小學數(shù)學實驗的設計與實施

小學數(shù)學實驗的設計與實施

為了更好地在學科教育中培養(yǎng)學生的實踐能力，實現(xiàn)學生的實踐思維能力培養(yǎng)，并將實踐能力培養(yǎng)納入日常教育活動，使學生的實踐能力體系和科學發(fā)展。團隊確定了小學普通話和數(shù)學基礎學科的課程，并進行了小學生的實踐培訓實驗研究。一、實驗研究的理論概念(一)創(chuàng)造學視野下兒童創(chuàng)造能力發(fā)展的內(nèi)在要求依據(jù)馬斯洛的觀點,人的創(chuàng)造能力表現(xiàn)為兩種水平:一種是特殊才能的創(chuàng)造能力,另一種是自我實現(xiàn)的創(chuàng)造能力。兒童在學習中表現(xiàn)出來的創(chuàng)造能力,大多屬于后者。從教育的角度來看,我們將創(chuàng)造能力定義為:個體在支持的環(huán)境下,以知識和經(jīng)驗為基礎,經(jīng)過思考與實踐,產(chǎn)生出新的有價值的觀念、設想、方法、理論、作品、產(chǎn)品等能力以及特殊的人格特征,其結(jié)果不但自己得到發(fā)展和滿足,而且也使他人乃至社會受益。創(chuàng)造能力在本質(zhì)上是人類精神的一種生命活力。兒童素質(zhì)結(jié)構(gòu)是影響兒童創(chuàng)造能力發(fā)展的內(nèi)部因素(生理素質(zhì)、心理素質(zhì)和智力),決定其創(chuàng)造潛能的優(yōu)勢方向與可能達到的水平。而外部因素——外部環(huán)境結(jié)構(gòu)(學校環(huán)境、社會環(huán)境和家庭環(huán)境),決定了兒童創(chuàng)造能力發(fā)展的現(xiàn)實水平。在學校環(huán)境中,教師素質(zhì)是一個至關重要的因素。根據(jù)心理學和創(chuàng)造學理論,我們認為,創(chuàng)造能力包括創(chuàng)造性思維能力和創(chuàng)造性人格。創(chuàng)造性思維能力是創(chuàng)造能力的核心,它集中表現(xiàn)為創(chuàng)造性思維品質(zhì):思維的流暢性、變通性、精進性和獨創(chuàng)性。創(chuàng)造性人格集中表現(xiàn)為創(chuàng)造性個性品質(zhì):好奇心、想像力、挑戰(zhàn)性和冒險性。創(chuàng)造能力的“二品八性”既是教學的著眼點,又是評價的著眼點。(二)創(chuàng)造行為的過程—創(chuàng)造性教學的涵義與本質(zhì)創(chuàng)造性教學是教師通過課程內(nèi)容及有計劃的創(chuàng)造性教學活動,以激發(fā)學生提出新想法、探究發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、交流討論等創(chuàng)造行為的一種教學過程。它與傳統(tǒng)教學既有聯(lián)系又有區(qū)別,是對傳統(tǒng)教學的革新。創(chuàng)造性教學過程在本質(zhì)上不僅是一個特殊的認識客觀世界的過程,而且也是學生個體認識的自然發(fā)展過程。二、創(chuàng)造能力學習教材與方法小學生創(chuàng)造能力培養(yǎng)的研究實驗是以開發(fā)兒童創(chuàng)造性潛能,發(fā)展兒童創(chuàng)造能力為價值取向的教育實驗,是由研究人員與學校干部、教師合作進行的探索性、應用性研究。主要采用自然實驗法,并輔以觀察法、問卷法、測驗法等方法。(一)研究目標通過構(gòu)建科學的創(chuàng)造性教學理念和創(chuàng)造性教學模式、教學策略,在學科教學中培養(yǎng)小學生的創(chuàng)造能力。(二)理論基礎本實驗的理論基礎,一是馬克思主義關于人的全面發(fā)展學說,二是科學理論,三是創(chuàng)造學與現(xiàn)代學習理論。