基于創客教育理念的數學實驗教學探究

劉泉山

摘? 要 從創客教育的理念出發，深度分析當下數學實驗教學中存在的問題，提出數學實驗教學應達到的四重境界和改進的路徑，對推進數學實驗課堂教學改革具有積極的意義。

關鍵詞 創客教育;數學實驗;創新思維;核心素養

中圖分類號：G623.5? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）03-0118-03

0 前言

創客泛指那些富有創意、樂于分享，努力把各種創意變成現實的人。隨之興起的創客教育正源于近年來創客運動在世界各國教育領域的實踐與探索，創客和創客教育追求的核心精神便是創新、實踐與分享。因此，創客教育自誕生之日起就受到世界各國教育研究者的廣泛關注與重視。創客教育受到人們熱烈追捧的原因還在于其“基于問題出發的STEM項目學習”理念和日新月異的現代信息技術以及世界各國對創新人才的需求。

目前，我國中小學數學實驗課堂教學方法較為單一，且過度強調實驗過程的完整性、科學性和知識性，忽視了學生創新精神和操作能力以及人文素養的培養。現代數學觀認為：“數學實驗過程是一個不斷地猜想、嘗試、計算、推理或證偽的動態生長過程。”[1]因此，將創客教育的理念與手段有機融入數學實驗教學之中，使得學生整個實驗學習過程更加靈動，意蘊更加豐滿而深刻。這不僅為學生學習數學拓寬了空間，滿足了學生的成長之需，也為數學實驗課堂教學改革提供了一條嶄新的路徑。

1 用創客教育的精神反思數學實驗教學存在的問題

創客精神是什么？是對創新的渴望，把想法變成現實的激情，精雕細琢的匠心，開源分享的能力與包容心。簡單來說，創客精神就是要懷揣激情去創造一個物品并與他人分享。當用創客理念、精神和方法反思數學實驗教學時可以發現諸多問題。

“做實驗”簡化為“講實驗”? 在實驗教學過程中，有些教師為了減少準備實驗器材和學具的麻煩，經常會滋生“做實驗”不如“講實驗”、“講實驗”不如“背實驗結果”的念頭，把數學實驗教學課蜻蜓點水般一帶而過，或者把豐富生動的做實驗簡化為說實驗、講實驗或者觀看實驗視頻，致使實驗教學往往停留在低層次的演示實驗或虛擬實驗層面，更談不上發揮學生的主觀能動性，嘗試讓學生自制實驗學具、自主設計實驗流程來驗證自己的猜想、假設。還有些教師在數學實驗過程中往往對學生的實驗操作過程展開提綱式精細化指導，明確規定學生先做什么，再做什么……實驗方法不能有絲毫的逾越。這樣的實驗教學缺少了學生這個創客對實驗成功的渴望，缺少了學生把奇思妙想變成現實的激情，更缺少了調動學生多種感官來增強他們的感性認識的實驗意義。

重結果，輕視實驗過程? 在數學實驗教學過程中，有些教師為追求實驗結果完美，課堂上往往統一要求，大部分學生只是循規蹈矩地按照教師所提供的材料、方法、步驟進行程式化的實驗，或者機械地重復實驗過程，甚至有些教師為了追求實驗過程的順暢而對實驗步驟、實驗結果進行過度預設，致使數學實驗過程平淡無奇。數學實驗教學過程如果沒有學生的獨立思考和學生發揮想象力、創造力的空間，缺少讓學生真正經歷數學實驗的生發、生長、生成的過程，也就真正缺少了讓學生成為小小創客的平臺，這樣的實驗教學即使再完美，也不過是應試教育的犧牲品而已。

