基于具身学习的小学数学实验教学设计

【摘要】在基于具身学习的数学实验中，学生亲身探索、思考，从而实现从直观感性思维向高阶思维的转化。小学数学实验的情境性、操作性、探究性与具身学习的基本要义具有共通性。基于此，在开展数学实验的过程中，教师应引领学生在具身学习的过程中习得知识，促进其思维进阶，提升其数学素养。

【关键词】小学数学；具身学习；数学实验教学

作者简介：茅婷婷（1995—），女，江苏省南通市张謇第一小学。

具身学习强调亲身体验和情境互动对学生学习的促进作用。数学实验教学的实质是在情境中利用某些工具、技能与方法引导学生主动探究数学知识。基于具身学习的数学实验能够体现学生学习由“离身”向“具身”的转变，有利于学生激发学习兴趣，提升数学思维能力与科学探索能力。

一、具身学习融入数学实验教学的重要意义

（一）培养发展数学思维

数学学科具有思维性和逻辑性。数学实验往往需要学生亲自参与、动手操作。如果仅依赖教师的讲解，学生就会难以理解实验原理，影响学习效率。在数学实验教学中融入具身学习，学生能够亲自参与实验过程，将理论变为实践，对数学问题进行思考、分析、解决。在多次解决问题的过程中，学生的数学思维能力还会进一步得到发展［1］。

（二）激发学生学习兴趣

教师可以通过游戏、音乐、艺术、故事等形式来实施具身学习。这些形式能够增强实验的趣味性，激发学生的学习兴趣。例如，教师利用在实验中设计游戏活动，以游戏为载体开展一系列实验探究，从而让每一名学生都参与实验操作，感受实验的乐趣，让他们在缓解学习压力的同时，激发学习兴趣。

二、基于具身学习的数学实验的设计策略

（一）亲身实验操作，得出数学结论

学生学习需要亲身体验，这是理解所学内容的重要一步。亲身操作有助于激活学生已有的经验，激发他们的探索兴趣。在此类具有规律性的数学实验中，学生可以通过自己设计实验器材，开展实验并记录实验过程，逐步找出规律，最后掌握数学知识［2］。

以“怎样滚得更远”的教学为例。为了让学生能够直观地了解“怎样滚得更远”，掌握其中的数学知识，教师需要引领学生探究角度与物体滚动距离关系。具体而言，教师可以为学生提供木板、尺子等实验器材，引导学生搭建30°的小坡，并且多次测量从30°小坡滚下的物体在平地上的滚动距离。随后，教师引导学生设置45°与60°的小坡，重复以上实验过程，最终得出实验结果：物体在平地上的滚动距离与坡的角度有关，并且在一定范围内角度越大，物体滚得越远。在实验后，教师可以让学生分享实验过程与技巧，进一步探讨物体滚动距离随着角度的变化而变化的规律。这项实验可以使学生了解角度与物体的可滚动距离相互影响，并且直观感知哪种角度可以使物体滚得远；同时，让学生学会如何开展实验，如何使实验结果更准确，从而培养学生的实验探究能力。

学生自主探究并得出结论，利用多种感官激活已有的经验和理论知识，从而逐步加深对知识的理解，掌握数学知识。

（二）制作数学模型，把握知识本质

小学生的空间感有待增强。对于部分几何数学知识，学生需要通过模型的构建来观察几何模型，从而掌握其基本知识［3］。

以“观察物体”的教学为例。为了让学生直观地观察到由多个正方体搭建起来的复杂几何体的每个面的形状，教师可以设计以下实验。首先，让学生从事先准备好的正方体中选出三个，自己搭建几何体模型，并且观察从正面、背面、底面、侧面看分别是什么图形。接着，教师引导学生利用更多的正方体来搭建较为复杂的几何体模型，通过以上方式再次观察，正面、背面、底面、侧面是何图形。此外，教师可以画出一个平面图形，让学生小组内搭建出可以观察到该平面图的几何体模型，进行观察。最后，教师可让学生相互交流所搭建出来的几何体模型并总结有多少几何体模型可以观察到教师所画出的平面图形。学生通过本实验逐渐掌握观察几何体的各个面是什么图形，从而提升空间思维能力。

数学模型的建立是学生体会和理解数学的有效途径，学生亲手制作模型的过程不仅能够提升亲手操作能力，还能够帮助学生把握知识本质，理解模型的内涵，从而培养学生的模型思维、创新意识和实践能力。

三、借助学习单，规范实验流程

学习单是基于学案并采用导学的手段引领学生自主学习的教学方法。它与问题驱动教学相辅相成，能够调动学生学习兴趣和探究热情。教师在设置问题方面，需要层层递进，使学生在每解决一个问题之后，都可以加深对本实验的理解，有助于学生顺利地解决相关问题。

以“长方体与正方体”的教学为例。为了使学生的思考更有方向，教师通过学习单，以问题为导向，学生可以通过探究长方体与正方体之间的关系，逐步掌握该知识点。学习单的设计如表1所示。

四、借助生活元素，引导探究

学习的主体是学生。在生活化视域下的小学数学实验教学中，教师需要为学生提供生活元素和素材，并引导学生如何利用生活元素实现自主探究，进而在生活元素的辅助下提高学习效率。

