？這不但向學生滲透了轉化成長方形的極限的思想，而且誘發了學生的發散思維，想象出還可以把圓轉化成三角形推導圓面積計算公式的思路。學習一些概念、公式、定理，不僅要讓學生掌握它的結論，知道它的用途，理解其中的運算和推理技巧，還要讓學生深刻理解這些定理、概念、公式的形成過程，加深對事物本質的理解，從而激發學生探索數學知識的奧妙，拓展學生的創新思維。

因此，在平時的教學中要讓學生把學習數學知識、動手操作實踐和發展學生思維能力有機結合起來，要有目的、有計劃地對學生進行想象思維、發散思維、聯想思維、類比思維、逆向思維的訓練，使學生不拘泥于現成的結論，善于應變，敢于創新，成為真正意義上的創客。

從“低”到“高”，凸顯信息技術價值? 目前，與課本完全配套使用的實驗用具普遍偏少，農村中小學學生信息技術應用能力普遍偏低，而現代信息技術正深刻影響人們的學習、工作和生活方式，因此急需提高學生應用信息技術進行學習的能力。交互式電子白板集文本、聲音、圖形、圖像、動畫于一體，知識信息容量大，內容充實形象。對于一些實驗器具較難準備的探究性、結論性實驗活動，教師還可以借助交互式電子白板的虛擬實驗，不但能檢驗實驗結果的正確性，減少學生動手操作帶來的誤差，還能讓學生感受到現代科技的神奇。同時，交互式電子白板還可以作為創客作品展示的平臺，如果經常讓學生借助交互式電子白板展示自己的思維成果，時間久了，不但能提高學生對信息技術的應用能力，而且能促進學生個性思維的發展。

5 結語

在創客教育開展得如火如荼的今天，教學要走出傳統封閉的模式，向絢麗多彩的大千世界開放，鼓勵學生走出狹隘的個人小天地，在生活中學習數學知識，在實踐中鍛煉、發展數學思維，提升學生的創新思維能力。

參考文獻

[1]祝智庭，孫妍妍.創客教育：信息技術使能的創新教育實踐場[J].中國電化教育，2015（1）：14-21.

[2]李建忠，趙國貞，邢存恩，等.基于創新型人才培養的采礦專業DIY模型教學實踐[J].教育教學論壇，2017（49）：200-202.

[3]裴卓云，李澤瑜，王海蘭.國內創客教育文獻綜述[J].西部素質教育，2017（12）：189-190.

[4]劉菲.有效運用數學實驗解決數學思維瓶頸：一道試題中運用數學實驗的可行性紀實[J].數學大世界，2017（6）：65，71.