基于具身認知理論的小學數學動手操作學習活動的創新設計

隨著教育理念的不斷革新，具身認知理論在教育領域產生廣泛影響。該理論特別關注身體在與環境的互動中對認知發展的重要作用[]，強調通過動手操作活動來增強學生的學習動機和效果。在小學數學教育中，動手操作活動對于培養學生的數學思維和問題解決能力至關重要。然而，當前活動設計存在簡單化、缺乏挑戰性及與日常生活脫節等問題，導致學生學習興趣不足，加之教師指導不足，進一步影響了學習效果。本研究基于具身認知理論，探索如何創新設計小學數學動手操作活動。通過分析現狀、簡述設計原則、提出設計策略，并結合案例實施與效果分析，本研究期望為小學數學教育注入新活力，推動其持續發展。

一、小學數學動手操作學習活動現狀分析

在小學數學教學實踐中，動手操作學習活動已成為不可或缺的一環，其目標在于通過親身實踐培養學生的數學思維和問題解決能力。然而，盡管這類活動得到了廣泛推廣與應用，其在形式與內容層面仍暴露出顯著的單一性與缺乏創新的問題，難以滿足學生的學習需求。具體而言，小學數學動手操作學習活動存在以下問題。

首要問題在于活動設計的簡單化與缺乏挑戰性。許多活動過分聚焦于形式上的動手操作，而忽視了學生對數學概念的深度理解和實際應用。學生在活動中往往只是機械地完成既定步驟，而未能真正思考并領悟其中的數學原理，從而限制了活動效果的發揮。活動內容與日常生活脫節也是一大問題。許多活動未能與學生的生活實際緊密相連，難以激發學生的學習興趣和好奇心。學生難以將所學的數學知識應用于現實生活情境中，對數學知識的理解存在困難。此外，教師在活動中的指導不足也是影響學生參與度的重要因素。部分教師在設計活動時缺乏明確的目標和策略，導致學生在動手操作的過程中缺乏明確的方向和目標。同時，由于指導不足，學生往往難以全面理解活動的意義和目的，進而影響了參與度。

對上述問題的成因進行深入分析，得出以下結論。一是教育觀念滯后。傳統教育觀念仍占據主導地位，部分教師過分注重知識的傳授和應試技巧的訓練，而忽視了動手操作在數學學習中的重要作用。這種觀念限制了教師在活動設計上的創新性和深度，難以滿足學生的學習需求。二是教學資源匱乏。缺乏豐富多樣的教學資源是制約活動設計的重要因素。許多學校受資金、場地等條件限制，無法為學生提供充足的學習資源，導致活動形式和內容單一。三是教師培訓不足。教師對具身認知理論的理解和應用能力有限，缺乏系統的培訓和支持，在將具身認知理論應用于小學數學動手操作學習活動時感到困惑，因此無法充分發揮其作用。

總之，針對當前小學數學動手操作學習活動在形式和內容上存在的諸多問題，需要在教育觀念、教學資源和教師培訓等方面進行改進和創新，以提升活動的有效性和學生的參與度。

二、基于具身認知理論的小學數學動手操作學習活動設計原則

在構建基于具身認知理論的小學數學動手操作學習活動框架時，需遵循以下核心設計原則，以確保活動的有效性和針對性。

首先，應注重身體與環境的互動。在設計活動時，教師應通過創設富有情境的教學內容，引導學生在動手操作中親身體驗數學與日常生活的緊密聯系[2]。這種設計旨在激發學生的參與熱情，使他們能夠在與環境互動的過程中，自然地運用數學知識解決實際問題，從而加深對數學概念的理解和記憶。

其次，需強調實踐操作的重要性。實踐操作是具身認知理論的核心要素之一，通過讓學生親自動手操作，可以促使他們在實踐中深入理解數學概念，提高解決問題的能力[3]。因此，在設計活動時，教師應確保實踐操作環節占據重要地位，通過多樣化的操作任務，引導學生探索數學規律，培養數學思維和創新能力。

最后，需關注學生的認知發展特點。在設計動手操作活動時，教師必須充分考慮學生的認知發展水平，確保活動內容與學生的認知能力相匹配[4]。通過設計符合學生認知水平的動手操作任務，可以確保他們在活動中既能獲得成就感，又能不斷挑戰自我，實現認知能力的逐步提升。同時，根據學生的個體差異，活動設計還應具有一定的靈活性和可調整性，以滿足不同學生的學習需求。