以“时、分、秒”的教学为例。为了使学生理解时、分、秒，的识读和单位换算，教师可以设计以下实验。首先，学生分组，教师可为每组分发一个时钟；接着，教师让每组用时钟表示9：46、18：50、1：49；然后，在确认每组都可以用时钟正确表示时间后，教师可以开始提高难度，让学生根据书本知识及利用时钟，探究在9：46的基础上加280min是几点，在18：50的基础上16s是几点，在1：49的基础上加1h30min是几点。在规定时间内，如果学生得出答案，则需要在时钟上验证计算结果，若学生无法算出，则借助时钟得出结果，并于教师共同探讨与总结。本实验利用生活中常见的时钟，帮助学生在操作中学习，能够有效提高学生学习的参与度、引导学生的实验探究，逐步加深他们对时间单位的理解和运用。

学生借助生活元素开展实验探究，能在生活背景中更好地学习数学知识，使学生深刻理解抽象的数学知识。

五、创设游戏情境，激发兴趣

小学阶段的学生普遍具有活泼好动的特点。教师需要创设游戏情境，将抽象的数学知识转化为游戏活动，从而让学生乐于参加实验活动。

以“确定位置”的教学为例。为了激发学生学习数学的兴趣，教师可以设置以下实验。在学生学习东偏南、南偏东、西偏南、南偏西、东偏北、北偏东、西偏北、北偏西8个方向后，教师可以在校内设置一个寻宝的游戏情境，并将学生分为4到5组。教师先将“宝藏”放在校园的某处，并标记好组号，打印一张校园平面图给每个小组，同时设置3个集合点来确定位置，以所学知识确定路线，如由学校大门出发沿正东方向走50m，并向南偏西走30m到达A集合点。教师引导学生到达宝藏处，并找到有本组号的“宝藏”，从而使他们更好地理解现实中的方向与位置。

在实验中，教师可以创设游戏情境，将数学知识与现实相结合，在激发学生学习兴趣、提高课堂教学效率的同时，让学生在玩中学，在玩中收获知识，实现快乐成长。

六、巧用实验器材，提升效果

实验器材在实验中具有至关重要的作用。正确使用实验器材可以快速、准确地获取实验结果。对此，教师需要培养学生正确使用实验器材的习惯与能力。

以“测量圆的周长”为例。为了能让学生学会正确选用实验器材，获取正确的实验结果，教师需要提供器材棉线、直尺、卷尺，让学生选择来测量圆的周长，有的同学选择棉线、直尺，有的同学选择卷尺，而有的同学只用直尺。其中，只用直尺的同学无法测出正确的周长。这时，教师需要及时指出学生的不足，并向学生解释为什么不能用直尺测量圆的周长，引导学生使用棉线或卷尺测量圆的周长。

为了使学生在后续的实验中选择合适的实验器材，教师需要培养学生巧用实验器材的能力，激发学生的主观能动性，让学生在节省实验时间的同时，有效增强实验效果。

七、走出教室，学以致用

数学学科与生活的联系密切，现实生活中处处蕴含着数学知识。在开展数学实验过程中，学生会将所学知识与生活实际相结合，通过探究自然事物，寻找其中数学知识，巩固所学知识。教师可以带领学生走出课堂。在进行实践实验课程的同时，让学生得到放松，减少学习压力。

以“树叶中的比”的教学为例。为了让学生运用所学在自然事物中寻找存在的数学知识，教师可以设计如下实验。首先，学生分为5个小组，每小组成员在学校内采集不同的树叶，每种10片，用尺子测量树叶的长和宽。然后，学生将测量结果填写在表格中。学生填写的表格如表2所示。

学生将实验测量结果与树叶形状对比，联系两者之间的关系，探究其中所蕴含的规律，如长宽比越大的树叶比较细长，而长宽比小的树叶较圆。教师让学生分享各组所计算出的不同种树叶的长宽比，并交流这树叶长宽比值与树叶形状之间的规律。如当长宽比大于1时，树叶是随着比值增大而越来越长的；当比值小于1时，随着比值的变小树叶就随之越来越宽；当比值越接近1，树叶就越圆。教师对学生的学习成果进行评价，学生对自己探究出来的长宽比与树叶形状之间的关系进行反思和进一步完善。本实验通过计算树叶的比值逐步深入，让学生将所学知识点与自然事物相联系，并在亲身实践中巩固所学知识，学会如何应用。

学生走出课堂，亲身实践，在大自然中发现数学、运用数学，实现学以致用。通过此种方式，学生能够深度参与实验，进而加深对数学知识的理解，提升对数学知识的应用能力。

结语

综上所述，具身学习能够让学生亲身参与数学实验，在做中学、在玩中学、在实践中学，从而培养学生的数学兴趣和数学思维能力。小学数学教师应采用新的教学方式和理念，结合学生的实际情况，实施基于具身学习的数学实验教学，从而为学生的数学学习打下坚实基础。

【参考文献】

［1］窦平.具身认知视角下小学数学实验的实践路径［J］.江苏教育，2023（44）：48-50，53.

［2］吴爱敏.问题驱动教学模式下的小学数学教学设计研究［J］.理科爱好者，2024（3）：229-231.

［3］牛红晓.立足生活感悟数学：小学数学生活化教学策略［J］.读·写·算，2024（26）：71-73.