从创客教育的视角探寻小学数学实验教学路径

    陈天

    摘? 要 从创客教育的理念出发，分析小学数学实验教学的价值，反思小学数学实验教学存在的问题，提出小学数学实验教学的改进路径，希望对提高小学数学实验教学质量具有借鉴意义。

    关键词 创客教育;小学数学;数学实验;交互式电子白板

    中图分类号：G623.5? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2020）01-0098-03

    1 前言

    创客教育（Maker Education）是在融合体验教育、项目学习法、创新教育、DIY理念的基础上，以学生为中心，与实践相结合的新型教育理念[1]。创客教育自诞生之日起就受到世界各国教育界的极大推崇，目前，北京大学、山东科技大学等多所高校建立起较为完备的创客空间，并定期开展创意分享、产品设计和创新创业培训等活动。这些持续升温的创客活动虽然与高速发展的信息技术、互联网等新技术不无关系，但深究其原因，是创客教育所倡导的教育理念如体验教育、项目学习法、创新教育、DIY思想与我国新课程所倡导的以人为本的教育理念具有相通之处，是这些先进的教育理念对当今世界各国教育带来持续而深远的影响。

    2 创客教育理念助推学校实验教学模式变革

    下面先看一看创客教育所倡导的几种主要教育理念。

    项目学习法? 项目学习法就是学生在教师的指导下，在一定的时间和情境中，通过团队成员的协作努力完成一系列预定目标的教学方法。在这一过程中，学生全部或部分独立组织，通过分工与协作，研究问题、得出结论。在处理项目遇到困难时，他们往往通过学科研究手段如实验、分析、协作与共享等来完成。项目学习法虽然有很多灵活的方式，但仍然强调以学生为中心，强调学生在分工协作完成任务过程中大胆探索与独立发现。项目学习法是一种非常典型的以学生为中心的实用主义教学法，在数学探究实验过程中常常被使用，深受广大师生喜爱。

    创新教育? 我国在1998年正式提出创新教育这一理念，创客教育继承了创新教育的理念，用来培养学生的创新意识、创新思维以及创新能力。现代教育研究表明，学生的数学学习内容应当是现实的、富有挑战性的，好的数学学习过程应该是学生不断地进行猜想、尝试、发现、推理、验证的动态生成过程。因此，近年来新课程极力倡导数学操作实验教学这种新型教学方法，其目的就在于满足学生学习过程中的动手动脑之需，逐步提升学生的动手实践能力，培养学生的创新精神和创造能力，从而实现“人人学有用的数学，不同的人有不同的发展”的个性化创新人才培养目标。

    体验教育? 由于长期受应试教育思想的影响，我国教育培养的人才创新能力和动手能力普遍较弱，导致我国应对经济全球化所需高端创新人才极度匮乏。当创客精神、创客文化与教育相遇，创客教育便诞生了。创客教育强调体验教育的深度参与，继承了在实践中培养学生创新意识和实践能力的思想。可以说，创客教育巧妙融进创新教育、体验教育及建构主义的思想元素，契合了学生富有好奇心和创造力的天性，对创新人才的培养起到助推作用。

    DIY理念? DIY理念泛指不通过专家和专业人士的帮助，自己修理、改造、制造或创造一样东西的过程[2]。数学教学无论是获得某种数学理论，还是验证某种数学猜想、解决某种数学问题，往往都需要学生利用一些数学实验工具或学具，由学生独立操作或小组合作完成，以便再现数学发现过程，增强学生的获得感。这种既培养学生动手动脑能力，又崇尚精益求精、尚工重器的工匠精神，正是DIY理念的重要特征。事实上，很多创客都是从DIY爱好者逐步走上创客之路的。

