基于学习科学的小学数学绘本游戏化教学
毛小园 丁丽
【摘 要】本文首先对游戏化教学和学习科学理论进行了概要性的梳理，进而讨论了开展基于学习科学的小学数学绘本游戏化教学的意义，然后就学校开展游戏化教学实践后总结提出的“读-问-思-辩-玩”的五环节教学模式进行了系统阐述，最后对基于该模式的学校实践应用效果和未来的研究方向进行了探讨。
【关键词】学习科学;小学数学;绘本教学;游戏化教学
【中图分类号】G434? 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384（2020）06-054-04
游戏化教学是将教育游戏融入课程教学和自主学习活动，让学生在愉悦的学习体验中，获得知识、技能并培养正确态度的过程。在中小学教学实践中，游戏化教学已经成为一种重要的教学方式。游戏化教学的常见形式有两种：一种是将教育游戏引入课堂，作为课堂的一个教学环节;另一种则是通过游戏元素、游戏规则和游戏机制的引入，改造课堂教学的活动、评价，让课堂具有游戏性。通过游戏化教学能够为学生营造可自主探究的开放空间，有效支持学生的情境学习活动。游戏中的学生可以即时地将所学知识应用于“改造游戏世界”，增强了学生的存在感和自我价值实现的愉悦感，促进了有意义学习的发生。
任何关于学习的研究都无法回避“学习是如何发生的”和“如何促进学习”两个问题[1]。学习科学源于早期认知科学对人类学习问题的研究，学习科学是融合神经生物学、心理学、计算科学和教育学等学科的交叉学科，是连接脑科学研究和课堂教学实践的桥梁。学习科学的研究内容和研究方法为游戏化学习研究提供了新的研究视角，对开展基于脑机制的游戏化学习研究具有重要的启发意义。学校从学习科学的视角出发，开展了应用数学绘本的小学数学游戏化教学实践，充分发挥绘本的故事性特点，使单调、枯燥的数学知识变得更具趣味性、更形象化和生活化，有效提高了小学生学习数学的积极性，并在实践应用过程中逐渐提炼出小学数学绘本游戏化教学模式。
小学数学绘本游戏化教学模式
学习科学理论指出，深度学习的发生源自学生的主动建构。知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境，即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得[2]。在应用绘本的小学数学游戏化教学实践中，我们总结提出了“读-问-思-辩-玩”的5环节教学模式，能够为學生的主动建构提供完整的“情境”，支持学生的主动有意义建构。
1.读
情境创设有几种常见方式：一种是通过教师的语言描述，让学生进行模拟想象;一种是通过媒体技术手段，为学生呈现视频、图片等来创设情境;一种是直接让学生参与到真实的场景中。在小学的数学课堂中，我们探索使用绘本作为情境创设的工具，让学生通过阅读绘本进入情境。同时，创新的教学模式强调学科的整合，数学课堂不仅是思维的课堂，也应该是语言的课堂、艺术的课堂。借助故事化的绘本，学生在教师的指引下，进行以发现数学问题为目标的绘本阅读，以发现问题作为有效建构的起点。
如在“24小时计时法”的课堂上，教师基于绘本，带领学生阅读观察生活中应用24小时计时法的丰富案例，并且通过一个想象的“森林部落”的场景，激发学生探索解决“森林部落”中一系列任务的兴趣。
2.问
“问”是主动提问。学生主动提出自己通过阅读绘本发现的数学问题，对问题的描述是解决问题的起点，同时问题的描述本身对于学生的逻辑思考能力和表达能力的培养也具有十分显著的积极意义。
在本模式中，我们提出了“个体问”“小组问”的形式，学生首先提出自己的问题，然后在小组内进行基本的讨论，明确小组要集中解决的一个问题。小组内相互提问的过程，是学生思维协作的过程，也是学生的“会话”过程。通过“个体问”“小组问”的方式，全班提出具有代表性的数学问题，教师和学生共同进行问题的分类，确定本节课重点解决的问题。
如在“三角形的周长”一节中，学生阅读绘本后发现了“一条连接花园两个顶端的小路将花园隔出两块区域，那么两块区域的周长是否一定相等”的问题，该问题可抽象描述“以任意一条线连接一个长方形的对角顶点，那么以这条线分开的两个不规则图形的周长是否一定相等”的问题。
3.思
数学是思维体操。“思”是“思考”，本模式中的“思”是“个体思考”和“集体思考”的融合，学生的思考是有指向性、有步骤和基于已有知识经验的思考。
教师在教学过程中，秉承“意义建构”需要学生将新知识与已有知识建立联系的原则，引导学生进行前述知识的回顾，不断抽取问题解决的线索，为学生的思考奠基。在前述的“三角形的周长”一节中，针对学生通过阅读发现的问题，教师引导学生进行思考，这里帮助思考的知识基础是对周长的认识，“平面上封闭图形一周的长度，就是它的周长”，那么在上述问题中，这条任意的线分开的两个区域的周长如何计算呢？学生在老师的引导下一步步思考推演。
