兒童微實驗的內涵、價值及實施

陳海勇

【摘? ?要】兒童微實驗改變了教師主導的設計理念和課堂線性教學的演繹形式，從兒童的興趣和需求出發，以同伴實驗、班級實驗、樓道實驗、家庭實驗、社區實驗等形式開展活動。具體實施中要注意以下幾點：提供合適的實驗載體;開發豐富的實驗內容;預設有效的活動方案;注重反思實驗過程。

【關鍵詞】兒童微實驗;內涵;價值;實施

一、兒童微實驗的內涵

兒童微實驗是指學生主動運用紙、磁力棒、七巧板、測量工具、作圖工具等實驗工具，在問題情境的驅動下開展探究性活動，主動發現數學、體驗數學、理解數學和運用數學的一種學習方式。

兒童微實驗改變了教師主導的設計理念和課堂線性教學的演繹形式，從學生的興趣和需求出發，以同伴實驗、班級實驗、樓道實驗、家庭實驗、社區實驗等形式開展活動。微實驗易于操作，符合學生的年齡特點和認知水平，融合學生內隱的數學思維、數學想象等心理活動，突破“知識本位”，具有探中激趣、探中求新的特點。

二、兒童微實驗的價值

（一）強化問題意識

學起于思，思源于疑。問題意識是數學課程的重要組成部分，更是“做”數學的核心。具有問題意識，指學生要善于從多情境、多條件中整理出關鍵信息，發現問題，提出問題，通過思考、追問、實踐，以解決問題。巧妙運用疑難情境，引導學生發現問題、提出問題，激發好奇心和求知欲，是創新的基礎，是開展兒童微實驗常用的策略，兒童微實驗有助于強化學生的問題意識。

（二）積累活動經驗

積累基本活動經驗是數學教學的重要目標。教師除了要幫助學生積累顯性的操作經驗，還要幫助學生積累隱性的思維經驗。兒童微實驗，通過引導學生對具體實物的操作、觀察和思考，幫助學生形成對數學的感性知識、情緒體驗和應用意識，同時對既有認知進行篩選、優化，不斷更新、矯正，實現經驗的重組，使其上升到更高水平。

（三）促進個性表達

個性化表達是指學生基于問題情境，經過識別理解、轉譯構造，運用多樣的證據、多元的表征表達自己對所學內容理解的一種學習能力。個性化表達包含文字語言、符號語言及圖形語言三類。兒童微實驗注重將三者進行轉換，其實驗載體是“做”數學、“畫”數學、“說”數學。兒童微實驗為學生的個性化表達提供了豐沃的土壤。

（四）培育必備品格

對數學教育而言，理性思維、探索精神、明辨善思等數學品格是比數學知識和能力更上位的價值追求，也是數學教育的原點所在。兒童微實驗的價值更多體現在讓學生能夠多角度、多層次、多方面地觀察、分析和解決問題;能夠迎難而上、縱橫貫通、追根究底;能夠長于質疑、善于反思，從簡單中看出復雜，從司空見慣中發現規律和真諦。

三、兒童微實驗的實施過程

（一）提供合適的實驗載體

兒童微實驗，因其“微”，故靈活。教師可以在不同場景下創設可進行微實驗的環境。

班級實驗角：在班級設置數學實驗角，學生可以以個人或伙伴合作的形式開展片段或主題式研究。實驗角存放本年段的教、學具，方便取用，不受時間、對象的限制。豐富的器材也可由學生自行開發設計，如學生將廢棄的紙盒、樂高玩具、磁力片等“變廢為寶”，自創量角器、計算出題器、多功能圓規、透視組合體……一件件創意十足的作品凝聚了小小設計師們的智慧。

樓道實驗館：在樓層一角開設微型實驗館，備課組負責管理，一般每周一個主題。以蘇教版教材四年級上冊為例，學習《升和毫升》一課，教師組織學生開展探究活動，讓學生用量杯、滴管、水槽等器材，對生活中常見的容器進行估量，通過操作驗證猜想，建立升和毫升的量感，并推理出其他容器容量的大小;學習《可能性》一課，教師結合書本上的“你知道嗎”內容，組織學生開展拋硬幣看正反面的游戲，每人20次，并指導學生將全年級各班拋硬幣情況繪制成統計圖進行展示。學生發現正面朝上和反面朝上的次數比較接近，驗證了可能性是相等的。

家庭實驗室：與校園相比，家庭的場域相對更加自由、靈活，材料更為豐富、多元。可以進行個人活動，也可以親子共同實驗。融洽的親子關系有利于形成健康的教育生態，有利于家長以多元的視角評判孩子的成長。如學習了綜合實踐《怎樣滾得遠》一課后，教師鼓勵有條件的學生在家里設計出一條直線滑道和兩條不同坡度的滑道，探究三條滑道同時放入三顆玻璃球，哪條滑道的球會先到達終點。這一過程中，學生雖然不一定能夠得出準確的結論，但通過實驗收集數據，對數據進行比較和分析，提高了發現和提出問題的能力，培養了實事求是的科學態度。

（二）開發豐富的實驗內容

兒童微實驗的成功開展取決于經典的實驗內容設置。教師依托現行教材，圍繞“現象探究、原理解釋、方法發現、問題解決”等方面，系統指導開發設計數學實驗項目。結合學生身心特點，內容設計分學段安排，如第一學段的學生往往注重知識的學習與累積，對知識間的聯系及靈活運用關注不夠，因此這一學段的微實驗以觀察、操作、發現為主，讓學生在現實情境中感受與理解知識的價值，初步學會分析和解決問題;第二學段的學生會逐漸注意到問題背后蘊含的數學思想，在一定程度上能有所感悟，因此這一學段的微實驗以猜想、操作、驗證、反思為主，指向方法與能力的培養。

