游戲背后思考的力量

郭燕玲 黃家林

【摘 要】在常態(tài)化教學(xué)過程中，不僅要徹底改變“學(xué)”與“教”的關(guān)系，而且要擺脫接受式學(xué)習(xí)、機(jī)械訓(xùn)練等傳統(tǒng)教學(xué)方式，以學(xué)生的發(fā)展為本，游戲化、實(shí)驗(yàn)化的教與學(xué)方式無疑是較為有效的手段。把抽象的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容變成充滿趣味性的主題游戲與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在玩中學(xué)、做中悟，而且改變了教師課堂教學(xué)過于注重知識(shí)傳授的方式。從而使課堂向培養(yǎng)思維能力、學(xué)科核心素養(yǎng)、構(gòu)建新的實(shí)踐型學(xué)習(xí)與育人方式轉(zhuǎn)變。

【關(guān)鍵詞】跨學(xué)科融合 游戲化 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn) 思考力 核心素養(yǎng)

新課標(biāo)倡導(dǎo)游戲化、生活化、活動(dòng)化的“學(xué)”與“教”方式，給常態(tài)化課堂教學(xué)提出了要求，同時(shí)也指明了方向。對(duì)此，教師也有了新的思考：

問題1：面對(duì)小學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)抽象性的認(rèn)知困難，如何發(fā)揮游戲在數(shù)學(xué)教學(xué)和課程體系建設(shè)中的作用，落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)？

問題2：如何在常態(tài)化的教學(xué)中設(shè)計(jì)出符合小學(xué)生年齡特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓他們?cè)谡鎸?shí)的生活情境中經(jīng)歷學(xué)習(xí)的過程，真正感受到數(shù)學(xué)好玩、數(shù)學(xué)好用？

筆者從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了嘗試與探索。

一、游戲化學(xué)習(xí)“看見”思考的軌跡，“看見”思考的力量

以“小思考家”思維游戲課“提前計(jì)劃——尋寶探險(xiǎn)”的教學(xué)為例：

該課程以游戲“尋寶探險(xiǎn)”創(chuàng)設(shè)情境，通過“掌握規(guī)則—經(jīng)歷任務(wù)—規(guī)劃路線—利用資源—達(dá)成目標(biāo)（獲得寶藏）”等環(huán)節(jié)開展教學(xué)。

教學(xué)目標(biāo)：在經(jīng)歷任務(wù)、規(guī)劃路線、達(dá)成目標(biāo)的環(huán)節(jié)中，通過自主嘗試、主動(dòng)思考，總結(jié)概括問題解決的策略，培養(yǎng)學(xué)生有序思考、理性分析的思維能力，逐漸建構(gòu)問題解決的思維模型。

（一）利用智能課件“人機(jī)對(duì)話”，自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)思考

在學(xué)習(xí)游戲規(guī)則時(shí)，教師通過播放視頻、智能提問等方式讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)規(guī)則，并通過智能課件預(yù)設(shè)問題，在輔助加深對(duì)游戲規(guī)則理解的同時(shí)，引發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考。這不僅能幫助學(xué)生熟練運(yùn)用規(guī)則，開展游戲，還能讓課堂充滿趣味性、互動(dòng)性，最大限度地提高學(xué)生的專注力與參與度。

（二）經(jīng)歷任務(wù)將思維過程“可視化”，“看見”思考的軌跡

（1）角色扮演——經(jīng)歷任務(wù)過程：讓學(xué)生做游戲中的“尋寶奇兵”，學(xué)生仿佛身臨其境，充滿挑戰(zhàn)的激情和獲勝的欲望。

（2）規(guī)劃路線——“看見”思考的軌跡：通過動(dòng)畫分解游戲過程，展現(xiàn)出“尋寶奇兵”的尋寶路線，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)“尋寶奇兵”中尋找寶藏的過程就是我們的思考過程；尋寶路線就是我們的思考軌跡。

（三）有序思考獲得寶藏，“看見”思考的力量

通過學(xué)習(xí)思考法則“鋪路策略”幫助學(xué)生掌握正確的思考方法“明確目標(biāo)—找到所有完成任務(wù)的行動(dòng)路線—充分利用游戲資源—確定正確路線—獲得寶藏”。

