基于创客教育理念的数学实验教学探究

刘泉山

摘  要 从创客教育的理念出发，深度分析当下数学实验教学中存在的问题，提出数学实验教学应达到的四重境界和改进的路径，对推进数学实验课堂教学改革具有积极的意义。

关键词 创客教育;数学实验;创新思维;核心素养

中图分类号：G623.5    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）03-0118-03

0 前言

创客泛指那些富有创意、乐于分享，努力把各种创意变成现实的人。随之兴起的创客教育正源于近年来创客运动在世界各国教育领域的实践与探索，创客和创客教育追求的核心精神便是创新、实践与分享。因此，创客教育自诞生之日起就受到世界各国教育研究者的广泛关注与重视。创客教育受到人们热烈追捧的原因还在于其“基于问题出发的STEM项目学习”理念和日新月异的现代信息技术以及世界各国对创新人才的需求。

目前，我国中小学数学实验课堂教学方法较为单一，且过度强调实验过程的完整性、科学性和知识性，忽视了学生创新精神和操作能力以及人文素养的培养。现代数学观认为：“数学实验过程是一个不断地猜想、尝试、计算、推理或证伪的动态生长过程。”[1]因此，将创客教育的理念与手段有机融入数学实验教学之中，使得学生整个实验学习过程更加灵动，意蕴更加丰满而深刻。这不仅为学生学习数学拓宽了空间，满足了学生的成长之需，也为数学实验课堂教学改革提供了一条崭新的路径。

1 用创客教育的精神反思数学实验教学存在的問题

创客精神是什么？是对创新的渴望，把想法变成现实的激情，精雕细琢的匠心，开源分享的能力与包容心。简单来说，创客精神就是要怀揣激情去创造一个物品并与他人分享。当用创客理念、精神和方法反思数学实验教学时可以发现诸多问题。

“做实验”简化为“讲实验”  在实验教学过程中，有些教师为了减少准备实验器材和学具的麻烦，经常会滋生“做实验”不如“讲实验”、“讲实验”不如“背实验结果”的念头，把数学实验教学课蜻蜓点水般一带而过，或者把丰富生动的做实验简化为说实验、讲实验或者观看实验视频，致使实验教学往往停留在低层次的演示实验或虚拟实验层面，更谈不上发挥学生的主观能动性，尝试让学生自制实验学具、自主设计实验流程来验证自己的猜想、假设。还有些教师在数学实验过程中往往对学生的实验操作过程展开提纲式精细化指导，明确规定学生先做什么，再做什么……实验方法不能有丝毫的逾越。这样的实验教学缺少了学生这个创客对实验成功的渴望，缺少了学生把奇思妙想变成现实的激情，更缺少了调动学生多种感官来增强他们的感性认识的实验意义。

重结果，轻视实验过程  在数学实验教学过程中，有些教师为追求实验结果完美，课堂上往往统一要求，大部分学生只是循规蹈矩地按照教师所提供的材料、方法、步骤进行程式化的实验，或者机械地重复实验过程，甚至有些教师为了追求实验过程的顺畅而对实验步骤、实验结果进行过度预设，致使数学实验过程平淡无奇。数学实验教学过程如果没有学生的独立思考和学生发挥想象力、创造力的空间，缺少让学生真正经历数学实验的生发、生长、生成的过程，也就真正缺少了让学生成为小小创客的平台，这样的实验教学即使再完美，也不过是应试教育的牺牲品而已。

重操作，轻视思维训练  在数学实验教学过程中，有些教师没有遵循科学的实验方法，没有让更多的学生去经历观察、实验、猜测、演算、推理、验证等科学研究的历程。在数学实验教学的创客探究活动中，实验过程是学生获取数学知识的平台和载体，思维训练是实验教学的灵魂和归宿，要防止学生沦落为数学实验步骤的机械的操作工和数学预设实验结果的简单重复者。因为掌握数学思想、方法可以使学生受益终生，所以教师要把自己的学生当作一个个小小的创客，让他们亲身经历操作、观察、发现、合作、交流、分享成功的过程，让他们切实感受创意思维课堂的魅力。

2 创客教育理念下数学实验教学应达到的四重境界

积极思考、动手实践、合作探究、乐于分享、敢于创新等，都是创客学习的重要方式。数学教学研究也表明，同样的教学内容，学生往往更喜欢通过数一数、画一画、摆一摆、比一比、想一想、说一说等一系列直观性的动手动脑操作活动来获取答案。数学实验教学的初衷与创客教育的理念可以说不谋而合，应着重在以下四个方面促进学生素养的发展。

让学生学会实践  数学是一门逻辑性、抽象性、探究性极强的学科，数学实验的目的也不是让学生简单地、被动地重复数学概念和结论，实践性教学对于小学生的实验探究和创客教育来说是非常重要的。因此，实验材料的准备、实验情境的创设、实验问题的自主发现与提出、实验过程的设计等既要做到新颖活泼、富有探究性，又要为学生提供广泛的自主参与机会，让学生在数学实验中学会操作，使学生的动手能力得到有效提高。

让学生学会思维  思维是数学的核心，在数学实验过程中主要表现为会观察、比较、猜想、分合、抽象和概括等。因此，数学实验过程不能简单地理解为引导学生动手做，更要关注学生的思维状态，引导他们深思熟虑。要启发学生深度思维，关键就在于浅入深出、环环相扣地设计探究问题，唤起各种知识间的内在联系，利用这些问题因势利导地启发学生提出问题、提出假设与猜想，从而激活学生的内驱力，深化学生的思维，引领学生通过自主实验或有创意的探究来实现知识的内化和意义建构。

