數字時代兒童數學教學新思維與新方法

姚鐵龍： 正高級教師，特級教師，深圳市福田區數學教研員，廣東省名教師工作室主持人，華南師范大學教師教育學部兼職教授，深圳大學兼職碩士導師，中國教育技術協會教育游戲專業委員會副理事長，廣東省中小學百千萬人才培養工程小學理科班指導教師，廣東省校本教研基地項目負責人。她致力于數學游戲課程的開發與研究，主持創建國內首個“數學游戲化學習研究實驗區”。著有《小游戲大智慧》《小策略大轉變》《數學可以如此游戲》《用設計游戲的思維設計教學》等。獲第五屆中國教育創新成果博覽會最高獎SERVE獎。堅持“兒童立場、生活視野、游戲表達、快樂成長”的理念，開展游戲化教學，“讓孩子玩出智慧，玩出創新”。

小學是數學能力和數學思維發展的關鍵階段。通常學生在7至11歲處于具體運算階段，他們的思維正逐漸從具象思維向抽象思維過渡。小學生已經具備一定的邏輯思維能力，但仍需要具象事物和具體情境的支持，才能更順利地解決問題，全面提高數學素養。數字時代，數學教師以前沿的學習理論為指導，利用新興的信息技術能夠為學生提供更加具身、更情境化、更具動力的學習體驗，根據學科的特點，創設情境，發展學生數學思維能力，幫助他們養成良好的認知和思維習慣。筆者以學習理論為指導結合課例，從學習內容與活動設計、真實情境創設和學習方式三個方面，探討如何利用信息技術設計課程，開展真正適應兒童的數學教學。

一、信息技術促進內容交互，實現認知具身

具身認知理論認為，認知在本質上是具身的，是認知、身體與環境“三位一體”相互交融產生的結果。認知在人的身體與外部環境的動態交互過程中產生，具身對認知有顯著影響。教師應踐行具身認知理論，為學生創設具身互動的數學學習環境，增強學生與學習內容的交互體驗，換言之就是要增強對學生身體的刺激，使其進行身心感受和經驗建構。教師可利用信息技術，為學生提供身體與外部環境進行交互的條件，具身參與數學學習活動，從而提高學生的認知能力，加深其對抽象數學知識的理解。筆者以交互式電子白板中的幾個功能的使用為例，介紹這一具身化教學手段在小學數學教學中的應用價值和基本方法。

（一）具身化操作

1.“克隆”功能

在軟件授課模式下，教師帶領學生用幾個相同的圖形元素表達數量關系，使用“克隆”功能（如圖1），設計人機交互體驗活動，讓學生具身參與學習過程，這樣還可提高內容的具身性。在“購物”教學過程中，教師讓學生使用“克隆”功能，“復制”多個圖形，用錢幣付款，加深學生對數量關系的理解。

2.“蒙版”功能

在教學過程中，教師也可以采用留空或預設問題的方式，增強學生與內容的交互。此時，教師使用“蒙版”功能（如圖2）進行操作非常方便，可以通過模擬“擦拭玻璃上的水霧”的方式來呈現預設內容。在教授“畫一條4厘米的線”時，教師讓學生使用“蒙版”功能，通過擦拭呈現出一條4厘米的線段。

3.“移動”和“旋轉”功能

在幾何教學中，教師讓學生使用軟件對圖形進行“移動”或“旋轉”（如圖3）。教師借助軟件對圖形進行可視化操作，設計具身學習活動，讓學生在身體與環境的交互活動中感受數學的魅力與學習趣味，助力學生進行空間想象。

（二）具身化呈現

除了利用信息技術設計學生身體與外部環境互動的學習活動，教師還可以利用三維模擬技術創造高度仿真的情境，從而支持更深入的具身交互，促進學生深度學習。

在教學“看一看”時，為了讓學生從不同角度觀察物體，教師利用增強現實技術（AR），借助平板電腦或其他移動設備掃描紙上的圖形，即可呈現虛實結合的立體圖形，從而充分調動全班學生觀察的積極性，高效教學。

二、信息技術支持情境創設，讓學習真實發生

情境認知理論認為，學生建構認知需要與情境交互感知。情境的創設對學生的認知與學習有重要作用。情境認知理論認為，教師為學生提供真實的學習情境和學習活動，引導學生進行知識建構是第一要務。信息技術的應用使情境教學變得簡單易行。教師利用信息技術，通過圖片、視頻或聲音等，能夠創設高度仿真的教學情境，讓學生在解決問題的過程中獲得更好的學習體驗，這有助于提高學生的學習動力，幫助他們遷移知識，拓展想象空間。

