利用博物館資源發展數學感知、思維和表達能力

2021-11-28 07:48:48王榮森

遼寧教育 2021年21期

王榮森

（鞍山市教師進修學院）

博物館是社會資源的重要組成部分，它包括自然博物館、歷史博物館、科技博物館等不同類型。美國博物館學家古德說：“博物館不在于它擁有什么，而在于它以其有用的資源做了些什么。”博物館是一個“大百科全書”，它是學校教學資源的重要補充，在教育教學中可以發揮重要作用，優勢突出。博物館資源也是承擔社會教育功能的載體之一，隨著時代的發展，博物館展覽已經不僅僅是那種單一展品的靜態展示。對于大多數人來說，參觀博物館時都想了解展品背后的故事以及相關的趣聞軼事。在參觀博物館時，利用聲、光、電、多媒體互動模式等，可以有效吸引學生的注意力，這些模式的功能中，講演、演示、動手操作、劇場展演、影片欣賞、電子翻書、時光隧道等教育活動，能夠充分調動學生的數學學習興趣，加深他們對展品的印象；能夠有效改變靜態展品的不足和單調，豐富教學資源的展示方式。

博物館是學生非正式學習的場所，是學校教育的有益補充。博物館藏品具有豐富、真實、穩定的特點，可以充當學校教育長久的資源庫。博物館資源所提供的信息多樣，以實物展示為主體，展品直觀、形象，能夠激發學生的求知欲，其開放性、引導性、探索性的教育特點引導是學生走出校園，充實學校教育的重要陣地。學生在該環境中學習，能夠深入體會數學文化，感受活躍的學習氛圍，從而大大拓寬學校的教學環境，使博物館成為學校的第二課堂。實際上，博物館資源對學生數學能力的養成也具有重要作用，我們要利用好博物館資源，發展學生的數學能力。

一、利用博物館資源，發展學生的數學感知能力

感知能力在心理學上的定義是“人腦通過其感受器所接收到的刺激信息”。感官就是負責接收特定的刺激，再將刺激轉換成可被人腦理解的信息系統。而數學感知能力則是一個人對數與運算的一般理解，這種理解可以幫助人們用靈活的方法做出數學判斷，并為解決復雜問題提出有用的策略。它涵蓋了《義務教育數學課程標準（2011年版）》中提出的核心關鍵詞中的數感、符號意識、幾何直觀等內容。在數學教學中，要通過視覺、聽覺、觸覺等重要形式，豐富學生的直觀感知，培養他們的數學感知能力。

博物館教育資源具有直觀性、臨場性和“寓教于樂”的基本特點。如在“愉快教育”“情境教育”“創新教育”等方面都可以發揮其所具有的優勢。博物館以“人”與“物”互助交流為中心，以展品及輔助設備為載體，能觸發學生的視覺、聽覺等感觀，其最有價值之處是通過視覺調動聽覺、觸覺、甚至嗅覺等感觀，直接體會到實物所傳遞的信息，促使學生通過觀察、閱讀、聽講、觸摸等操作方式接受加工、記憶信息，進而完成認識過程。因此，相較于課堂中的欣賞教材中的圖片而言，博物館更具有實踐性和可操作性。

數學為人們提供了一種認識與探究現實世界的方式。在教學中，可以利用好當地的博物館資源，通過挖掘博物館的外形、內部設施的形狀、展品的外形、周邊隱藏的數學圖形等，教會學生用數學的眼光去從現實世界的客觀現象中發現數量關系與空間形式，提出有意義的數學問題，發現數學的審美價值；形成對數學的好奇心與想象力，主動參與數學相關的探究活動，培養數學感知能力。

在帶領學生參觀鞍山市博物館時，進館之前可以先引導學生觀察博物館建筑外形，探尋與數學有關的知識。學生通過仔細觀察，可以發現這個建筑的正門是對稱的，（如圖1）還有4個高高的圓柱體，柱子下面是4個長方體，上面有長方體牌匾，還有平行線等幾何圖形……學生由此體會到了數學無處不在的魅力，感悟到了對稱美，感受到了數學的文化價值。

圖1 鞍山市博物館正門

在參觀鞍山市博物館時，學生一下車，就被博物館廣場旁邊東山樂園的摩天輪所吸引。（如圖2）這時可以提出問題：如果計算摩天輪轉動一周需要多長時間，應該需要什么？怎么做？于是，學生就在進入博物館前的等待時間里，想辦法去觀察和思考，收集整理相關數據并進行分析，最后計算出摩天輪轉一圈的時間。這樣，不僅把課堂教學延伸到了校外，而且使學生體會到了數學在解決實際問題中的價值和作用。

圖2 鞍山市博物館附近的摩天輪

二、利用博物館資源，發展學生的數學思維能力

數學為人們提供了一種理解與解釋現實世界的思考方式。數學思維是用數學思考和解決問題的思維活動，思維能力是指會觀察、實驗、比較、猜想、分析、綜合抽象和概括，會用歸納、演繹和類比進行推理，能合乎邏輯地、準確地闡述自己的思想和觀點，能用數學概念、思想方法、數學關系解釋問題，形成良好的思維能力。

（一）挖掘展品特點及其與數學內容的結合點

博物館是非常好的教學資源，它為發展學生的數學思維能力提供了充足的條件。通過挖掘博物館的展品特點及展品與數學內容的結合點，可以幫助學生利用數學思維，對博物館的資源進行細心觀察、比較、推理、歸納、總結等，揭示客觀事物的本質和屬性，使他們能夠根據已知事實，理論聯系實際，分析和解決數學問題，并把所學知識應用到現實生活中。

