“數字化學習”：讓鄉村兒童與“數學實驗”深層次接觸

吉梨炎

摘 要：“數學實驗”是學生進行探究性學習的一種有效方式。由于各種因素的制約，在鄉村小學的日常教學中開展得并不充分。以數字化的方式展開小學數學實驗教學，有其特殊的價值和意義。有別于一般常規的數學實驗課堂，“數字化學習”下小學數學實驗教學的實施也有著獨特的路徑和策略。

關鍵詞：數字化學習;鄉村;小學數學實驗

【中圖分類號】G【文獻標識碼】B【文章編號】1008-1216（2019）01B-0011-03

小學數學實驗，是指小學生借助于一定的物質儀器或技術手段，在數學思想和數學理論的指導下，通過對實驗素材進行數學化的操作來學（理解）數學、用（解釋）數學或做（建構）數學的一類數學學習活動，旨在引導學生進行操作、觀察、分析、猜想和推理等數學活動，在經歷數學知識的“再創造”與“再發現”的過程中，讓學生親身體驗數學、理解數學。隨著信息技術的發展和進步，數字化學習的內涵和實踐得到了豐富和發展。數字化學習和實驗教學的相遇使鄉村小學的數學教育教學悄然發生著變化。

一、鄉村小學數學實驗教學的現狀及分析

對我校數學教師進行的問卷調查的結果顯示，數學實驗教學在日常教學中所占比重較小。有超九成的教師認為，開展數字化學習和小學數學實驗很有意義，但在教學中經常開展數字化學習和數學實驗的卻不足二成。現有的數學實驗資源不夠豐富，數學教材中關于數學實驗的內容不夠明晰，教師需要花費較多時間進行數學實驗的整體設計。數學實驗材料還不能滿足數學實驗教學需求，數學實驗材料會根據實驗對象、實驗操作主體、實驗目標的不同，具備不同“個性”，準備實驗器材和活動資源需要耗費大量的精力和財力。

數字化學習應該是一種多元化的學習方式。數字化學習不是單一地對數字化知識信息的學習，更多的是基于互聯網的學習，是在互聯網條件下學生自主進行的學習。在數字化學習中，知識信息是以數字為媒介的，可以是圖像、聲音、視頻、文字等多樣化的形式。這就為數學實驗提供了豐富的實驗資源和材料;通過多樣的終端電子設備（手機、平板、電腦等）可以實現在線互動學習，這又可以幫助教師有效引導實驗教學過程;網絡下的大數據可以為實驗交流、評價提供翔實的數據支撐。

由此可以發現：數字化教學給鄉村小學數學實驗教學帶來了新的實踐形式，與傳統數學實驗相比有著相融互補之處。以數字化的方式展開小學數學實驗教學，有其存在的價值和意義。

二、數字化學習在鄉村小學數學實驗教學中的價值體現

（一）多維發展，關注教學過程中學生積極情感的培養

數字化學習方式新穎，學習內容豐富，信息技術媒體的存在使學生可以學到課本以外的更多更新的東西，開闊視野，豐富知識。數字化學習下的數學實驗一改往日數學學習中枯燥的一面，讓學生動手進行實驗操作，在做中學數學。在《圓的周長》一課教學中，在學生了解圓周率的歷史環節中，教師通過技術手段將歷史以可操作動畫的形式展現，讓學生經歷簡單的割圓過程。與傳統的文字閱讀了解相比，學生的思維參與度大大提高了，對于割圓術、圓周率的歷史有更深刻的理解，也會產生更多進一步探求的渴望。

（二）相融互補，關注數字化實驗在實驗過程中功能的應用

《中小學教師信息技術應用能力標準（試行）》將教師信息技術應用能力標準劃分為“應用信息技術優化課堂教學”和“應用信息技術轉變學習方式”兩個層次。數字化學習下數學實驗課堂教學可以得到優化，數字化模擬實驗在大學中開展較多，在小學數學實驗教學中也可以發揮其應有的功能。

對圓的周長與直徑的關系（圓周率）以數學實驗的方式進行研究 ，經歷“觀察、提出猜想”后，圍繞目標進行“實驗設計”，緊接著通過小組合作測量圓片的周長并計算，初步“驗證猜想”。接著采用電腦進行數字化模擬實驗精確測量出圓的周長、直徑并計算驗證，“進一步驗證猜想”從而“得出結論”。這里的數字化模擬實驗很好地控制和彌補了常規實物操作實驗中出現的實驗誤差問題以及實物操作難度大、費時間的問題。常規數學實驗和數字化數學實驗相輔相成，擴大了小學數學實驗的可認知范圍，較大幅度地提高了小學數學實驗的效率。

