基于創(chuàng)客教育理念的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

劉泉山

摘? 要 從創(chuàng)客教育的理念出發(fā)，深度分析當(dāng)下數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)達(dá)到的四重境界和改進(jìn)的路徑，對(duì)推進(jìn)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)改革具有積極的意義。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)客教育;數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新思維;核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G623.5? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）03-0118-03

0 前言

創(chuàng)客泛指那些富有創(chuàng)意、樂(lè)于分享，努力把各種創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)的人。隨之興起的創(chuàng)客教育正源于近年來(lái)創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)在世界各國(guó)教育領(lǐng)域的實(shí)踐與探索，創(chuàng)客和創(chuàng)客教育追求的核心精神便是創(chuàng)新、實(shí)踐與分享。因此，創(chuàng)客教育自誕生之日起就受到世界各國(guó)教育研究者的廣泛關(guān)注與重視。創(chuàng)客教育受到人們熱烈追捧的原因還在于其“基于問(wèn)題出發(fā)的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)”理念和日新月異的現(xiàn)代信息技術(shù)以及世界各國(guó)對(duì)創(chuàng)新人才的需求。

目前，我國(guó)中小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)方法較為單一，且過(guò)度強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的完整性、科學(xué)性和知識(shí)性，忽視了學(xué)生創(chuàng)新精神和操作能力以及人文素養(yǎng)的培養(yǎng)?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)觀認(rèn)為：“數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程是一個(gè)不斷地猜想、嘗試、計(jì)算、推理或證偽的動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)過(guò)程。”[1]因此，將創(chuàng)客教育的理念與手段有機(jī)融入數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，使得學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程更加靈動(dòng)，意蘊(yùn)更加豐滿而深刻。這不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)拓寬了空間，滿足了學(xué)生的成長(zhǎng)之需，也為數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)改革提供了一條嶄新的路徑。

1 用創(chuàng)客教育的精神反思數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

創(chuàng)客精神是什么？是對(duì)創(chuàng)新的渴望，把想法變成現(xiàn)實(shí)的激情，精雕細(xì)琢的匠心，開(kāi)源分享的能力與包容心。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，創(chuàng)客精神就是要懷揣激情去創(chuàng)造一個(gè)物品并與他人分享。當(dāng)用創(chuàng)客理念、精神和方法反思數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)可以發(fā)現(xiàn)諸多問(wèn)題。

“做實(shí)驗(yàn)”簡(jiǎn)化為“講實(shí)驗(yàn)”? 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，有些教師為了減少準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材和學(xué)具的麻煩，經(jīng)常會(huì)滋生“做實(shí)驗(yàn)”不如“講實(shí)驗(yàn)”、“講實(shí)驗(yàn)”不如“背實(shí)驗(yàn)結(jié)果”的念頭，把數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課蜻蜓點(diǎn)水般一帶而過(guò)，或者把豐富生動(dòng)的做實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化為說(shuō)實(shí)驗(yàn)、講實(shí)驗(yàn)或者觀看實(shí)驗(yàn)視頻，致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往停留在低層次的演示實(shí)驗(yàn)或虛擬實(shí)驗(yàn)層面，更談不上發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，嘗試讓學(xué)生自制實(shí)驗(yàn)學(xué)具、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程來(lái)驗(yàn)證自己的猜想、假設(shè)。還有些教師在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程展開(kāi)提綱式精細(xì)化指導(dǎo)，明確規(guī)定學(xué)生先做什么，再做什么……實(shí)驗(yàn)方法不能有絲毫的逾越。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少了學(xué)生這個(gè)創(chuàng)客對(duì)實(shí)驗(yàn)成功的渴望，缺少了學(xué)生把奇思妙想變成現(xiàn)實(shí)的激情，更缺少了調(diào)動(dòng)學(xué)生多種感官來(lái)增強(qiáng)他們的感性認(rèn)識(shí)的實(shí)驗(yàn)意義。

重結(jié)果，輕視實(shí)驗(yàn)過(guò)程? 在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，有些教師為追求實(shí)驗(yàn)結(jié)果完美，課堂上往往統(tǒng)一要求，大部分學(xué)生只是循規(guī)蹈矩地按照教師所提供的材料、方法、步驟進(jìn)行程式化的實(shí)驗(yàn)，或者機(jī)械地重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，甚至有些教師為了追求實(shí)驗(yàn)過(guò)程的順暢而對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行過(guò)度預(yù)設(shè)，致使數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程平淡無(wú)奇。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程如果沒(méi)有學(xué)生的獨(dú)立思考和學(xué)生發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力的空間，缺少讓學(xué)生真正經(jīng)歷數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的生發(fā)、生長(zhǎng)、生成的過(guò)程，也就真正缺少了讓學(xué)生成為小小創(chuàng)客的平臺(tái)，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)即使再完美，也不過(guò)是應(yīng)試教育的犧牲品而已。