三、基于具身認知理論的小學數學動手操作學習活動設計策略

（一）創設具身性學習環境

在小學數學教育中，創設體驗式學習空間對于激發學生的學習興趣和好奇心至關重要。教師可以借助符號、公式、圖表等數學元素，營造濃厚的學習氛圍，結合多媒體、實物模型等教學資源，通過圖像、聲音、動畫等多樣化形式，構建一個生動直觀的學習環境[5]。

對于低年級學生，可創建“數學探險樂園”，在教室內設計數學公式墻，展示加減乘除四則運算知識及簡單幾何圖形，引導學生初步認識和理解數學概念。同時，設置互動游戲區，如“數學迷宮”，讓學生在游戲中運用數學知識解答謎題，增強學習趣味性，幫助學生鞏固知識。實物模型區則可放置立方體、球體等，讓學生在觸摸和操作中感受立體圖形的特性。

而對于高年級學生，則可以構建“數學創新空間”，墻面展示內容升級，涵蓋比例、百分比、比例尺及幾何證明等復雜概念，以促進學生深入思考和探索。此外，可以利用虛擬現實技術，構建虛擬數學世界，讓學生身臨其境體驗幾何圖形變換，增強空間想象能力。同時，組織幾何拼圖活動，讓學生在動手操作中理解幾何圖形性質和關系，直觀感知其邊、角、面積等特征。

（二）設計身體活動

身體活動作為具身認知理論的核心，對小學數學教育具有深遠影響。通過設計富有挑戰性和趣味性的活動，學生能夠在動手操作中深入理解數學知識，同時提升實踐能力和解決問題的能力[6]。

針對低年級學生，設計的活動應直觀、簡單且富有趣味性。例如，設計“數字跳格子”游戲，讓學生在操場上或教室內按照指定的數字順序跳躍，這既能鍛煉他們的身體協調性和反應能力，又能加深他們對數字順序和加減法運算的理解。此外，利用立方體、球體等實物模型進行加減法運算活動，可使學生在動手操作中直觀地理解運算規則，提高數學運算能力。

對于高年級學生，設計的活動應更加注重培養學生的思維能力和實踐能力。如組織“幾何拼圖大賽”，要求學生用各種幾何形狀的拼圖塊組合成指定圖形，這不僅能加深他們對幾何圖形性質和關系的理解，還能培養他們的空間想象力和創造力。組織比例尺測量活動，讓學生在校園內選擇不同的物體進行測量，并根據比例尺繪制平面圖，這既能幫助他們理解比例尺的概念和應用，又能提高他們的測量和繪圖能力。

為了滿足不同學生的學習需求，活動設計應注重多樣性和層次性。同時，教師應根據學生的實際情況和反饋，適時調整和優化活動，確保每個學生都能在參與活動的過程中得到發展。

（三）強化身體與認知的交互

在動手操作活動中，身體與認知的交互是深化數學理解的核心。通過反思活動中應用的數學原理，學生能夠更深入地理解數學知識。

以低年級的“數字跳格子”游戲為例。游戲結束后，教師可組織小組討論，讓學生分享在跳躍中發現的數字規律和加減法運算技巧。這樣的互動不僅能加深學生對數字順序和運算的理解，還能促進他們數學思維的發展。同時，在利用實物模型進行加減法運算時，引導學生思考運算的原理，可以培養他們的邏輯思維和推理能力。

高年級的“幾何拼圖大賽”和“比例尺測量”活動同樣需要強化身體與認知的交互。活動結束后，讓學生分享在拼圖過程中的發現和測量物體的技巧，討論幾何圖形在現實生活中的應用，如建筑設計、地圖繪制等。這樣的討論不僅能加深他們對幾何圖形的認知，還能激發他們探索數學與現實世界聯系的興趣。

此外，在動手操作活動中，培養學生的自主學習能力和合作精神同樣重要。鼓勵學生自主探索、獨立思考，并在小組合作中共同解決問題，有助于他們形成積極的數學學習態度，提高解決問題的能力和團隊協作能力。