让学生学会创造  创新能力，即学生能够创造性地发现问题、提出问题及创造性地解决问题的能力[2]。实践证明，学生的创新能力、创新意识和实践能力的培养应贯穿于整个实验教学过程之中，教师可根据教学需要，引导和启发学生通过小组合作或独立思考自主设计实验方案，大胆猜想实验结论，并选择合适的实验材料积极探究、验证和修正结论，从而培养他们勤于思考、敢于质疑、乐于探究的创新精神和实践能力。

让学生学会共享  与他人分享、共享自己的思想、方法和创新成果，既是创客教育所秉持的教育理念，也是新课程改革所倡导的育人理念，有异曲同工之妙。在数学实验教学过程中，教师同样要教育学生学会与他人分享、共享自己的实验方案、实验方法和实验结论等成果，这不仅是社会发展的需要，更是一种学习的美德和能力。

3 创客教育理念引领下的数学实验教学路径

从学生的发现和需要出发  苏霍姆林斯基指出：“在儿童的心灵深处，有一种特别强烈的需求，就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。”[3]数学实验的目的不仅是让学生亲历实验过程，获取知识和技能，更重要的是让学生通过动手实验，增加发现、提出和解决有探究价值问题的机会，让学生在实验过程中不断积淀数学基本活动经验，形成数学基本思想和方法，培养脚踏实地、乐于探索的科学态度和敢于创新的意识，从而有效推进数学素养的落实，这正是数学实验教学和创客教育独特的育人价值所在。

学生在实验学习过程中往往会产生各种各样的心理需求，这种需求也会贯穿于学生的整个实验探究过程，时而急、时而缓，时而隐、时而现。因此，教师要从学生全面发展的需要出发，及时发现并根据学生的这种心理需求组织实验教学，积极鼓励学生发现、探究与质疑，以利于在知识的建構中形成能力、发展能力。

从学生的理解和生成出发  教学过程是师生交往、共同发展的互动过程。数学实验教师要深入挖掘教材，精心设计实验过程，让学生通过观察、猜测、验证、推理、交流、质疑、总结等思维活动，感悟知识的生成和应用过程，从而加深对实验过程和结果的理解深度。实验结果的生成性往往依赖于具体的情境，伴随着课堂各要素相互联系、相互作用而产生或表现出来，并发挥影响或消失。因此，在数学实验教学过程中，教师要借助现代信息技术的强大优势或虚拟实验的特殊效果，面向全体学生创设富有探究性、挑战性的问题情境，调动一切积极因素，促使他们用自己的力量去完成实验探究过程。

师生在实验过程中有时还会不断出现不同的见解、独特的思路，甚至是错误的实验结论，这种生成性的教学资源是千差万别的，有时甚至是难以预设和预见的。遇到这种情况，教师要认真倾听学生的心声，鼓励学生从不同的角度对实验过程和结果提出不同意见，并适时加以引导和点拨，以促进学生求异思维的健康发展。

从学生的成长与体验出发  很多学生总觉得数学实验教学枯燥乏味，觉得实验教学就是教师示范，学生循规蹈矩走流程，或者重复某个数学结论、概念、判断等的推理过程而已，毫无实际意义。究其原因，主要是教材和数学实验课堂教学与学生的生活实际脱离，教师又过于强调实验过程的完整性和实验结果的正确性，忽略了实验教学的本质——让尽可能多的学生去经历观察、实验、猜测、计算、推理、验证等科学研究的历程。

事实上，数学来源于生活，又运用于生活。因此，在数学实验教学中，教师应从学生的成长与体验的角度出发，深入挖掘学生感兴趣的实验素材，善于从学生熟知的生活情境中抽象出数学实验的问题，并创造性地使用教材进行生活化的数学实验教学，要借助现代教育技术的优势，以丰富多彩的形式展现给学生，让学生在身临其境的探究中成功感受到自己就是一个发现者、研究者、探索者，从而不断积累数学基本活动经验，形成科学思考和解决数学问题的思想、方法。

从学生创新精神和实践能力的培养出发  核心素养的提法最早见诸2002年3月欧盟一个研究小组发布的研究报告——《知识经济时代的核心素养》中，随后世界各国都从不同的角度给予解读。我国学者通过大量的调查研究后指出，核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力[4]。传统的数学课堂教学历来把使学生获得稳定的知识技能、良好的观念和品质作为课堂教学的重中之重来加以培养。对比我国与先进国家教育的差距，现在我国的课堂教学仍然有许多地方需要作出相应调整。比如，教师的角色应由课堂教学的主导者转变成学生学习过程的引导者，积极提倡“合作交流、自主探究”的学习方式和个性化、碎片化的学习方式，鼓励学生积极参与实验探究并将实验成果借助现代信息技术进行展示、交流与分享。因此，培养学生的创新精神和实践能力，提高学生相应学段的核心素养，是新时代课堂教学改革的迫切需要。■

参考文献

[1]王菊红，张芳.创客教育理念在小学数学实验教学中的应用[J].学苑教育，2019（5）：53，55.

[2]吕俊杰，刘文祥.中专数学教学中学生创新能力培养的实践性探索[J].中国教育技术装备，2010（35）：82-83.

[3]单小芳.节选文深度阅读教学的点滴思考：以《林黛玉进贾府》为例[J].中学语文，2019（25）：73-75.

[4]林崇德.中国学生核心素养研究[J].心理与行为研究，

2017（2）：145-154.