(三)研究假設考慮到教育實驗的特殊性和教育現(xiàn)象中變量的動態(tài)發(fā)展、交互作用和不確定性,我們將研究對象作為一個整體,用整體性觀點和綜合性方法處理實驗變量,提出以下研究假設:在創(chuàng)造性教學理念指導下,在教學活動中營造民主、和諧、安全的心理環(huán)境,實施集體教學與小組活動相結(jié)合的建構(gòu)式互動教學模式,優(yōu)化課程內(nèi)容結(jié)構(gòu),采取不同的教學策略與進行學科創(chuàng)造性思維活動訓練,創(chuàng)造具有挑戰(zhàn)性的問題情境,激發(fā)與鼓勵學生獨立思考、探究發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑與交流討論,促進小學生創(chuàng)造性潛能的開發(fā)和創(chuàng)造能力的發(fā)展。(四)實驗材料本研究的實驗材料是課題組自己設計編寫的《小學語文創(chuàng)造思維活動》(1-4年級)和《小學數(shù)學創(chuàng)造思維活動》(1-4年級)兩套教材。1.活動特點:創(chuàng)造思維活動設計屏棄傳統(tǒng)的練習模式,活動設計具有以下特點:(1)多樣性;(2)趣味性;(3)挑戰(zhàn)性;(4)互補性;(5)適應性。2.語文、數(shù)學創(chuàng)造思維活動分為五個不同類別(見表1)。(五)測量工具1.一般創(chuàng)造思維能力測量工具:(1)托蘭斯圖形創(chuàng)造能力測量(甲式)(臺灣吳靜吉等修訂,1981);(2)TWZ創(chuàng)造思維能力測量(陶文中編制,1998年修訂),同質(zhì)性信度0.95,效度系數(shù)0.521(與托蘭斯圖形創(chuàng)造思維分數(shù)的相關系數(shù))2.學科創(chuàng)造思維能力測量工具:(1)語文創(chuàng)造思維能力測量,同質(zhì)性信度0.91,效度系數(shù)0.331～0.664(與托蘭斯圖形創(chuàng)造思維分數(shù)的相關系數(shù));(2)數(shù)學創(chuàng)造思維能力測量,同質(zhì)性信度0.96,效度系數(shù)0.372～0.430(與托蘭斯圖形創(chuàng)造思維分數(shù)的相關系數(shù))。3.創(chuàng)造性個性品質(zhì)測量工具:威廉姆斯創(chuàng)造性個性量表(林幸臺等修訂,1985年)。(六)小學生創(chuàng)造能力培養(yǎng)的實驗設計1.實驗原則(1)主體性原則;(2)基礎性原則;(3)滲透性原則。2.設計的模式設計的模式包括以下4個步驟。(1)根據(jù)分層整群抽樣與志愿原則,從北京市城區(qū)(東城、西城、崇文)、近郊區(qū)(朝陽、海淀)和遠郊區(qū)(門頭溝)確定的14所實驗小學的一、三年級學生中,對教學班用隨機分派方式將其分為實驗組(其中一年級學生為1009名,三年級學生為956名)和控制組。個別學校無法設控制組的設校外控制組。(2)實驗前,實驗組和控制組均接受前測。(3)實施實驗,實驗組進行創(chuàng)造能力培養(yǎng)教學實驗,控制組按常規(guī)方法教學。(4)實驗結(jié)束后,兩組都接受后測。(七)實施程序1.準備階段(1996年2月～1997年7月)(1)收集資料與文獻探討;(2)組織實驗研究小組;(3)進行教師培訓;(4)擬訂研究計劃;(5)編寫語文、數(shù)學創(chuàng)造思維活動教材;(6)確定實驗組和控制組;(7)實施前測。全體實驗組和控制組學生于教學實驗活動前均實施前測。實測項目為:(1)托蘭斯圖形創(chuàng)造思維能力測量(甲式)(1997年首輪實驗組);(2)TWZ創(chuàng)造思維能力測量(1998年二輪實驗組);(3)威廉姆斯創(chuàng)造性個性量表。