“数字化学习”：让乡村儿童与“数学实验”深层次接触

吉梨炎

摘 要：“数学实验”是学生进行探究性学习的一种有效方式。由于各种因素的制约，在乡村小学的日常教学中开展得并不充分。以数字化的方式展开小学数学实验教学，有其特殊的价值和意义。有别于一般常规的数学实验课堂，“数字化学习”下小学数学实验教学的实施也有着独特的路径和策略。

关键词：数字化学习;乡村;小学数学实验

【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216（2019）01B-0011-03

小学数学实验，是指小学生借助于一定的物质仪器或技术手段，在数学思想和数学理论的指导下，通过对实验素材进行数学化的操作来学（理解）数学、用（解释）数学或做（建构）数学的一类数学学习活动，旨在引导学生进行操作、观察、分析、猜想和推理等数学活动，在经历数学知识的“再创造”与“再发现”的过程中，让学生亲身体验数学、理解数学。随着信息技术的发展和进步，数字化学习的内涵和实践得到了丰富和发展。数字化学习和实验教学的相遇使乡村小学的数学教育教学悄然发生着变化。

一、乡村小学数学实验教学的现状及分析

对我校数学教师进行的问卷调查的结果显示，数学实验教学在日常教学中所占比重较小。有超九成的教师认为，开展数字化学习和小学数学实验很有意义，但在教学中经常开展数字化学习和数学实验的却不足二成。现有的数学实验资源不够丰富，数学教材中关于数学实验的内容不够明晰，教师需要花费较多时间进行数学实验的整体设计。数学实验材料还不能满足数学实验教学需求，数学实验材料会根据实验对象、实验操作主体、实验目标的不同，具备不同“个性”，准备实验器材和活动资源需要耗费大量的精力和财力。

数字化学习应该是一种多元化的学习方式。数字化学习不是单一地对数字化知识信息的学习，更多的是基于互联网的学习，是在互联网条件下学生自主进行的学习。在数字化学习中，知识信息是以数字为媒介的，可以是图像、声音、视频、文字等多样化的形式。这就为数学实验提供了丰富的实验资源和材料;通过多样的终端电子设备（手机、平板、电脑等）可以实现在线互动学习，这又可以帮助教师有效引导实验教学过程;网络下的大数据可以为实验交流、评价提供翔实的数据支撑。

由此可以发现：数字化教学给乡村小学数学实验教学带来了新的实践形式，与传统数学实验相比有着相融互补之处。以数字化的方式展开小学数学实验教学，有其存在的价值和意义。

二、数字化学习在乡村小学数学实验教学中的价值体现

（一）多维发展，关注教学过程中学生积极情感的培养

数字化学习方式新颖，学习内容丰富，信息技术媒体的存在使学生可以学到课本以外的更多更新的东西，开阔视野，丰富知识。数字化学习下的数学实验一改往日数学学习中枯燥的一面，让学生动手进行实验操作，在做中学数学。在《圆的周长》一课教学中，在学生了解圆周率的历史环节中，教师通过技术手段将历史以可操作动画的形式展现，让学生经历简单的割圆过程。与传统的文字阅读了解相比，学生的思维参与度大大提高了，对于割圆术、圆周率的历史有更深刻的理解，也会产生更多进一步探求的渴望。

（二）相融互补，关注数字化实验在实验过程中功能的应用

《中小学教师信息技术应用能力标准（试行）》将教师信息技术应用能力标准划分为“应用信息技术优化课堂教学”和“应用信息技术转变学习方式”两个层次。数字化学习下数学实验课堂教学可以得到优化，数字化模拟实验在大学中开展较多，在小学数学实验教学中也可以发挥其应有的功能。

对圆的周长与直径的关系（圆周率）以数学实验的方式进行研究 ，经历“观察、提出猜想”后，围绕目标进行“实验设计”，紧接着通过小组合作测量圆片的周长并计算，初步“验证猜想”。接着采用电脑进行数字化模拟实验精确测量出圆的周长、直径并计算验证，“进一步验证猜想”从而“得出结论”。这里的数字化模拟实验很好地控制和弥补了常规实物操作实验中出现的实验误差问题以及实物操作难度大、费时间的问题。常规数学实验和数字化数学实验相辅相成，扩大了小学数学实验的可认知范围，较大幅度地提高了小学数学实验的效率。

