基于具身學(xué)習(xí)的小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計

【摘要】在基于具身學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)實驗中，學(xué)生親身探索、思考，從而實現(xiàn)從直觀感性思維向高階思維的轉(zhuǎn)化。小學(xué)數(shù)學(xué)實驗的情境性、操作性、探究性與具身學(xué)習(xí)的基本要義具有共通性?；诖?，在開展數(shù)學(xué)實驗的過程中，教師應(yīng)引領(lǐng)學(xué)生在具身學(xué)習(xí)的過程中習(xí)得知識，促進(jìn)其思維進(jìn)階，提升其數(shù)學(xué)素養(yǎng)?！娟P(guān)鍵詞】小學(xué)數(shù)學(xué)；具身學(xué)習(xí)；數(shù)學(xué)實驗教學(xué)作者簡介：茅婷婷（1995—），女，江蘇省南通市張謇第一小學(xué)。具身學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)親身體驗和情境互動對學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用。數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的實質(zhì)是在情境中利用某些工具、技能與方法引導(dǎo)學(xué)生主動探究數(shù)學(xué)知識?；诰呱韺W(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)實驗?zāi)軌蝮w現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)由“離身”向“具身”的轉(zhuǎn)變，有利于學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升數(shù)學(xué)思維能力與科學(xué)探索能力。一、具身學(xué)習(xí)融入數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的重要意義（一）培養(yǎng)發(fā)展數(shù)學(xué)思維數(shù)學(xué)學(xué)科具有思維性和邏輯性。數(shù)學(xué)實驗往往需要學(xué)生親自參與、動手操作。如果僅依賴教師的講解，學(xué)生就會難以理解實驗原理，影響學(xué)習(xí)效率。在數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中融入具身學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠親自參與實驗過程，將理論變?yōu)閷嵺`，對數(shù)學(xué)問題進(jìn)行思考、分析、解決。在多次解決問題的過程中，學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力還會進(jìn)一步得到發(fā)展［1］。（二）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣教師可以通過游戲、音樂、藝術(shù)、故事等形式來實施具身學(xué)習(xí)。這些形式能夠增強(qiáng)實驗的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，教師利用在實驗中設(shè)計游戲活動，以游戲為載體開展一系列實驗探究，從而讓每一名學(xué)生都參與實驗操作，感受實驗的樂趣，讓他們在緩解學(xué)習(xí)壓力的同時，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。二、基于具身學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)實驗的設(shè)計策略（一）親身實驗操作，得出數(shù)學(xué)結(jié)論學(xué)生學(xué)習(xí)需要親身體驗，這是理解所學(xué)內(nèi)容的重要一步。親身操作有助于激活學(xué)生已有的經(jīng)驗，激發(fā)他們的探索興趣。在此類具有規(guī)律性的數(shù)學(xué)實驗中，學(xué)生可以通過自己設(shè)計實驗器材，開展實驗并記錄實驗過程，逐步找出規(guī)律，最后掌握數(shù)學(xué)知識［2］。以“怎樣滾得更遠(yuǎn)”的教學(xué)為例。為了讓學(xué)生能夠直觀地了解“怎樣滾得更遠(yuǎn)”，掌握其中的數(shù)學(xué)知識，教師需要引領(lǐng)學(xué)生探究角度與物體滾動距離關(guān)系。具體而言，教師可以為學(xué)生提供木板、尺子等實驗器材，引導(dǎo)學(xué)生搭建30°的小坡，并且多次測量從30°小坡滾下的物體在平地上的滾動距離。