重操作，輕視思維訓(xùn)練? 在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，有些教師沒(méi)有遵循科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，沒(méi)有讓更多的學(xué)生去經(jīng)歷觀察、實(shí)驗(yàn)、猜測(cè)、演算、推理、驗(yàn)證等科學(xué)研究的歷程。在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)客探究活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程是學(xué)生獲取數(shù)學(xué)知識(shí)的平臺(tái)和載體，思維訓(xùn)練是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈魂和歸宿，要防止學(xué)生淪落為數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟的機(jī)械的操作工和數(shù)學(xué)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的簡(jiǎn)單重復(fù)者。因?yàn)檎莆諗?shù)學(xué)思想、方法可以使學(xué)生受益終生，所以教師要把自己的學(xué)生當(dāng)作一個(gè)個(gè)小小的創(chuàng)客，讓他們親身經(jīng)歷操作、觀察、發(fā)現(xiàn)、合作、交流、分享成功的過(guò)程，讓他們切實(shí)感受創(chuàng)意思維課堂的魅力。

2 創(chuàng)客教育理念下數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)達(dá)到的四重境界

積極思考、動(dòng)手實(shí)踐、合作探究、樂(lè)于分享、敢于創(chuàng)新等，都是創(chuàng)客學(xué)習(xí)的重要方式。數(shù)學(xué)教學(xué)研究也表明，同樣的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生往往更喜歡通過(guò)數(shù)一數(shù)、畫(huà)一畫(huà)、擺一擺、比一比、想一想、說(shuō)一說(shuō)等一系列直觀性的動(dòng)手動(dòng)腦操作活動(dòng)來(lái)獲取答案。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初衷與創(chuàng)客教育的理念可以說(shuō)不謀而合，應(yīng)著重在以下四個(gè)方面促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展。

讓學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)踐? 數(shù)學(xué)是一門邏輯性、抽象性、探究性極強(qiáng)的學(xué)科，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的也不是讓學(xué)生簡(jiǎn)單地、被動(dòng)地重復(fù)數(shù)學(xué)概念和結(jié)論，實(shí)踐性教學(xué)對(duì)于小學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)客教育來(lái)說(shuō)是非常重要的。因此，實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的自主發(fā)現(xiàn)與提出、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)等既要做到新穎活潑、富有探究性，又要為學(xué)生提供廣泛的自主參與機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)操作，使學(xué)生的動(dòng)手能力得到有效提高。

讓學(xué)生學(xué)會(huì)思維? 思維是數(shù)學(xué)的核心，在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主要表現(xiàn)為會(huì)觀察、比較、猜想、分合、抽象和概括等。因此，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程不能簡(jiǎn)單地理解為引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手做，更要關(guān)注學(xué)生的思維狀態(tài)，引導(dǎo)他們深思熟慮。要啟發(fā)學(xué)生深度思維，關(guān)鍵就在于淺入深出、環(huán)環(huán)相扣地設(shè)計(jì)探究問(wèn)題，喚起各種知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，利用這些問(wèn)題因勢(shì)利導(dǎo)地啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題、提出假設(shè)與猜想，從而激活學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，深化學(xué)生的思維，引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)自主實(shí)驗(yàn)或有創(chuàng)意的探究來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化和意義建構(gòu)。

讓學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)造? 創(chuàng)新能力，即學(xué)生能夠創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題及創(chuàng)造性地解決問(wèn)題的能力[2]。實(shí)踐證明，學(xué)生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)應(yīng)貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程之中，教師可根據(jù)教學(xué)需要，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生通過(guò)小組合作或獨(dú)立思考自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，大膽猜想實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料積極探究、驗(yàn)證和修正結(jié)論，從而培養(yǎng)他們勤于思考、敢于質(zhì)疑、樂(lè)于探究的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

讓學(xué)生學(xué)會(huì)共享? 與他人分享、共享自己的思想、方法和創(chuàng)新成果，既是創(chuàng)客教育所秉持的教育理念，也是新課程改革所倡導(dǎo)的育人理念，有異曲同工之妙。在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師同樣要教育學(xué)生學(xué)會(huì)與他人分享、共享自己的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等成果，這不僅是社會(huì)發(fā)展的需要，更是一種學(xué)習(xí)的美德和能力。