2.教學實驗階段(1997年9月至2000年7月)(1)開展教學實驗并收集實驗資料;(2)舉辦實驗教師培訓班;(3)召開現(xiàn)場和專題研討會;(4)實施語文、數(shù)學創(chuàng)造思維能力測試。3.總結(jié)階段(2000年9月～2001年2月)實驗結(jié)束后,各實驗校進行以下工作:(1)完成后測與數(shù)據(jù)統(tǒng)計;(2)實驗學校干部和教師進行實驗工作總結(jié),召開總結(jié)交流會,推薦申報先進實驗和先進個人;(3)課題組編輯出版研究成果;(4)撰寫研究報告和研究工作報告。(九)資料處理用SPSS統(tǒng)計軟件進行資料數(shù)據(jù)處理與分析。三、實驗措施在研究過程中我們主要采取了以下實驗措施。(一)創(chuàng)造性教學的學習方式教師的教學理念決定了教學行為的價值取向。經(jīng)過一年的教學實驗,課題組在整合現(xiàn)代建構(gòu)主義學習理論、合作學習理論與創(chuàng)造學習理論及自己的實驗研究經(jīng)驗基礎上,從對學習活動的認識、教學功能與教師角色定位、教學與問題情境關系四個方面構(gòu)建了創(chuàng)造性教學理念。1.學習是一個以學生已有知識和經(jīng)驗為基礎,通過個體與環(huán)境的相互作用(同化或順應)主動構(gòu)建意義的過程,是一種探究式學習的過程。同時,學習還是傳承文化的過程,教師的啟發(fā)式講授也是一種重要的學習方式,是一種有意義的接受式學習的過程。兩種學習方式的結(jié)合構(gòu)成了創(chuàng)造性教學的主要學習方式。2.學習也是一個教師和學生、學生和學生之間的交往和合作的互動過程,是學生實現(xiàn)社會化的重要途徑。3.教學應該促進學生認知的、情感的和社會性的發(fā)展。在教學中,教師不是被動地適應學生的發(fā)展,而是創(chuàng)設條件,促使學生由現(xiàn)實發(fā)展水平向在教師指導下可能達到的潛在發(fā)展水平發(fā)展。4.教學應該從問題情境中得到發(fā)展。問題情境是產(chǎn)生新知識的源泉。教師是教學活動的組織者、指導者、參與者和研究者,學生是學習的主體。這四條教學理念成為課題組的核心知識,是指導備課和進行教學評價的依據(jù),是推進學生創(chuàng)造能力培養(yǎng)實驗研究的主要理論支撐。(二)“構(gòu)建式互動教學模式”的框架教學模式是教學過程的本質(zhì)概括和抽象,是聯(lián)結(jié)教學理論和教學實踐的中介?；趯?chuàng)造性教學理念和創(chuàng)造性教學過程本質(zhì)的理解,我們認為,將集體教學與小組活動相結(jié)合、有意義的接受式學習與探究式學習相結(jié)合而形成的“構(gòu)建式互動教學模式”,體現(xiàn)了教與學方式的變革,是創(chuàng)造性教學的一個基本模式。該教學模式是一個圍繞教學目標,由教學方式和教學程序諸要素構(gòu)成的互補性教學結(jié)構(gòu),其框架見圖1。在操作上有以下要點。1.“集體教育”以教師啟發(fā)式講授為主,也包括教師主持和參與的全班交流討論活動。2.學組織形式:班額不超過30人學生在小組范圍內(nèi)進行的學習活動,是建構(gòu)互動教學模式的重要的學習方式。在教學組織形式上,我們參照主體性教育實驗的做法,班額不超過30人的實驗班變秧田式座位為“田”字形或“T”形等座位方式。根據(jù)語文、數(shù)學學科不同的教學特點,我們構(gòu)建了語文、數(shù)學建構(gòu)式互動教學子模式,其框架見圖1-1,圖1-2。(三)改變教師培訓的概念，提高教師培訓能力搞好創(chuàng)造性教學實驗的關鍵是實驗校領導和教師教育觀念的轉(zhuǎn)變。1.創(chuàng)造教育實訓內(nèi)容(1)實驗學校制訂周學習制度;組織實驗教師有計劃地開展教育理論學習活動。