重操作，輕視思維訓練? 在數學實驗教學過程中，有些教師沒有遵循科學的實驗方法，沒有讓更多的學生去經歷觀察、實驗、猜測、演算、推理、驗證等科學研究的歷程。在數學實驗教學的創客探究活動中，實驗過程是學生獲取數學知識的平臺和載體，思維訓練是實驗教學的靈魂和歸宿，要防止學生淪落為數學實驗步驟的機械的操作工和數學預設實驗結果的簡單重復者。因為掌握數學思想、方法可以使學生受益終生，所以教師要把自己的學生當作一個個小小的創客，讓他們親身經歷操作、觀察、發現、合作、交流、分享成功的過程，讓他們切實感受創意思維課堂的魅力。

2 創客教育理念下數學實驗教學應達到的四重境界

積極思考、動手實踐、合作探究、樂于分享、敢于創新等，都是創客學習的重要方式。數學教學研究也表明，同樣的教學內容，學生往往更喜歡通過數一數、畫一畫、擺一擺、比一比、想一想、說一說等一系列直觀性的動手動腦操作活動來獲取答案。數學實驗教學的初衷與創客教育的理念可以說不謀而合，應著重在以下四個方面促進學生素養的發展。

讓學生學會實踐? 數學是一門邏輯性、抽象性、探究性極強的學科，數學實驗的目的也不是讓學生簡單地、被動地重復數學概念和結論，實踐性教學對于小學生的實驗探究和創客教育來說是非常重要的。因此，實驗材料的準備、實驗情境的創設、實驗問題的自主發現與提出、實驗過程的設計等既要做到新穎活潑、富有探究性，又要為學生提供廣泛的自主參與機會，讓學生在數學實驗中學會操作，使學生的動手能力得到有效提高。

讓學生學會思維? 思維是數學的核心，在數學實驗過程中主要表現為會觀察、比較、猜想、分合、抽象和概括等。因此，數學實驗過程不能簡單地理解為引導學生動手做，更要關注學生的思維狀態，引導他們深思熟慮。要啟發學生深度思維，關鍵就在于淺入深出、環環相扣地設計探究問題，喚起各種知識間的內在聯系，利用這些問題因勢利導地啟發學生提出問題、提出假設與猜想，從而激活學生的內驅力，深化學生的思維，引領學生通過自主實驗或有創意的探究來實現知識的內化和意義建構。

讓學生學會創造? 創新能力，即學生能夠創造性地發現問題、提出問題及創造性地解決問題的能力[2]。實踐證明，學生的創新能力、創新意識和實踐能力的培養應貫穿于整個實驗教學過程之中，教師可根據教學需要，引導和啟發學生通過小組合作或獨立思考自主設計實驗方案，大膽猜想實驗結論，并選擇合適的實驗材料積極探究、驗證和修正結論，從而培養他們勤于思考、敢于質疑、樂于探究的創新精神和實踐能力。

讓學生學會共享? 與他人分享、共享自己的思想、方法和創新成果，既是創客教育所秉持的教育理念，也是新課程改革所倡導的育人理念，有異曲同工之妙。在數學實驗教學過程中，教師同樣要教育學生學會與他人分享、共享自己的實驗方案、實驗方法和實驗結論等成果，這不僅是社會發展的需要，更是一種學習的美德和能力。

3 創客教育理念引領下的數學實驗教學路徑

從學生的發現和需要出發? 蘇霍姆林斯基指出：“在兒童的心靈深處，有一種特別強烈的需求，就是希望自己是一個發現者、研究者、探索者。”[3]數學實驗的目的不僅是讓學生親歷實驗過程，獲取知識和技能，更重要的是讓學生通過動手實驗，增加發現、提出和解決有探究價值問題的機會，讓學生在實驗過程中不斷積淀數學基本活動經驗，形成數學基本思想和方法，培養腳踏實地、樂于探索的科學態度和敢于創新的意識，從而有效推進數學素養的落實，這正是數學實驗教學和創客教育獨特的育人價值所在。

學生在實驗學習過程中往往會產生各種各樣的心理需求，這種需求也會貫穿于學生的整個實驗探究過程，時而急、時而緩，時而隱、時而現。因此，教師要從學生全面發展的需要出發，及時發現并根據學生的這種心理需求組織實驗教學，積極鼓勵學生發現、探究與質疑，以利于在知識的建構中形成能力、發展能力。