3 創(chuàng)客教育理念引領(lǐng)下的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑

從學(xué)生的發(fā)現(xiàn)和需要出發(fā)? 蘇霍姆林斯基指出：“在兒童的心靈深處，有一種特別強(qiáng)烈的需求，就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者?！盵3]數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的不僅是讓學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，獲取知識(shí)和技能，更重要的是讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，增加發(fā)現(xiàn)、提出和解決有探究?jī)r(jià)值問(wèn)題的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷積淀數(shù)學(xué)基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，形成數(shù)學(xué)基本思想和方法，培養(yǎng)腳踏實(shí)地、樂(lè)于探索的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的意識(shí)，從而有效推進(jìn)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的落實(shí)，這正是數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)客教育獨(dú)特的育人價(jià)值所在。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生各種各樣的心理需求，這種需求也會(huì)貫穿于學(xué)生的整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，時(shí)而急、時(shí)而緩，時(shí)而隱、時(shí)而現(xiàn)。因此，教師要從學(xué)生全面發(fā)展的需要出發(fā)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并根據(jù)學(xué)生的這種心理需求組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，積極鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、探究與質(zhì)疑，以利于在知識(shí)的建構(gòu)中形成能力、發(fā)展能力。

從學(xué)生的理解和生成出發(fā)? 教學(xué)過(guò)程是師生交往、共同發(fā)展的互動(dòng)過(guò)程。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教師要深入挖掘教材，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生通過(guò)觀察、猜測(cè)、驗(yàn)證、推理、交流、質(zhì)疑、總結(jié)等思維活動(dòng)，感悟知識(shí)的生成和應(yīng)用過(guò)程，從而加深對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的理解深度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的生成性往往依賴于具體的情境，伴隨著課堂各要素相互聯(lián)系、相互作用而產(chǎn)生或表現(xiàn)出來(lái)，并發(fā)揮影響或消失。因此，在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要借助現(xiàn)代信息技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)或虛擬實(shí)驗(yàn)的特殊效果，面向全體學(xué)生創(chuàng)設(shè)富有探究性、挑戰(zhàn)性的問(wèn)題情境，調(diào)動(dòng)一切積極因素，促使他們用自己的力量去完成實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程。

師生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有時(shí)還會(huì)不斷出現(xiàn)不同的見(jiàn)解、獨(dú)特的思路，甚至是錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這種生成性的教學(xué)資源是千差萬(wàn)別的，有時(shí)甚至是難以預(yù)設(shè)和預(yù)見(jiàn)的。遇到這種情況，教師要認(rèn)真傾聽(tīng)學(xué)生的心聲，鼓勵(lì)學(xué)生從不同的角度對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果提出不同意見(jiàn)，并適時(shí)加以引導(dǎo)和點(diǎn)撥，以促進(jìn)學(xué)生求異思維的健康發(fā)展。

從學(xué)生的成長(zhǎng)與體驗(yàn)出發(fā)? 很多學(xué)生總覺(jué)得數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)枯燥乏味，覺(jué)得實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是教師示范，學(xué)生循規(guī)蹈矩走流程，或者重復(fù)某個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)論、概念、判斷等的推理過(guò)程而已，毫無(wú)實(shí)際意義。究其原因，主要是教材和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)與學(xué)生的生活實(shí)際脫離，教師又過(guò)于強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的完整性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，忽略了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的本質(zhì)——讓盡可能多的學(xué)生去經(jīng)歷觀察、實(shí)驗(yàn)、猜測(cè)、計(jì)算、推理、驗(yàn)證等科學(xué)研究的歷程。

事實(shí)上，數(shù)學(xué)來(lái)源于生活，又運(yùn)用于生活。因此，在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)從學(xué)生的成長(zhǎng)與體驗(yàn)的角度出發(fā)，深入挖掘?qū)W生感興趣的實(shí)驗(yàn)素材，善于從學(xué)生熟知的生活情境中抽象出數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題，并創(chuàng)造性地使用教材進(jìn)行生活化的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要借助現(xiàn)代教育技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以豐富多彩的形式展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生在身臨其境的探究中成功感受到自己就是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者，從而不斷積累數(shù)學(xué)基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，形成科學(xué)思考和解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的思想、方法。

從學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)出發(fā)? 核心素養(yǎng)的提法最早見(jiàn)諸2002年3月歐盟一個(gè)研究小組發(fā)布的研究報(bào)告——《知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的核心素養(yǎng)》中，隨后世界各國(guó)都從不同的角度給予解讀。我國(guó)學(xué)者通過(guò)大量的調(diào)查研究后指出，核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[4]。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)歷來(lái)把使學(xué)生獲得穩(wěn)定的知識(shí)技能、良好的觀念和品質(zhì)作為課堂教學(xué)的重中之重來(lái)加以培養(yǎng)。對(duì)比我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家教育的差距，現(xiàn)在我國(guó)的課堂教學(xué)仍然有許多地方需要作出相應(yīng)調(diào)整。比如，教師的角色應(yīng)由課堂教學(xué)的主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變成學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的引導(dǎo)者，積極提倡“合作交流、自主探究”的學(xué)習(xí)方式和個(gè)性化、碎片化的學(xué)習(xí)方式，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)探究并將實(shí)驗(yàn)成果借助現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行展示、交流與分享。因此，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，提高學(xué)生相應(yīng)學(xué)段的核心素養(yǎng)，是新時(shí)代課堂教學(xué)改革的迫切需要?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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