(2)印發(fā)和推薦有關創(chuàng)造教育與實踐研究的最新研究成果與信息。(3)舉辦教師培訓班。培訓方式有報告式、參與式等。培訓內(nèi)容注意理論聯(lián)系實際,有明確的針對性。2.最熱的實踐研究(1)各實驗校開展聽課、評課活動,結(jié)合教學案例,評析教學理念,以教師自己和身邊的例子教育自己,加深對教學新理念的理解。(2)研究人員親自參與各研究課的備課、試講及評課活動。實驗教師通過做研究課,逐步理解了新理念,明白怎么教才符合新理念。教師從親眼看到的學生創(chuàng)造性表現(xiàn)中,自己教育了自己。四年來,由研究人員親自指導的研究課大約有80人次。(3)倡導實驗教師勇于改革,不斷總結(jié)創(chuàng)造教育的新鮮教學經(jīng)驗。為促進教師的交流與提高,課題組每年都組織4次以上各種研討會,每次研討會都有新的探索,使實驗研究不斷深入、不斷向前推進。為了鼓勵實驗教師取得的進步,共享成果,課題組編輯了《小學生創(chuàng)造思維活動教學經(jīng)驗文集》(1997年)和《創(chuàng)造性教學設計教學案例選》(2000年)。(四)課內(nèi)容增加閱讀訓練1.語文在字詞教學中增加課文中生字詞的聯(lián)想組詞、詞語替換、擴句雙詞或三詞的造句等練習。在課文理解中,結(jié)合課文內(nèi)容增加發(fā)揮想像力的課文探究問題及給課文換題目等練習。2.數(shù)學將教材以陳述性方式呈現(xiàn)新知識的內(nèi)容有選擇地改為問題情境呈現(xiàn),以利于學生探究發(fā)現(xiàn)新知識。同時,在知識運用中,將一些脫離學生生活的應用題盡可能改為以學生生活為素材的現(xiàn)實問題。適當引進開放題,增加解題策略和思想方法的訓練,淡化對解題模式的記憶。(五)采用不同學科的創(chuàng)造性教育策略1.問題情境閱讀策略語文創(chuàng)造性學習是學生通過閱讀,運用分析和想象,主動建構(gòu)作品意義的過程。依據(jù)閱讀規(guī)律和寫作規(guī)律,實驗教師在語文教學中采取了以下創(chuàng)造性教學策略。(1)兒歌識字教學策略。將教科書中的獨體字和合體字加以組合,改編為兒歌,在兒歌語境中識字、組詞、理解兒歌并進行句式訓練。(2)兩層次問題情境閱讀教學策略。圍繞課文內(nèi)容創(chuàng)設初步理解課文(答案可直接從課文中找到、惟一)和深入理解課文(答案多樣、開放、不惟一)兩個層次的問題情境,并通過學生的自主閱讀、思考、交流獲得答案。(3)假設思考訓練策略。根據(jù)課文內(nèi)容設計“假如……”等具有問題情境需運用想像力回答的問題。(4)讀寫結(jié)合訓練策略。圍繞課文內(nèi)容或?qū)懽鞣椒?在閱讀教學中穿插創(chuàng)意寫作訓練,包括造句、句式變換、短語寫作和續(xù)寫結(jié)尾等。2.創(chuàng)造問題情境,創(chuàng)新教學手段數(shù)學創(chuàng)造性學習是學生通過觀察、實驗、運用推理或想象,建構(gòu)新知與解決問題的過程。依據(jù)數(shù)學學習規(guī)律,實驗教師在數(shù)學教學中采取了以下創(chuàng)造性教學策略。(1)情境問題教學策略。根據(jù)教材知識要點,創(chuàng)設以學生生活為素材或具有生活背景的問題情境,采取學生自主探索與小組交流討論的方式加以解決。(2)實踐體驗教學策略。結(jié)合教材內(nèi)容,設計學生實踐活動。通過學生的動手操作與體驗,發(fā)現(xiàn)新知識、理解新知識和運用新知識。(3)發(fā)散思考教學策略。在新知識獲得和應用的教學活動中,鼓勵學生多角度、多途徑進行探索,以激勵發(fā)散思維和發(fā)現(xiàn)新知。(4)游戲情境教學策略。