從學生的理解和生成出發? 教學過程是師生交往、共同發展的互動過程。數學實驗教師要深入挖掘教材，精心設計實驗過程，讓學生通過觀察、猜測、驗證、推理、交流、質疑、總結等思維活動，感悟知識的生成和應用過程，從而加深對實驗過程和結果的理解深度。實驗結果的生成性往往依賴于具體的情境，伴隨著課堂各要素相互聯系、相互作用而產生或表現出來，并發揮影響或消失。因此，在數學實驗教學過程中，教師要借助現代信息技術的強大優勢或虛擬實驗的特殊效果，面向全體學生創設富有探究性、挑戰性的問題情境，調動一切積極因素，促使他們用自己的力量去完成實驗探究過程。

師生在實驗過程中有時還會不斷出現不同的見解、獨特的思路，甚至是錯誤的實驗結論，這種生成性的教學資源是千差萬別的，有時甚至是難以預設和預見的。遇到這種情況，教師要認真傾聽學生的心聲，鼓勵學生從不同的角度對實驗過程和結果提出不同意見，并適時加以引導和點撥，以促進學生求異思維的健康發展。

從學生的成長與體驗出發? 很多學生總覺得數學實驗教學枯燥乏味，覺得實驗教學就是教師示范，學生循規蹈矩走流程，或者重復某個數學結論、概念、判斷等的推理過程而已，毫無實際意義。究其原因，主要是教材和數學實驗課堂教學與學生的生活實際脫離，教師又過于強調實驗過程的完整性和實驗結果的正確性，忽略了實驗教學的本質——讓盡可能多的學生去經歷觀察、實驗、猜測、計算、推理、驗證等科學研究的歷程。

事實上，數學來源于生活，又運用于生活。因此，在數學實驗教學中，教師應從學生的成長與體驗的角度出發，深入挖掘學生感興趣的實驗素材，善于從學生熟知的生活情境中抽象出數學實驗的問題，并創造性地使用教材進行生活化的數學實驗教學，要借助現代教育技術的優勢，以豐富多彩的形式展現給學生，讓學生在身臨其境的探究中成功感受到自己就是一個發現者、研究者、探索者，從而不斷積累數學基本活動經驗，形成科學思考和解決數學問題的思想、方法。

從學生創新精神和實踐能力的培養出發? 核心素養的提法最早見諸2002年3月歐盟一個研究小組發布的研究報告——《知識經濟時代的核心素養》中，隨后世界各國都從不同的角度給予解讀。我國學者通過大量的調查研究后指出，核心素養是學生在接受相應學段的教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力[4]。傳統的數學課堂教學歷來把使學生獲得穩定的知識技能、良好的觀念和品質作為課堂教學的重中之重來加以培養。對比我國與先進國家教育的差距，現在我國的課堂教學仍然有許多地方需要作出相應調整。比如，教師的角色應由課堂教學的主導者轉變成學生學習過程的引導者，積極提倡“合作交流、自主探究”的學習方式和個性化、碎片化的學習方式，鼓勵學生積極參與實驗探究并將實驗成果借助現代信息技術進行展示、交流與分享。因此，培養學生的創新精神和實踐能力，提高學生相應學段的核心素養，是新時代課堂教學改革的迫切需要。■

參考文獻

[1]王菊紅，張芳.創客教育理念在小學數學實驗教學中的應用[J].學苑教育，2019（5）：53，55.

[2]呂俊杰，劉文祥.中專數學教學中學生創新能力培養的實踐性探索[J].中國教育技術裝備，2010（35）：82-83.

[3]單小芳.節選文深度閱讀教學的點滴思考：以《林黛玉進賈府》為例[J].中學語文，2019（25）：73-75.

[4]林崇德.中國學生核心素養研究[J].心理與行為研究，

2017（2）：145-154.