兒童微實驗的內容一般涵蓋例題、練習題、思考題、“你知道嗎”、動手做、探索規律、綜合與實踐及教材外拓展等，在設計時從教材節點、實驗主題、實驗目標等方面考量。以蘇教版教材二年級下冊為例，《有余數的除法》一課設計了“搶占終點”活動，目標是鞏固對方法的理解;《認識萬以內的數》一課設計了“神奇的記數方法”活動，目標是了解古人的記數方式及其蘊含的數學思想方法;《兩、三位數的加法和減法》一課設計了“有趣的加法”游戲，目標是在分析操作結果中培養學生的歸納推理能力;《認識方向》一課設計了“測定方向”主題活動，目標是培養學生的空間觀念;《分米和毫米》一課設計了“我來測量”實驗，目標是讓學生掌握測量的方法，對相應長度單位形成量感;《數據的收集和整理（一）》一課設計了，“探尋豌豆莢里的秘密”活動，目標是讓學生學會畫“正”字記錄豌豆數量，培養數據分析觀念。

（三）預設有效的活動方案

1.問題的發現與提出

問題是創新的基礎。有趣的實驗問題不僅能促進學生數學思維的發展，還能激發學生的好奇心和求知欲。教師應鼓勵學生用數學的眼光看現實生活，從中發現矛盾，引發認知沖突，提出奇思妙想。如本校一位三年級學生在地鐵站看到與地面平行的自動人行道，引發思考：“在上面行走，會比平地上行走快嗎？”小組討論時，有學生說站在自動人行道上速度要快些，因為行走的速度+自動人行道的速度>行走的速度;有學生認為在自動人行道上行走不方便，反而沒有在平地上走路快;還有學生說速度應該差不多，因為傳送速度過快就不安全了。“自動人行道的奧秘”成為大家感興趣并需要解決的問題。

2.實驗的設計與實施

（1）設計方案，活動準備

有效的實驗活動需要良好的組織與管理。有了問題之后，學生組建了“自動人行道的奧秘”研究小組，明確分工，完成資料查找、方案設計、實驗記錄、撰寫報告等任務，并邀請教師對方案的可行性、科學性進行論證、修改，做好實驗前準備。

[《自動人行道的奧秘》實驗單 實驗日期 實驗材料 卷尺、計時器、水筆、記錄表 實驗地點 軌道交通1號線時代廣場站 小組成員 4名學生，1名家長志愿者 研究任務 ①站立在自動人行軌道上，計算到終點的時間;②用平時走路的速度，走完相同的距離，計算所需要時間;③用平時走路的速度在前進的自動人行軌道上行走，計算到達終點的時間 研究結論 ]

（2）現場實驗，觀察記錄

在家長的帶領下，研究小組成員利用周末時間完成實驗任務，記錄下實驗數據。第一步：估算自動人行道的長度。第二步：卷尺測量。第三步：在距離相同的情況下，記錄三種行走方式所需要的時間。最后，將記錄的數據匯總整理。

（3）作品展示，匯報分享

學生用小論文或課件等方式交流分享研究成果。估算自動人行道的長度方法多樣，有“邁步測量法”，46厘米×82= 3772厘米;有“數地磚推算法”，60厘米×60=3600厘米;還有目測法。用卷尺實際測量出自動人行軌道的長度是36米，基本和學生估算的距離一樣。36米的距離，平時走路需要（28.08+22.32+35.54+29.30+29.62）÷5≈29（秒）;“自動人行道”傳送時間在55秒左右;在自動人行道上行走，（17.67+20.57+22.23+19.54+30.87）÷5≈22（秒），用時最少。

（四）注重反思實驗過程

學生完成實驗后，教師對成功的實驗或者失敗的實驗都要給予肯定，失敗往往具有特殊的教育價值。教師要引導學生對實驗過程進行回顧，思考實驗操作注意點是什么，怎樣確保實驗結果的準確性和實驗過程的科學性，能否基于現象進行數學猜想并進行驗證，能否通過實驗數據、圖形表征等探索問題和描述結果……通過反思建構，學生在面對新問題時能夠運用聯想、類比、創新和遷移，迅速找到解決問題的辦法，這正是兒童微實驗所要達成的目標。如可對上述《自動人行道的奧秘》進行衍生問題探究：生活中還有類似場景，貨運大船在京杭大運河上航行，假設水流的方向和船前行的方向一樣，船是不是會航行得更快，由此引出順水、逆水的問題;還可以讓學生對人行道這一生活場景的設計應用進行溯源，體會其設計理念與思路，萌生“設計思維”。

兒童微實驗豐富了學生的感性體驗與理性思考，使數學學習成為源于自我經驗的生長。學生的學習不再是簡單的符號學習，而是融入真實情境，在個性化的問題解決中促進認知結構的完善。這種實踐活動的反復開展能幫助學生將積極的學習狀態、整合的學習方式以及與實踐充分聯系的思維習慣遷移到未來的學習活動中，形成主動、靈活的持續學習力。

參考文獻：

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（江蘇省蘇州工業園區景城學校? ?215000）