結(jié)合教學內(nèi)容創(chuàng)設游戲或模擬游戲情境,讓學生在游戲活動中學習新知識、運用新知識。3.關于教材的處理使用課題組編寫的語文和數(shù)學創(chuàng)造思維活動訓練教材是我們采取的一項重要教學措施?？紤]到學生個體存在著各種差異,在創(chuàng)造思維活動訓練中,我們采取了靈活選擇活動內(nèi)容與使用兩種彈性策略。(六)創(chuàng)造良好的創(chuàng)造環(huán)境1.創(chuàng)造有利于創(chuàng)造和教育的外部環(huán)境(1)學校對環(huán)境設計的建設和建設有了新的特色為了使校園成為創(chuàng)造的沃土,使兒童一走進校園就置身于創(chuàng)造的氛圍之中,一些學校加大了校園文化建設,對環(huán)境整體設計規(guī)劃,突出創(chuàng)造教育的特色。(2)學校環(huán)境建設一些學校每個班級都設有展示兒童創(chuàng)造作品的園地,這里是兒童繪畫作品、手工制品、學習作品、兒童日記錄、環(huán)境識字的成果展覽。(3)組織家長觀察為了使家長能了解并支持對兒童創(chuàng)造潛能的開發(fā)與創(chuàng)造力的培養(yǎng),學校通過召開家長會的辦法達到與家長的溝通,并邀請家長觀摩實驗班的語文、數(shù)學創(chuàng)造性教學活動課。家長通過參與,他們認同了這種教育理念,使孩子增加了一塊創(chuàng)新的沃土。(4)改變創(chuàng)造教育的途徑為了使社會形成有利于創(chuàng)新的環(huán)境,一些實驗學校通過各種途徑在社區(qū)宣傳創(chuàng)造教育,使各界人士理解和認同這種教育,并能為孩子的創(chuàng)造提供一定的時間與空間,同時,也鼓勵學生了解社會,不斷從中汲取創(chuàng)新的營養(yǎng)。2.創(chuàng)造一個民主、安全、和諧的教育心理環(huán)境教師做到以“關愛、尊重、理解、寬容”對待每一位學生,努力規(guī)范好自己的教學行為。(1)面向全體學生、鼓勵創(chuàng)新的話語教師改變以往習慣用語,如“想一想,誰能回答得最好?”“誰幫幫他?”而改用“讓我們大家想一想,還有別的方法(想法)嗎?”這樣一類面向全體學生、鼓勵創(chuàng)新的話語,鼓勵學生人人參與。讓所有的學生都置身其中,有安全感,都有參與意識和責任感。(2)尊重孩子的思維方式和想法接納學生的錯誤與失敗,鼓勵學生表達與容納學生不同的見解,延緩評判。在一種關心和支持的氛圍下,讓學生從錯誤中獲得學習機會。(3)學會傾聽、微笑和鼓勵用不同的語言鼓勵學生的創(chuàng)造性表現(xiàn),如“今天你真棒”、“你真聰明”、“你的方法比我想得好”,“你的想法很有新意”等等。(七)鼓勵學生挑戰(zhàn)意識如何在教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性個性品質(zhì)?經(jīng)過幾年的實踐探索,歸納起來有以下幾種做法。1.鼓勵學生質(zhì)疑,向教材、名家名篇和教師提出挑戰(zhàn),培養(yǎng)學生的挑戰(zhàn)精神。2.提出啟發(fā)性、探索性問題,培養(yǎng)學生的好奇心、挑戰(zhàn)困難與堅毅的品格。3.提出假設和想像的問題,發(fā)展學生的想像力。四、結(jié)果與分析三年教學實驗,取得了初步成效,主要表現(xiàn)在以下幾個方面(本文所報告的是抽取的城、近郊區(qū)4所樣本實驗校,實驗時間三年)。(一)通過課堂實踐培訓1.在課堂上，學生的創(chuàng)新意識得到了更好的發(fā)展(1)東方德才三校區(qū)表2結(jié)果顯示:1997年(首輪)實驗組中,兩所實驗校一年級的三個實驗組,在流暢性、變通性、獨創(chuàng)性及總分四項指標上,后測與前測差異值均高于控制組,且差異達到顯著或非常顯著水平。