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)置45°與60°的小坡，重復(fù)以上實驗過程，最終得出實驗結(jié)果：物體在平地上的滾動距離與坡的角度有關(guān)，并且在一定范圍內(nèi)角度越大，物體滾得越遠(yuǎn)。在實驗后，教師可以讓學(xué)生分享實驗過程與技巧，進(jìn)一步探討物體滾動距離隨著角度的變化而變化的規(guī)律。這項實驗可以使學(xué)生了解角度與物體的可滾動距離相互影響，并且直觀感知哪種角度可以使物體滾得遠(yuǎn)；同時，讓學(xué)生學(xué)會如何開展實驗，如何使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確，從而培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力。學(xué)生自主探究并得出結(jié)論，利用多種感官激活已有的經(jīng)驗和理論知識，從而逐步加深對知識的理解，掌握數(shù)學(xué)知識。（二）制作數(shù)學(xué)模型，把握知識本質(zhì)小學(xué)生的空間感有待增強(qiáng)。對于部分幾何數(shù)學(xué)知識，學(xué)生需要通過模型的構(gòu)建來觀察幾何模型，從而掌握其基本知識［3］。以“觀察物體”的教學(xué)為例。為了讓學(xué)生直觀地觀察到由多個正方體搭建起來的復(fù)雜幾何體的每個面的形狀，教師可以設(shè)計以下實驗。首先，讓學(xué)生從事先準(zhǔn)備好的正方體中選出三個，自己搭建幾何體模型，并且觀察從正面、背面、底面、側(cè)面看分別是什么圖形。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生利用更多的正方體來搭建較為復(fù)雜的幾何體模型，通過以上方式再次觀察，正面、背面、底面、側(cè)面是何圖形。此外，教師可以畫出一個平面圖形，讓學(xué)生小組內(nèi)搭建出可以觀察到該平面圖的幾何體模型，進(jìn)行觀察。最后，教師可讓學(xué)生相互交流所搭建出來的幾何體模型并總結(jié)有多少幾何體模型可以觀察到教師所畫出的平面圖形。學(xué)生通過本實驗逐漸掌握觀察幾何體的各個面是什么圖形，從而提升空間思維能力。數(shù)學(xué)模型的建立是學(xué)生體會和理解數(shù)學(xué)的有效途徑，學(xué)生親手制作模型的過程不僅能夠提升親手操作能力，還能夠幫助學(xué)生把握知識本質(zhì)，理解模型的內(nèi)涵，從而培養(yǎng)學(xué)生的模型思維、創(chuàng)新意識和實踐能力。三、借助學(xué)習(xí)單，規(guī)范實驗流程學(xué)習(xí)單是基于學(xué)案并采用導(dǎo)學(xué)的手段引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。它與問題驅(qū)動教學(xué)相輔相成，能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究熱情。教師在設(shè)置問題方面，需要層層遞進(jìn)，使學(xué)生在每解決一個問題之后，都可以加深對本實驗的理解，有助于學(xué)生順利地解決相關(guān)問題。以“長方體與正方體”的教學(xué)為例。為了使學(xué)生的思考更有方向，教師通過學(xué)習(xí)單，以問題為導(dǎo)向，學(xué)生可以通過探究長方體與正方體之間的關(guān)系，逐步掌握該知識點。學(xué)習(xí)單的設(shè)計如表1所示。四、借助生活元素，引導(dǎo)探究學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生。在生活化視域下的小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，教師需要為學(xué)生提供生活元素和素材，并引導(dǎo)學(xué)生如何利用生活元素實現(xiàn)自主探究，進(jìn)而在生活元素的輔助下提高學(xué)習(xí)效率。以“時、分、秒”的教學(xué)為例。為了使學(xué)生理解時、分、秒，的識讀和單位換算，教師可以設(shè)計以下實驗。首先，學(xué)生分組，教師可為每組分發(fā)一個時鐘；接著，教師讓每組用時鐘表示9：46、18：50、1：49；然后，在確認(rèn)每組都可以用時鐘正確表示時間后，教師可以開始提高難度，讓學(xué)生根據(jù)書本知識及利用時鐘，探究在9：46的基礎(chǔ)上加280min是幾點，在18：50的基礎(chǔ)上16s是幾點，在1：49的基礎(chǔ)上加1h30min是幾點。在規(guī)定時間內(nèi)，如果學(xué)生得出答案，則需要在時鐘上驗證計算結(jié)果，若學(xué)生無法算出，則借助時鐘得出結(jié)果，并于教師共同探討與總結(jié)。本實驗利用生活中常見的時鐘，幫助學(xué)生在操作中學(xué)習(xí)，能夠有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度、引導(dǎo)學(xué)生的實驗探究，逐步加深他們對時間單位的理解和運(yùn)用。