在帶領學生參觀鞍鋼雷鋒博物館時，我發現他們對停在館外的推土機很感興趣，并在不停地議論斯大林80號重型推土機。（如圖3）看到他們的求知欲望如此強烈，我利用這個時機，提出了三個數學問題：為什么這個推土機叫斯大林號？雷鋒叔叔駕駛推土機的重量是他體重的多少倍？推土機的高度是雷鋒叔叔身高的多少倍？這樣，引導學生帶著問題去參觀，以此培養其觀察力、分析力和收集相關數據的能力。參觀后，學生收集到：推土機重13噸，高度2.4米，而當年雷鋒的體重只有55公斤，身高1.54米。他們用參觀后了解到的知識解決了我提出的問題。通過這次參觀體驗，學生都認為雷鋒叔叔“人小志氣大”，是我們學習的楷模。這樣不僅使學生受到了愛國主義教育，豐富了數學知識，同時也培養了他們觀察、收集、整理相關數據和計算等數學思維能力。

（二）建立博物館資源與數學教學之間的街接點

利用博物館資源作為課堂知識與現實知識之間的銜接點，可以發展學生的數學應用能力和思維能力。那么，怎樣才能在博物館資源與數學教學之間建立銜接呢？

首先，可以建立教師實踐機制。教師可以把新時期不斷發展的博物館資源當作研究對象，不斷研究怎樣把博物館的教育資源與數學教學相結合，拓展出更多的知識，啟發學生的數學思維。教師要提前到博物館學習，對博物館的教育教學資源要有充分地了解，要隨時注意博物館網站的動態與對展品的閱讀。當教師對博物館的展品了解透徹，并能挖掘到其與數學教學內容中相關的數學資源時，才能發現展品對數學教學的價值。這樣，也就懂得了如何激發學生的數學思維。

其次，要備好課。在學生參觀之前，要結合教材和教學內容給學生布置作業，讓他們根據所學的知識點逐一分散到實際場館中，使他們明白具體的操作模式和操作意圖，提前為發展數學思維能力鋪平道路。

最后，要創造條件，讓學生和博物館之間建站聯系、保持溝通，使博物館成為教育教學的重要實踐基地。在研究設計教學內容和教學過程中，可以結合遇到的相關問題，讓學生到博物館實地參觀。這樣，學生通過觀察、記錄、分析、綜合、討論、猜想、解釋，就能把理論運用于實踐，從而更好地發展動手操作能力和數學思維能力。在數學綜合實踐課堂中，有的學生對“漢諾塔”的內容學習很感興趣，但教材中的漢諾塔只介紹了3個盤，他們總有一種學得意猶未盡的感覺。由于我事前對博物館的展品有所了解，于是帶領學生到博物館親自體驗，動手操作，通過讓學生觀察、猜測、驗證得到了4個盤、5個盤……的次數。學生通過在博物館中對漢諾塔的實際操作，不僅培養了興趣和競爭意識，更重要的是培養了動手操作能力和數學推理等數學思維能力。（如圖4）

通過這樣與參觀物體的實際接觸，從簡單到復雜，學生就了解了數學的發展歷程。然后，教師再引導他們習得“發現問題、剖析問題、解決問題”的學習方式，在無形中也培養了其數學思維能力。

三、利用博物館資源，發展學生的數學表達能力

數學語言是數學思維的載體，可歸納為文字語言、符號語言、圖形語言。數學語言可以是抽象的，也可以是直觀的。它包括概念、術語、符號、式子、圖形等。在義務教育階段，數學語言主要表現為數據意識或數據觀念、模型意識或模型觀念、應用意識。通過經歷用數學語言表達現實世界中的簡單數量關系與空間形式的過程，學生能夠有意識地運用數學語言表達事物的性質關系和規律，能夠感悟數據的意義和價值。

博物館資源豐富，展品圖形各異，各種數學符號模型齊備。教學中，應重點引導學生對于直觀的展品和模型，要用直觀的語言進行表述，建立模型意識和模型觀念。此外，還應引導學生對概念性的展品會用簡約精準的語言描述，對場館的各種數據能表達出數量的關系。此外，還要強調語言的簡潔與優美，逐步發展學生的數學語言表達能力。

如學習了“莫比烏斯帶”的知識之后，在博物館里恰好有實物模型，（如圖5）教師就可以利用這一資源讓學生親身體驗，理論實踐相結合，使他們把書本知識應用到實踐中去，說出理論依據，提升表述能力。

在教學“時間”和“度量時間”時，我通過讓學生自查并講述數學故事《土圭之法》，使他們了解了中國古代運用土圭之法判別四季的歷史，使他們在感悟時間的意義和度量時間的同時，有意識地發展了表達能力。

我先讓學生查找關于“土圭之法”的相關資料，并在同伴之間互述。然后，到博物館里參觀，了解更多的“土圭之法”。（如圖6）在參觀博物館時，學生可以通過用“土圭之法”確定一年四季的實物演示進行正確表述。在參觀體驗的過程中，還可以用數學語言進行交流，如用語言描述模型的外形、作用、參觀感受、收獲等。通過參觀“土圭之法”，讓學生體會到了中國古代勞動人民依據太陽運動周期劃分四季與節氣并指導農事生產的智慧，感受度量時間的意義。此外，還可以參考土圭的圖片資料和實物模型，師生合作，嘗試制作土圭或在學校內合適的位置“立桿測影”，記錄一段時間內影長的變化，然后用數學語言交流和記錄他們的發現及感受。這樣，能發展學生初步的家國情懷意識，提高學生的數學表達能力。