在精進性上,東方德才三分校的實驗組高于控制組,且差異達到顯著水平。三年級實驗組與控制組對比,在流暢性、變通性和總分三項指標上,后測與前測差異值實驗組均高于控制組,且差異達到顯著和非常顯著水平。在獨創(chuàng)性上,實驗組差異值亦高于控制組,差異但尚未達到顯著水平。1998年(第二輪)實驗組中,兩所實驗校一年級的實驗組中,東方德才三分校的一年級實驗組在流暢性、變通性、精進性、獨創(chuàng)性和總分五項指標上,后測與前測差異值均高于控制組,且差異達到非常顯著水平。和平村二小一年級實驗組除精進性外,其他四項指標的差異值均高于控制組,且差異達到顯著水平。(2)各年度實驗組和控制組流暢性和創(chuàng)造性思維考驗的總評分課題組在每個學年末,均對實驗組和控制組進行相應年級的語文、數(shù)學創(chuàng)造思維測驗。對1997年首輪實驗的跟蹤分析顯示,在語文創(chuàng)造性思維測驗中,東方德才三分校一年級實驗組流暢性平均分分別為24.78、32.54和39.79,而相應控制組平均分分別為16.97、23.59和27.77。這表明,雖然實驗組和控制組的平均分均逐年上升(這可能反映了學生隨著年齡增長,語言發(fā)展上的成熟性),但呈現(xiàn)如下差異:各年實驗組的流暢性平均分均高于控制組,差異達到非常顯著水平。在獨創(chuàng)性、精進性及總分等項指標上,實驗組各年的平均分均高于控制組,且差異達到非常顯著水平。在數(shù)學創(chuàng)造性思維測驗中,實驗組在流暢性、變通性、獨創(chuàng)性及總分四項指標上平均分均高于控制組,除變通性外,差異均達到顯著或非常顯著水平。1998年第二輪實驗結(jié)果顯示,東方德才三分校與和平村二小兩個實驗組在語文和數(shù)學創(chuàng)造性思維測驗中,連續(xù)兩年在流暢性、變通性和總分三項指標上,平均分均高于控制組,且差異非常顯著。實驗結(jié)果表明,經(jīng)過兩年或三年的語文、數(shù)學創(chuàng)造能力培養(yǎng)教學實驗,不同程度地促進了實驗組學生創(chuàng)造性思維品質(zhì)的發(fā)展。2.實驗組學生的創(chuàng)造性個性得到了很好的發(fā)展(1)答問題的人是誰?從課堂表現(xiàn)上看,老師們普遍反映實驗班學生表現(xiàn)出了五多:主動回答問題的人多了;課堂上敢問敢說的人多了;獨立思考、提出新想法的人多了;學習上自信的人多了;質(zhì)疑和向權威挑戰(zhàn)的人多了。這從一個側(cè)面反映了實驗班學生的好奇心、想像力、挑戰(zhàn)精神有了較好的發(fā)展。(2)創(chuàng)造能力培養(yǎng)方面表3結(jié)果顯示,經(jīng)過三年教學實驗,一年級的兩個實驗組中,安貞里三小實驗組在好奇心、想像力、冒險性及總分四項指標上后測平均分均高于控制組,且差異達到顯著或非常顯著水平;在挑戰(zhàn)性上,實驗班平均分實驗組也高于控制組,但未達到顯著水平。東方德才三分校實驗組在好奇心、想像力和總分上后測平均分高于控制組,且差異達到顯著水平。在挑戰(zhàn)性和冒險性上,也有提高,但未達到顯著水平。三年級實驗組與控制組相比,在想像力和總分兩項指標上,后測平均分高于控制組,且差異達到顯著水平。在好奇心、挑戰(zhàn)性和冒險性上,實驗組后測平均分也均高于控制組,但尚未達到顯著水平。由此可見,本實驗不同程度地促進了小學生創(chuàng)造性個性品質(zhì)的發(fā)展。綜合以上分析可知,經(jīng)過兩年或三年的創(chuàng)造能力培養(yǎng)教學實驗,實驗組學生的創(chuàng)造能力有了普遍提高。說明實驗所采取的各項措施是有效的,從而驗證了本實驗所提出的研究假設。與此同時,我們也發(fā)現(xiàn),實驗校之間,同一所學校實驗組之間,學生的創(chuàng)造能力發(fā)展水平表現(xiàn)出程度上的差異。(二)初步