思考法則：“鋪路策略”就像一個(gè)解決問題的思維模型，學(xué)生在游戲中不斷運(yùn)用，使其成為思考策略，再逐漸內(nèi)化，形成良好的思維習(xí)慣，在解決問題的過程中螺旋式上升最終形成思維品質(zhì)，使學(xué)生感受到思考的力量。

二、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)將抽象概念變成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，感受思考的力量

數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)化教學(xué)一直是數(shù)學(xué)教師不斷探索、創(chuàng)新的教學(xué)方式，在科技不斷發(fā)展的今天，尤其是信息技術(shù)課程的引入，使數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)化教學(xué)的實(shí)現(xiàn)通過跨學(xué)科融合有了新的探索。

以人教版數(shù)學(xué)教材中“相遇問題”和“追擊問題”的教學(xué)為例：

（一）與信息課程融合

將全班學(xué)生分成10個(gè)學(xué)習(xí)小組，并指定小組長(zhǎng)，具體要求：

（1）利用“機(jī)器人編程課程”完成“編程機(jī)器小車”的搭建。

（2）打開編程軟件完成兩個(gè)小車電機(jī)的速率、方向、時(shí)間、圈數(shù)的設(shè)定。先將兩個(gè)電機(jī)功率設(shè)置為100的最高轉(zhuǎn)速，方向設(shè)置為直行，時(shí)間設(shè)置為1秒，最后加一個(gè)停止。完成后，打開主控器，會(huì)看到小車用100的速度向前直行1秒后停止。兩個(gè)小車調(diào)試完以后放在旁邊備用。同時(shí)準(zhǔn)備一個(gè)大于2米的皮尺和計(jì)時(shí)秒表備用。

（二）以數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的形式開始“相遇”和“追擊”問題的教學(xué)

（1）首先教師要求各小組對(duì)小車的時(shí)速進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量，A小車在程序上設(shè)置30的轉(zhuǎn)速，方向設(shè)置為直行，時(shí)間為2秒；B小車在程序上設(shè)置20的轉(zhuǎn)速，方向設(shè)置為直行，時(shí)間為2秒。為了保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性，兩個(gè)小車分別測(cè)試3次，每次10秒鐘，用皮尺測(cè)量小車行進(jìn)的距離，計(jì)算得出A小車的平均時(shí)速為0.15米/秒，B小車的平均時(shí)速為0.1米/秒。

（2）探究相遇問題。

第一步：提出假設(shè)問題。

A小車從甲地開往乙地，B小車從乙地開往甲地，它們同時(shí)出發(fā)，A小車與B小車4秒后相遇，已知A小車的時(shí)速為0.15米/秒、B小車的時(shí)速為0.1米/秒，甲、乙兩地的距離是多少米？

第二步：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

兩個(gè)編程車分別放置在甲、乙兩地（先任意設(shè)定，距離大于1米），然后輸入指令讓兩輛小車相對(duì)行駛，4秒后兩輛小車同時(shí)停止，讓學(xué)生觀察并測(cè)量：①兩車行駛的距離；②兩車相距的距離。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：減去兩車相距的距離，得出兩地距離為1米。

再次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：在同一直線上設(shè)置甲、乙兩地，距離為1米。然后重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，4秒后兩車相遇。

第三步：反思思考——探究數(shù)學(xué)原理得出相遇問題計(jì)算公式。

通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生得出了以下結(jié)論和數(shù)據(jù)：兩輛小車相遇時(shí)，行走的距離之和就是兩地之間的距離。從而推導(dǎo)出相遇問題公式：速度之和×?xí)r間=兩地距離。

（3）探究追擊問題。

第一步：提出假設(shè)問題。

已知A小車的速度為0.15米/秒，B小車的速度為0.1米/秒，B小車從甲地出發(fā)，先行4秒后A小車從甲地出發(fā)，問幾秒后A小車可以追上B小車？

第二步：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

學(xué)生利用秒表計(jì)時(shí)，得出8秒后A小車追上B小車的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