（一）新授課：信息技術助力情境創設

1.創設故事角色，增強學習代入感

教師用故事串聯授課，借助信息技術呈現故事情境，為學生營造沉浸式學習環境。在數學一年級上冊“左右”的教學中，教師利用信息技術創設“奇奇”和“妙妙”闖迷宮營救朋友的情境——走迷宮是明線，隱藏在迷宮中的三大神秘空間是暗線。教師為守神秘空間的“黃胖胖”“藍蛋蛋”“紅燦燦”配上聲音和動作，使學生有沉浸式的體驗。教師讓動畫人物發布挑戰（任務），借助信息技術營造現場感（真實感），讓學生帶著使命自主學習，在挑戰中認識“左右”，應用“左右”，體會“左右”的相對性。

2.增強動畫效果，使教學更生動

學生身臨其境——學習行為真實發生。在“十幾減8”的教學中，教師借助信息技術呈現“烏鴉喝水”的故事情境“烏鴉還需要放多少顆小石子才能喝到水”，將數學問題巧妙融入烏鴉喝水的過程中。教師用信息技術模擬烏鴉歡笑，吸引學生的注意力，用笑臉圖引導學生看圖列式計算，鞏固加減算法。

3.用社交軟件增加情境創意

在“確定位置”的教學中，教師設計了班長“喜羊羊”在班級微信群語音播報同伴位置的情境，讓學生在比較和優化記錄方法的過程中，真切感受用數對表示位置的價值。

（二）復習課：用信息技術提供情境支持

在數學一年級上冊“數的認識”復習課中，教師借助交互式電子白板將“讀數”“寫數”“比較數的大小”及百數表中的規律融入數字島尋寶情境（如圖4），讓學生通過觸屏在“數數島”“撥數島”“摸數島”“猜數島”“百數島”上完成任務，收集數字貝殼，獲取寶藏。教師利用信息技術，將動畫、聲音、圖片與操作（交互）融為一體，讓學生在生動有趣的活動中經歷、體驗、享受學習之樂，實現復習課教學的科學性與趣味性。

（三）實踐課：巧用技術增強情境體驗

“填數游戲”是數獨游戲的簡易版，其背后有源遠流長的數學歷史，具有巨大的數學文化價值。教師開展這一知識的教學有利于學生掌握填數游戲的方法，讓學生體驗、感受我國古代數學的奇妙之處。如何從數獨的歷史起源出發，借助信息技術創設一系列沉浸式的情境，帶領學生穿越歷史，了解河圖、洛書，最終“破譯天書”？在探究“‘重復的奧妙”當中，教師借助繪本《尋找消失的寶石王冠》，利用動畫、音效，讓學生跟隨“大鼻子偵探”共同經歷破案的驚險歷程，同時經歷探究“‘重復的奧妙”的完整過程。學生閱讀每個游戲關通關指引后，開始探究、學習，在“面包先生”“圖形先生”和“圖形商店”3個不同的場景中，他們既要判斷寶石是否按照規律排列，又要應用“重復的規律”完成任務，并對“重復的規律”加以拓展應用，深化理解。學生對“重復”的理解經歷了由淺入深、由單一到全面的過程。

三、信息技術提供游戲化助力，增強學習動機

所謂游戲化學習，就是教師在教學過程中，應用游戲的元素和機制，利用游戲的特點，為學生創設富有吸引力的學習環境，增強學習趣味性，提升學生能力，增長知識以及培養情感態度價值觀。教師將游戲化學習引入課堂，符合小學生心理特征，有助于增強學生的學習動機，提高學習興趣，緩解學生學習數學的抵觸或畏難情緒。當今，信息技術早已成為游戲產品的重要支持和實現手段。這也為游戲化學習提供了強有力的平臺支持。教師利用信息技術為學生提供具有趣味性的教學游戲，是實現游戲化學習的絕佳思路。其關鍵在于實現教學內容游戲化和結構游戲化。

（一）內容游戲化

教師應借助信息技術，以游戲化思維，基于學習材料設計或創建游戲化學習活動。例如，針對四年級數學折線統計圖這個教學內容，教師創建一個統計游戲“蒜苗隱形記”。

主要教學引導過程如下。

教師：通過前面的學習，我們都有種植蒜苗的經歷。有同學不僅種植了蒜苗，還用照片和數據記錄蒜苗的成長過程（同時出示6張倒扣的照片）。蒜苗長勢如何？謎底暫不揭開，現在我們先做一個蒜苗隱形的游戲（如圖5）。