四、基于具身認知理論的小學數學動手操作學習活動實施與效果分析一以人教版五年級數學為例

（一）實施過程

1.活動準備

在基于具身認知理論的小學數學動手操作學習活動開始之前，教師進行了充分的準備工作。依據具身認知理論的設計原則和策略，教師認識到動手操作對于學生學習和理解數學概念的重要性，因此精心準備了豐富的教學資源。其中包括長方體、正方體的實物模型，這些模型能夠讓學生直觀地感受到幾何圖形的三維特性；同時，還準備了展示幾何圖形變換規律的多媒體課件，通過動畫和圖像的形式，幫助學生初步了解圖形變換的奧秘。

除了教學資源外，教師還制訂了詳盡的活動計劃和指導方案。這份方案明確了活動的目標，即讓學生通過動手操作和親身體驗，深入理解幾何圖形的變換規律；同時，也詳細列出了活動的實施步驟，包括引入、操作、討論和總結等環節，以確保活動有序進行；制訂了評估標準，用于在活動結束后對學生的表現進行評價和反饋。

2.活動實施

在活動過程中，教師首先利用多媒體課件向學生展示幾何圖形的變換過程。通過動畫和圖像的演示，學生初步感知和理解了圖形變換的規律，為后續的動手操作打下基礎。隨后，教師分發實物模型，引導學生動手操作。學生手持長方體、正方體等實物模型，從不同角度觀察它們的形狀變化，通過旋轉等操作，進一步加深了對幾何圖形變換規律的理解。在操作過程中，教師密切關注學生的表現，及時給予指導和反饋。當學生在操作中遇到困難時，教師耐心解答，幫助學生攻克難關；當學生取得進步時，教師給予肯定和鼓勵，激發學生的學習動力。同時，教師還鼓勵學生之間進行交流與合作。在小組內，學生共同探索解決問題的方法，分享自己的發現和心得。這不僅能培養學生的團隊協作能力，還能增進學生之間的友誼和信任。

3.活動反思

活動結束后，教師組織學生進行反思和總結，引導學生分享活動中的收獲和體會。學生紛紛表示，通過動手操作和親身體驗，他們對幾何圖形的變換有了更深入的理解，感受到了數學的魅力。同時，教師也根據活動效果進行了反思和改進，總結了成功經驗，分析了不足之處，為下一次活動的優化提供有益的參考。

（二）效果分析

首先，學生的學習興趣得到顯著提升。動手操作活動讓學生親身體驗了數學的魅力，激發了他們對數學的好奇心和求知欲，使他們在輕松愉快的氛圍中學習數學知識。其次，學生的動手操作能力和數學理解水平得到了明顯提高。通過實踐操作和反思交流，學生不僅掌握了長方體和正方體的形狀變換規律，還學會了如何運用這些知識來解決實際問題。他們的數學思維能力得到了鍛煉和提升，能夠更加靈活地運用數學知識進行推理和判斷。最后，學生的合作精神和自主學習能力也得到了培養。通過小組討論和自主探索，學生學會了如何與他人協作解決問題，如何獨立思考和自主學習。這些能力對于他們未來的學習和生活都具有重要意義。

五、總結

本研究基于具身認知理論，對小學數學動手操作學習活動進行了創新設計。通過創設具身性學習環境、設計身體操作活動和強化身體與認知的交互，可以有效提升學生的學習效果和興趣。未來，應繼續探索更多基于具身認知理論的小學數學教學活動，以促進學生的全面發展。同時，加強教師培訓和支持，提高教師對具身認知理論的理解和應用能力，為進一步優化小學數學動手操作學習活動提供有力保障。

[參考文獻]

[1］趙建康.具身認知理論對小學數學教學的啟發[J].教育研究與評論，2024（5）：41-46.

[2]白祥榮，蒙家宏.基于具身認知理論的小學數學教學設計研究［J］.基礎教育研究，2023(19）:54-57.

[3］王得平.具身認知理論視野下的小學數學教學設計：以“認識分米和毫米”為例[J].新課程，2024（15）:40-42.

[4］吳小玲.具身認知理論視域下小學數學課堂問題解決活動設計的研究：以蘇教版四年級下冊“解決問題的策略”為例［J］.數學學習與研究，2022（25）：83-85.

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