（三）面向全體，關注數字化環境下數學實驗“大數據”的分析

信息技術支持下的數字化小學數學實驗教學中，通過各方的互動，教師很容易掌握現場學情的“大數據”，且能做到“無死角”“不摻假”，通過對教學過程中產生的各種“大數據”的恰當處理，數據化地引導整個實驗教學過程，及時作出反饋和評價。這是傳統手段所無法達成的。

在本節課教學中，學生測量實物圓片的數據和進行實驗驗證的數據通過網絡實時傳輸匯總到了教師的終端，大家可以從匯總數據的比較中發現不同圓的周長都是其直徑的3倍多一些，之前的猜想得到初步驗證。緊接著通過對全班數據按照圓的（直徑）大小進行分類，生成新的匯總數據，通過數學化的數據分析發現實驗誤差，對于實驗操作過程的規范性作出要求。

數字化數學實驗的強交互性和數據的實時傳輸可以讓教師及時關注到每個孩子在學習過程中的情況。對課堂中生成的“大數據”合理篩選形成面向全體學生的生成性學習資源。與以往的常規數學教學課堂相比，更加有利于關注全體學生的個體學情，利于學生對于實驗過程和結果進行數學化的表達。學習過程中的反饋和評價也更具針對性和實效性。

三、數字化學習在鄉村小學數學實驗教學中的實施建議

（一）關于數字化學習下小學數學實驗內容的選擇

1.需要動態呈現運動或變化過程中的數學實驗問題。

在小學階段，這類問題主要集中在“圖形與幾何”領域，圖形的變換中經常出現，例如在教學《圓的周長》一課中，其用滾圓法或繞線法測量圓的周長過程就適合以數字化方式進行實驗操作過程的展現。

2.需要大數據支持和分析的數學實驗問題。

此類問題在“統計與概率”領域較為集中，數字化學習的強交互性決定了它在數據收集與分析方面的絕對優勢，具體案例在之前的分析中已有提及。

3.需要精確數據的數學實驗問題。

在實驗教學中，總會遇到一些對于實驗材料、實驗過程有特殊要求的情況，傳統實驗無法達到和滿足，可以用數字化手段加以實現。比如，在圓周率的探索過程中用電腦模擬實驗有效控制實驗數據的誤差，順利找到圓周率，這對于實物操作實驗來說是難以實現的。

（二）關于數字化學習下小學數學實驗教學的設計

小學數學實驗教學進入數字化學習環境后，由于面臨技術和環境的重大改變，學與教的互動、“反饋—修正”的不斷循環，使教學設計具有更強的開放性和動態性。因此，數字化學習下的小學數學實驗教學設計，需要教師系統地分析教學中的問題和學生需求，選擇學習環境與技術工具，進行完整的教學活動設計。此外，實驗方式也應該是多樣化的，動手操作、演繹推理、模擬實驗等不同方式根據實際情況靈活選擇。

（三）關于數字化學習下小學數學實驗教學的過程

數學實驗的一般過程為：提出問題—大膽猜想—動手實驗—驗證結果—拓展應用。整個數學實驗的教學過程應凸顯小學數學實驗的特征，即“鮮明的實驗目標”“合理的實驗設計”“物化的實驗工具”“數學化的實驗分析”和“科學的實驗結論”。讓孩子經歷完整的學習活動過程，增強實驗過程的體驗性，增加學生思維的參與度，切實積累數學實驗的活動經驗，提升學生的數學素養。

總之，數字化學習下的數學實驗教學，有利于實現一種既能充分發揮教師主導作用又能突出體現學生主體地位的，以“自主、探究、合作”為特征的新型教與學方式，從而，把學生的主動性、積極性、創造性較充分地發揮出來，使傳統的課堂教學結構發生根本性變革——由“以教師為中心”的教學結構轉變為“主導—主體相結合”的教學結構。當然，這也需要教師具備相關的知識和技能，掌握信息技術相關知識、制作課件的知識、開發設計課程方面的知識、課堂管理的知識等。 我們也需要進一步去思考通過怎樣的路徑與方法將數字化學習與小學數學實驗教學深層次融合，實現更有效的深度學習。

參考文獻：

[1]王嵐.“做中學”中做“數學”——小學數學實驗教學的實施策略[J].上海教育科研，2015，（6）.

[2]潘小福.數字化學習的區域探索[J].上海教育科研，2016，（11）.