教師：大家集中注意力。蒜苗要隱形了。變變變，咦！蒜苗圖不見了。誰看懂了游戲規則？（拖動蒜苗圖片到方格圖中找到相應的位置）

教師：大家將后面的蒜苗圖片隱形，說說是怎么找到這個位置的。（學生依次翻牌后，根據自己的判斷，放在合適的位置。給出說明。）

教師：恭喜！每張蒜苗圖片的位置都明確了。找到的這些點代表的是什么？對！蒜苗生長的高度（如圖6）。

在本游戲中，學生可以將每隔一天記錄的蒜苗成長照片利用可視化操作的方法拖動到方格圖中，并找到相應的位置進行“隱形”，最終制成蒜苗成長的折線圖。與在紙面上的描點、連線的傳統教學方式相比，游戲教學模式下教師運用可視化技術呈現學生制作折線圖的過程，為學生提供游戲化的學習體驗，更能激發學生的學習動機，加深學生對制作折線圖的過程和相關概念的理解。這一過程中，信息技術是重要的支持手段。

（二）結構游戲化

所謂結構游戲化，就是教師借助信息技術，使用游戲化元素或機制，將整個學習環節（甚至整節課），進行游戲化設計。例如，在折線圖教學中，為設計一個“按圖索城”的答題游戲，教師利用信息技術將“反饋機制”“倒計時器”及音效等游戲元素融入課程設計中，引導學生參與游戲化學習活動，達成教學目標。

主要教學引導過程如下。

教師：下面我們來做個游戲。這個游戲名字叫“按圖索城”，也就是根據統計圖提供的線索找到城市。答題正確，直接進入下一題 ;答題錯誤，城門就會迅速關閉。我們看一下我國這三個城市的月平均氣溫統計圖。（教師出示A、B、C三個城市月平均氣溫折線統計圖。）

教師：請大家拿出統計圖，認真讀圖。從圖上你能獲得什么信息？讀完圖后，開始答題。請選擇一個關鍵詞：旅行、詞語、名字、氣溫。

教師：請聽題！你有20秒的答題時間。現在開始倒計時！

1.“旅行”例題：

①寒假，要去A城市旅行，應該帶上什么衣服？

A.羽絨服（√） B.長裙

②這是鵬鵬元旦在老家拍的照片（穿一件背心、長褲），請問他的老家是哪個城市？

A. A城 B. B城 C. C城（√）

2.“詞語”例題：

①觀察A城月平均氣溫統計圖。能準確描述這個城市氣候特點的是哪一個？

A.四季如春 B.夏短冬長（√）

②觀察三個城市的氣溫統計圖。一年中氣溫變化最小的是哪個城市？

A. A城 B. B城 C. C城（√）

③用一個詞語描述你認為三城中全年溫差最小的這個城市的氣候特點。

A.長夏無冬（√） B.四季分明

3.“名字”例題：

①觀察A城的統計圖。下面哪一個是這個城市的名字？

A.“冰城”哈爾濱，國際冰雪文化名城。（√）

B.“春城”昆明，兩千多年前的“南方絲綢之路”。

②鵬鵬的老家海口別稱“椰城”，地處熱帶。哪一張統計圖是海口的月平均氣溫統計圖？

A. A城 B. B城 C. C城（√）

4.“氣溫”例題（如圖7）：

A城2月到3月的氣溫可以用上面的哪張圖來描述？（大幅上升）

B城7月到8月的氣溫可以用上面的哪張圖來描述？（緩慢下降）

教師：我國幅員遼闊，地域差異顯著，其中氣溫的差別就非常明顯。特意選取北部、中部和南部有代表性的城市就是為了讓大家通過月平均氣溫統計圖了解這些城市的氣候特點。通過剛才的搶答，我們知道：A城是哈爾濱，B城是長沙，C城是海口。

教師將游戲與數學知識有機融合，再利用信息技術建立游戲化機制，設計游戲化學習活動，有利于學生全員參與，全情投入。同時，游戲化學習活動節奏很快，可以有效地刺激學生快速思考和反應，有利于激發學生深層次思考。數學游戲教學可以開拓學生的思考時序和思考空間，既有游戲的趣味性，又有數學的科學性。

教師從兒童視角，通過技術手段的加持，使數學課堂更加生動有趣，這正是數字時代需要的兒童數學教學。當然，我們的教學不應該被信息技術捆綁，要在學習理論的指導下，恰如其分地在情境導入、重難點呈現等方面，有效地借助技術，更好地服務教學，為數學課堂教學錦上添花，讓課堂教學變得更高效、更有趣、更快樂，而不能走入教學服務技術的誤區。

身處數字化浪潮中，如何為學生帶來更有效、有趣的數學學習體驗？教師要以學習理論為指導，進行創造性的規劃與設計，采用新思維和新方法從多個角度對教學內容進行理解、整合和重構，源源不斷地為數學教學注入新活力。

責任編輯：祝元志