第三步：探究數(shù)學(xué)原理得出追擊問題公式。

通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生很直觀地看到：A小車追上B小車時(shí)，兩車行進(jìn)的距離是不同的。

教師引導(dǎo)學(xué)生得出以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

①A小車用8秒的時(shí)間行駛了B小車“4秒+8秒”的路程。

②B小車先行的4秒路程就是A小車的追擊距離，從而推導(dǎo)出公式：追擊時(shí)間=。

只有所處的學(xué)習(xí)環(huán)境能提供恰如其分的挑戰(zhàn)，才能激勵(lì)學(xué)生探索、理解和不斷學(xué)習(xí)。通過信息課與數(shù)學(xué)課的融合，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)改變了數(shù)學(xué)課堂的教學(xué)形式，也改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，不僅極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還通過跨學(xué)科融合，全方位培養(yǎng)了學(xué)生的思考力和數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

三、主題活動(dòng)化學(xué)習(xí)讓思考有力量

以“小思考家”思維拓展課程項(xiàng)目“小齒輪”為核心，設(shè)計(jì)主題活動(dòng)“小齒輪大世界”。

（一）課前預(yù)習(xí)

教師布置學(xué)生課前查閱有關(guān)“齒輪”的文獻(xiàn)資料，讓學(xué)生了解了無論是在工業(yè)革命時(shí)期，還是在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，小小的齒輪在機(jī)械制造、精密儀器、人工智能等高科技領(lǐng)域的基石地位和巨大的技術(shù)潛能。

（二）課堂活動(dòng)

借助齒輪等裝置，讓學(xué)生能夠設(shè)計(jì)、測(cè)試機(jī)械運(yùn)行過程并理解其原理。

（1）首先讓學(xué)生觀看齒輪運(yùn)動(dòng)的視頻。學(xué)生直觀地看到大小不同的齒數(shù)（相互咬合）之間轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)量關(guān)系。

（2）將齒輪學(xué)具發(fā)給各學(xué)習(xí)小組：①一個(gè)8齒與一個(gè)40齒的齒輪組合聯(lián)動(dòng)；②一個(gè)20齒與一個(gè)60齒的齒輪組合聯(lián)動(dòng)；③一個(gè)8齒與一個(gè)20齒的齒輪組合聯(lián)動(dòng)。

要求分別在每個(gè)齒輪上任意選擇一個(gè)齒，用彩筆做標(biāo)記，作為每次轉(zhuǎn)動(dòng)的起始位置。

（3）要求學(xué)生動(dòng)手操作并統(tǒng)計(jì)出下列數(shù)據(jù)：①每個(gè)組合中，大齒輪轉(zhuǎn)1圈，小齒輪轉(zhuǎn)多少圈？②小齒輪轉(zhuǎn)1圈，大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)了多少個(gè)齒？③觀察每個(gè)齒輪上作為起點(diǎn)標(biāo)志的齒，轉(zhuǎn)動(dòng)多少圈能夠再次重合？④重合時(shí)一共轉(zhuǎn)動(dòng)了多少齒數(shù)？

（4）引導(dǎo)學(xué)生列出不同齒數(shù)齒輪間的轉(zhuǎn)動(dòng)所表達(dá)的數(shù)量關(guān)系（見表1）：

（5）引導(dǎo)學(xué)生探究數(shù)據(jù)表，得出研究結(jié)論：通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)每組齒輪兩個(gè)作為起點(diǎn)的齒重合時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的齒數(shù)是兩個(gè)齒輪數(shù)的最小公倍數(shù)。

（6）活動(dòng)總結(jié)：通過實(shí)驗(yàn)初步感受齒輪的工作原理與數(shù)學(xué)有著密不可分的關(guān)系。

無論是游戲化、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)化，還是主題活動(dòng)化教學(xué)，其目的都是通過學(xué)習(xí)方式的改變、教學(xué)方法的創(chuàng)新讓全體學(xué)生主動(dòng)參與、勤于動(dòng)手、樂于思考，并感受到數(shù)學(xué)好玩、數(shù)學(xué)好用，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和科學(xué)探究精神。