（三）面向全体，关注数字化環境下数学实验“大数据”的分析

信息技术支持下的数字化小学数学实验教学中，通过各方的互动，教师很容易掌握现场学情的“大数据”，且能做到“无死角”“不掺假”，通过对教学过程中产生的各种“大数据”的恰当处理，数据化地引导整个实验教学过程，及时作出反馈和评价。这是传统手段所无法达成的。

在本节课教学中，学生测量实物圆片的数据和进行实验验证的数据通过网络实时传输汇总到了教师的终端，大家可以从汇总数据的比较中发现不同圆的周长都是其直径的3倍多一些，之前的猜想得到初步验证。紧接着通过对全班数据按照圆的（直径）大小进行分类，生成新的汇总数据，通过数学化的数据分析发现实验误差，对于实验操作过程的规范性作出要求。

数字化数学实验的强交互性和数据的实时传输可以让教师及时关注到每个孩子在学习过程中的情况。对课堂中生成的“大数据”合理筛选形成面向全体学生的生成性学习资源。与以往的常规数学教学课堂相比，更加有利于关注全体学生的个体学情，利于学生对于实验过程和结果进行数学化的表达。学习过程中的反馈和评价也更具针对性和实效性。

三、数字化学习在乡村小学数学实验教学中的实施建议

（一）关于数字化学习下小学数学实验内容的选择

1.需要动态呈现运动或变化过程中的数学实验问题。

在小学阶段，这类问题主要集中在“图形与几何”领域，图形的变换中经常出现，例如在教学《圆的周长》一课中，其用滚圆法或绕线法测量圆的周长过程就适合以数字化方式进行实验操作过程的展现。

2.需要大数据支持和分析的数学实验问题。

此类问题在“统计与概率”领域较为集中，数字化学习的强交互性决定了它在数据收集与分析方面的绝对优势，具体案例在之前的分析中已有提及。

3.需要精确数据的数学实验问题。

在实验教学中，总会遇到一些对于实验材料、实验过程有特殊要求的情况，传统实验无法达到和满足，可以用数字化手段加以实现。比如，在圆周率的探索过程中用电脑模拟实验有效控制实验数据的误差，顺利找到圆周率，这对于实物操作实验来说是难以实现的。

（二）关于数字化学习下小学数学实验教学的设计

小学数学实验教学进入数字化学习环境后，由于面临技术和环境的重大改变，学与教的互动、“反馈—修正”的不断循环，使教学设计具有更强的开放性和动态性。因此，数字化学习下的小学数学实验教学设计，需要教师系统地分析教学中的问题和学生需求，选择学习环境与技术工具，进行完整的教学活动设计。此外，实验方式也应该是多样化的，动手操作、演绎推理、模拟实验等不同方式根据实际情况灵活选择。

（三）关于数字化学习下小学数学实验教学的过程

数学实验的一般过程为：提出问题—大胆猜想—动手实验—验证结果—拓展应用。整个数学实验的教学过程应凸显小学数学实验的特征，即“鲜明的实验目标”“合理的实验设计”“物化的实验工具”“数学化的实验分析”和“科学的实验结论”。让孩子经历完整的学习活动过程，增强实验过程的体验性，增加学生思维的参与度，切实积累数学实验的活动经验，提升学生的数学素养。

总之，数字化学习下的数学实验教学，有利于实现一种既能充分发挥教师主导作用又能突出体现学生主体地位的，以“自主、探究、合作”为特征的新型教与学方式，从而，把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来，使传统的课堂教学结构发生根本性变革——由“以教师为中心”的教学结构转变为“主导—主体相结合”的教学结构。当然，这也需要教师具备相关的知识和技能，掌握信息技术相关知识、制作课件的知识、开发设计课程方面的知识、课堂管理的知识等。 我们也需要进一步去思考通过怎样的路径与方法将数字化学习与小学数学实验教学深层次融合，实现更有效的深度学习。

参考文献：

[1]王岚.“做中学”中做“数学”——小学数学实验教学的实施策略[J].上海教育科研，2015，（6）.

[2]潘小福.数字化学习的区域探索[J].上海教育科研，2016，（11）.