4.辩
辩是“辩论”和“辩证”。辩论是学生根据问题提出自己的思考结果，并通过讨论得出结论。辩证是学生对自己得出的结论进行论证、评价和反思性思考。
在本模式中，针对课堂中学生的问题，教师引导和鼓励学生提出不同的见解，进行“辩论”，学生以个人和小组为单位提出自己的见解之后，还需进行“辩证”，学生为自己的观点和结论的正确性提供证据，让学生就数学问题进行有逻辑的表达。这种表达，一方面提升了学生的数学思维，另一方面对于学生的语言表达能力也有显著提升。
如在“三角形的周长”这节课中，教师带领学生进行了有序的思考之后，放手让学生进行小组辩论，共享交流自己的思考，那么学生就开始了辩论的环节。小组讨论后，不仅要形成一个讨论结果，还需要清楚地表达小组内部形成这个讨论结果的依据是什么，有的学生也会借助绳子进行测量，以测量结果来证明自己的结论。
5.玩
游戏化教学中，“玩”是一种手段也是一种目的。玩的手段性，体现在通过“玩游戏”“玩表演”“玩教具”等，达到对学生的兴趣激发、思维提升和能力发展，促进学生的“有意义建构”。玩的目的性体现在，一方面玩的“游戏”通常能够为学生创设一个“虚拟的任务”，学生为完成虚拟的任务，能够真实地运用新学习到的知识、技能和方法，不断地尝试和探索反思，将所学的知识内化为自己的能力，即“玩”是应用，是课堂学习的目的;另一方面，“玩”是一种课堂体验，玩是一种愉快的学习体验，是学生和教师在课堂中共同表现出来的“游戏精神”。
在实践中，我们重点将数学课堂中的巩固练习环节转换成学生更有兴趣的游戏形式，形成了活动类游戏、表演类游戏、教具类游戏和规则类游戏。
如学习“万以内的数的大小比较”时，教师引入了“比大小”的卡牌游戏[3]，将万以内数的大小比较转化为学生进行游戏的规则，卡牌游戏也按照难度不同，分为不同等级的三个关卡，第一关让学生首先按照顺序抽取卡牌，依次按照从高位向低位放置后组成数字;第二关，让学生抽取三张卡片，进行自主的顺序排列后组成数字;第三关，学生轮流先后抽取三张卡片，自主决定数字放在哪个数位来组成数字。该游戏中的思维性不断提升，第一关学生是“碰运气”，组成的数字大小完全取决于抽到的卡牌，只是在最终的比较环节应用了本节课所学的知识。第二关学生可以根据抽取的卡牌，先进行自主排列，以获得能够组合出的最大数字，在排列的过程中已经在运用本节课所学的知识。第三关学生在抽取到一张卡片之后，不仅需要灵活使用规则，最重要的是学生还需要进行“博弈”，如一方学生先抽取卡片，第一张抽取了一张7的卡牌，是放在最高位，還是放在中间的位置？在课堂实际中，观察到有约60%的学生会选择放置在最高位上，约40%的学生选择放在十位上。学生在这种情境中，发展出了对于随机的基本认识，还有“博弈”的高阶能力。
小学数学绘本游戏化教学的应用探讨
在小学数学绘本游戏化教学中，教师借助绘本为学生呈现“阅读”材料。学生通过愉快的“读”，进入形象生动的情境，体会生活中丰富的数学知识，发现情境中预设的问题。通过“问”“思”“辩”的过程，加深了学生对于数学问题的思考，通过协作和会话，推动意义建构过程的发生。通过学生的“玩”，为学生在知识学习后，提供了即时的知识应用场景。同时，“玩”也变成教师和学生共同追求的一种精神，“玩”是师生共同的情感体验、共同的思维碰撞和共同的实践追求。
学校开展了该模型的准实验研究，选择了两个期末成绩无显著差异的班级作为实验班和对照班。经过一个学期的实践，在学期后的期末测试中，实验班学生的数学成绩平均分提升6.5分，显著高于对照班。同时通过质性研究发现，学生对于数学课的学习兴趣也有了显著提升，学生认为数学变得好“玩”，有的学生说：“我们的数学课很有意思，我们不仅阅读绘本，进行辩论讨论，我们还能够在课上玩很多有趣的游戏，要是其他学科也能够这样学习就好了。”
同时，我们也发现基于绘本的小学数学游戏化教学模式的应用对于教师的教学能力提升起到了积极的促进作用。教师在模式研究和实践教学中，感受到了学生对于课堂的热爱、对于学习的渴望、对于数学的兴趣，从而也更加积极主动地投入到教学创新研究和实践中去。当然，本模式的应用还处于初期的探索阶段，对学生长期的数学思维培养和学习兴趣提升的价值，还需要长期的跟踪研究和数据调研分析，我们将对该模式的研究深入下去，以更好地促进学校的教学改革创新，并为学习科学的应用研究和游戏化学习的实践研究，提供一定的理论和实践参考。
参考文献
[1]
尚俊杰， 裴蕾丝. 发展学习科学若干重要问题的思考[J]. 现代教育技术，2018， v.28;No.201（01）： 13-19.
[2]陈捷. 《Intel未来教育》教师培训教材之建构主义思想[J]. 中国电化教育， 2001（7）： 43-45.
[3]尚俊杰，蒋宇. 游戏化学习：让学习更科学、更快乐、更有效[J]. 人民教育， 2018， No.790（Z2）： 106-108.