    信息技术融合? 随着互联网的迅猛发展和3D打印技术、微控制器等开源硬件平台的日益成熟，创客教育正在掀起一股席卷全球的教育变革浪潮[3]。创客教育作为新兴的教育理念，越来越依赖于现代科技的发展，日新月异的现代科学技术为创客教育提供了丰富的知识储备与技术支撑，而创客教育所推崇的创客文化也正是现代教育所倡导的“要构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系”的有机组成部分，学习型社会对人才的迫切需求促进了创客教育的进一步发展。

    3 从创客视角审视小学数学实验教学的价值

    与实践对接? 数学实验是指为获得某种数学理论，检验某个数学猜想，解决某类问题，实验者运用一定的物质手段，在特定的实验环境下进行的探索、研究性的数学思维活动[4]。站在创客的视角来看数学实验教学，就是让儿童的数学思想与数学实践实现完美对接，让学生的学习过程成为一个生动活泼的、主动的和富有个性的过程。教育的本质在于参与，即充分调动学生的主体能动性，增强他们的合作、交流、参与意识，让更多的学生最大限度地参与教学活动，用自己的思维方式积极主动地建构知识。

    归纳与演绎交融? 数学是一门归纳与演绎交融的学科。数学实验构建了儿童“用手操作、动脑思考”的学习方式，在动手做的过程中，儿童才有足够的时间、空间和机会经历猜想、观察、实验、推理、验证等数学思维活动的全过程。在数学实验过程中，学生仿佛就是一个个小创客，各种猜想假设、奇思妙想在他们的头脑中萌生，各种演绎论证在小组合作交流中越辩越明……学生在实验中发现数学探索的奥秘，体会到收获知识的快乐，激活创造性思维。

    思维与创造共生? 数学实验不仅出现在现行的教材中，而且在学生生活中也客观存在着。在数学实验学习过程中，学生常常一边利用实物模型或数学教具进行实验，或通过计算机模拟、自我设计、動手制作，体验问题解决的过程，一边又积极主动地进行观察、分析、推理、抽象、概括等思维活动。因此，数学实验就是感性观察与理性思考并存、形象思维与抽象思维交织共生的创造性思维活动过程，学生在此过程中真真切切地深入领悟了“做中学、学中悟、悟中创”的数学学习奥秘。也难怪创客们说数学实验就是儿童数学创造性思维的孵化器。

    4 从创客教育的视角探寻小学数学实验教学的众创路径

    从“约”到“放”，敞露实验之趣? 有教育家曾说：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是个发明家、研究者、探索者。”因此，在实验教学过程中必须把学生作为认识和发展的主体，充分尊重他们的主体地位，唤醒他们的主体意识。如一位教师在教学“可能性”时，设计一个探究游戏：在一个纸箱中依次放入同样大小、颜色不同的红球五个、黄球三个、白球两个，分三组进行摸球比赛，判断哪组获胜的可能性大？為什么大？然后让学生进行游戏验证，进而引出要学习的内容。

    这样的教学设计，学生积极性非常高，思维也没有受到丝毫的约束，都乐于参与到游戏中来，不仅对可能性的大小有了初步的理解和认识，而且能自主设计游戏规则来改变可能性的大小，俨然成为一个数学意义上的创客，趣味横生。

    从“易”到“难”，呈现实验之理? 儿童在数学学习中常常会产生许多“迷思概念”，可以用数学实验的方法逐步点化儿童思维，使儿童思维敞亮。正如教育家杜威所说，最有效的教学方法就是让学生把自己的思想转化成实验，用实践活动来证明或表达自己的思想。而实际教学经验表明，学生对于实践动手类的活动兴致比较高，能调动他们的手、眼、脑等多种器官参与学习。如在教学“分数的基本性质”时，笔者设计了如下自主实验探究活动。