學(xué)生借助生活元素開展實驗探究，能在生活背景中更好地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識，使學(xué)生深刻理解抽象的數(shù)學(xué)知識。五、創(chuàng)設(shè)游戲情境，激發(fā)興趣小學(xué)階段的學(xué)生普遍具有活潑好動的特點。教師需要創(chuàng)設(shè)游戲情境，將抽象的數(shù)學(xué)知識轉(zhuǎn)化為游戲活動，從而讓學(xué)生樂于參加實驗活動。以“確定位置”的教學(xué)為例。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，教師可以設(shè)置以下實驗。在學(xué)生學(xué)習(xí)東偏南、南偏東、西偏南、南偏西、東偏北、北偏東、西偏北、北偏西8個方向后，教師可以在校內(nèi)設(shè)置一個尋寶的游戲情境，并將學(xué)生分為4到5組。教師先將“寶藏”放在校園的某處，并標(biāo)記好組號，打印一張校園平面圖給每個小組，同時設(shè)置3個集合點來確定位置，以所學(xué)知識確定路線，如由學(xué)校大門出發(fā)沿正東方向走50m，并向南偏西走30m到達(dá)A集合點。教師引導(dǎo)學(xué)生到達(dá)寶藏處，并找到有本組號的“寶藏”，從而使他們更好地理解現(xiàn)實中的方向與位置。在實驗中，教師可以創(chuàng)設(shè)游戲情境，將數(shù)學(xué)知識與現(xiàn)實相結(jié)合，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高課堂教學(xué)效率的同時，讓學(xué)生在玩中學(xué)，在玩中收獲知識，實現(xiàn)快樂成長。六、巧用實驗器材，提升效果實驗器材在實驗中具有至關(guān)重要的作用。正確使用實驗器材可以快速、準(zhǔn)確地獲取實驗結(jié)果。對此，教師需要培養(yǎng)學(xué)生正確使用實驗器材的習(xí)慣與能力。以“測量圓的周長”為例。為了能讓學(xué)生學(xué)會正確選用實驗器材，獲取正確的實驗結(jié)果，教師需要提供器材棉線、直尺、卷尺，讓學(xué)生選擇來測量圓的周長，有的同學(xué)選擇棉線、直尺，有的同學(xué)選擇卷尺，而有的同學(xué)只用直尺。其中，只用直尺的同學(xué)無法測出正確的周長。這時，教師需要及時指出學(xué)生的不足，并向?qū)W生解釋為什么不能用直尺測量圓的周長，引導(dǎo)學(xué)生使用棉線或卷尺測量圓的周長。為了使學(xué)生在后續(xù)的實驗中選擇合適的實驗器材，教師需要培養(yǎng)學(xué)生巧用實驗器材的能力，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生在節(jié)省實驗時間的同時，有效增強(qiáng)實驗效果。七、走出教室，學(xué)以致用數(shù)學(xué)學(xué)科與生活的聯(lián)系密切，現(xiàn)實生活中處處蘊(yùn)含著數(shù)學(xué)知識。在開展數(shù)學(xué)實驗過程中，學(xué)生會將所學(xué)知識與生活實際相結(jié)合，通過探究自然事物，尋找其中數(shù)學(xué)知識，鞏固所學(xué)知識。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生走出課堂。在進(jìn)行實踐實驗課程的同時，讓學(xué)生得到放松，減少學(xué)習(xí)壓力。以“樹葉中的比”的教學(xué)為例。為了讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)在自然事物中尋找存在的數(shù)學(xué)知識，教師可以設(shè)計如下實驗。首先，學(xué)生分為5個小組，每小組成員在學(xué)校內(nèi)采集不同的樹葉，每種10片，用尺子測量樹葉的長和寬。然后，學(xué)生將測量結(jié)果填寫在表格中。學(xué)生填寫的表格如表2所示。學(xué)生將實驗測量結(jié)果與樹葉形狀對比，聯(lián)系兩者之間的關(guān)系，探究其中所蘊(yùn)含的規(guī)律，如長寬比越大的樹葉比較細(xì)長，而長寬比小的樹葉較圓。教師讓學(xué)生分享各組所計算出的不同種樹葉的長寬比，并交流這樹葉長寬比值與樹葉形狀之間的規(guī)律。如當(dāng)長寬比大于1時，樹葉是隨著比值增大而越來越長的；當(dāng)比值小于1時，隨著比值的變小樹葉就隨之越來越寬；當(dāng)比值越接近1，樹葉就越圓。教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價，學(xué)生對自己探究出來的長寬比與樹葉形狀之間的關(guān)系進(jìn)行反思和進(jìn)一步完善。本實驗通過計算樹葉的比值逐步深入，讓學(xué)生將所學(xué)知識點與自然事物相聯(lián)系，并在親身實踐中鞏固所學(xué)知識，學(xué)會如何應(yīng)用。學(xué)生走出課堂，親身實