    1）给每个小组发三张同样大小的长方形纸，分工合作，分别折出它的1/2、2/4、4/8，同小组议一议：发现了什么？

    2）利用电子白板演示（三堆苹果，每堆12个），分别圈出它的1/3、2/6、4/12，观察比较：又发现了什么？

    3）全班交流，发现这种现象的规律。

    4）引导学生归纳、概括出分数的基本性质。

    5）让学生再举一些生活中的例子验证规律的普遍性。

    6）解决实际生活问题。

    从“易”到“难”、由此及彼的梯度呈现设计，让更多的学生主动参与到特定的数学探究活动中来，通过自己的操作、观察、猜测、推理、类比、归纳与交流等数学思维活动，发现分数的基本性质，加深对所学知识的理解，同时解开心中的疑惑，使学生由被动接受知识的容器变成主动建构知识的创客。

    从“外”到“内”，彰显实验之意? 创造性思维的特点是灵活、独特、新颖，而且人人都具有创造性思维。对于动作、形象思维占优势的小学生来说，他们最深刻的体验莫过于自己亲手实践过的东西。因此，能够让儿童外显的实践操作与内隐的数学思维有机结合起来，即让实验活动成为“外化”的思维活动，让思维训练成为“内化”的思维活动，方能彰显实验之意。

    如“圆的面积”一课，教师先让学生分小组动手操作，把一个圆等分成四份、八份，利用已有知识转化成一个近似的平行四边形，并根据平行四边形的面积公式推导出圆面积的计算公式。这时教师进一步启发诱导：如果把一个圆等分成16份、32份……，会发生什么变化？你能推导出圆面积计算公式吗？这不但向学生渗透了转化成长方形的极限的思想，而且诱发了学生的发散思维，想象出还可以把圆转化成三角形推导圆面积计算公式的思路。学习一些概念、公式、定理，不仅要让学生掌握它的结论，知道它的用途，理解其中的运算和推理技巧，还要让学生深刻理解这些定理、概念、公式的形成过程，加深对事物本质的理解，从而激发学生探索数学知识的奥妙，拓展学生的创新思维。

    因此，在平时的教学中要让学生把学习数学知识、动手操作实践和发展学生思维能力有机结合起来，要有目的、有计划地对学生进行想象思维、发散思维、联想思维、类比思维、逆向思维的训练，使学生不拘泥于现成的结论，善于应变，敢于创新，成为真正意义上的创客。

    从“低”到“高”，凸显信息技术价值? 目前，与课本完全配套使用的实验用具普遍偏少，农村中小学学生信息技术应用能力普遍偏低，而现代信息技术正深刻影响人们的学习、工作和生活方式，因此急需提高学生应用信息技术进行学习的能力。交互式电子白板集文本、声音、图形、图像、动画于一体，知识信息容量大，内容充实形象。对于一些实验器具较难准备的探究性、结论性实验活动，教师还可以借助交互式电子白板的虚拟实验，不但能检验实验结果的正确性，减少学生动手操作带来的误差，还能让学生感受到现代科技的神奇。同时，交互式电子白板还可以作为创客作品展示的平台，如果经常让学生借助交互式电子白板展示自己的思维成果，时间久了，不但能提高学生对信息技术的应用能力，而且能促进学生个性思维的发展。

    5 结语

    在创客教育开展得如火如荼的今天，教学要走出传统封闭的模式，向绚丽多彩的大千世界开放，鼓励学生走出狭隘的个人小天地，在生活中学习数学知识，在实践中锻炼、发展数学思维，提升学生的创新思维能力。

    参考文献

    [1]祝智庭，孙妍妍.创客教育：信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育，2015（1）：14-21.

    [2]李建忠，赵国贞，邢存恩，等.基于创新型人才培养的采矿专业DIY模型教学实践[J].教育教学论坛，2017（49）：200-202.

    [3]裴卓云，李泽瑜，王海兰.国内创客教育文献综述[J].西部素质教育，2017（12）：189-190.

    [4]刘菲.有效运用数学实验解决数学思维瓶颈：一道试题中运用数学实验的可行性纪实[J].数学大世界，2017（6）：65，71.