“门窗”视角

【摘要】小学数学实验教学应着力于开展以学生的“学”与实际操作为特征的数学验证和探究活动，以此提升学生的学习状态。文章从“STEM”的教育价值的视角来剖析影响小学数学实验教学的因素并进行小学数学实验教学的探索，提出深入实验、化零为整等策略，以期提高学生的数学素养。

【关键词】 “STEM”教育;数学实验;教学探索

作者简介：陈欢（1981—），男，江苏省常熟市实验小学。

目前小学的数学课堂教学遵循着“讲解教学例题—掌握知识点—巩固强化知识点—解决问题”的流程，这在一定程度上影响了学生的思考能力、学习能力和思维视野的发展和延伸。《义务教育数学课程标准（2011年版）》提出，通过数学学习，学生能获得适应未来社会生活和进一步发展所必需的数学的基本知识、基本技能、基本思想、基本活动经验。小学数学教师应该把教学的重心放在发展学生的基本思想和基本活动经验上，更新以往固有的教学观念，不仅要向学生传授数学知识，还要注重传授经验和方法。本着为了学生的发展的初心，教师要着手探索数学实验教学来改变数学课堂教学的现状，为学生的数学学习打开一扇窗，而“STEM”教育体系能把数学实验教学这扇窗变成一扇帮助学生通向未来的门。

一、“门”的框架，“STEM”的视域

“STEM”是融合科学（Science）、技术（Tech-nology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的教育。

（一）提倡整体性发展，增强综合能力

“STEM”教育中融合了多种学科学习方法，它通过对不同方法的探索和总结，逐渐形成一个完整的体系，对培养复合型人才有很大的帮助。这就意味着小学数学实验教学不应该只限于数学课程这个范围，它同样可以涉及科学、信息技术、工程等领域，让借助数学实验拓宽学生的思维空间成为一种可能。

（二）提倡开放性，拓宽创新空间

“STEM”教育所体现的核心是创新，创新的前提是师生需要有足够的创新空间。小学阶段的学生更多的是从生活中发现问题，同时用数学实验的方式，调动自身的创造性思维去解决问题。数学实验教学本身就为学生创造了实践的机会，拓宽了学生自身、课堂教学和生活实践的创新空间。

（三）提倡素质培养，转变知识本位

“STEM”教育侧重对学生素质的培养。素质教育涵盖了很多方面，包括创造性能力的培养、自学能力的培养以及终身学习教育等，数学思想教育也包含了这几方面的要求。小学数学实验教学与“STEM”的理念是一致的，它们都是为了培养学生发现问题、表达想法、解释现象、解决多种情境下的数学问题并能从中进行分析、思考、有效交流以及升华数学思想的

能力。

（四）提倡科学融合，培养综合素养

与其他教育方式不同的一点是，“STEM”教育主要以主题项目体验来进行教学。在实验的过程中，学生可以通过实验的过程和结果来建立自身的数学知识体系，也可以通过反复地计算推理和检验，理解数学的核心内涵。“STEM”教育通过多学科的交叉融合，有利于培养学生的科学精神和综合能力，促进学生智力因素和非智力因素的相互融合。它在科学、技术、工程、数学之间形成了一种相互支撑、相互补充、共同发展的关系。这就为小学数学实验教学发展创造了条件，学生与教师、师生与实验材料、实验过程与结果等都能相互交融、相互碰撞，由此帮助学生进行深层次学习和理解性学习，从而真正培养学生各方面的学习素养，并为学生的数学素养的培养打下坚实的

基础。

二、“窗”的局限性，剖析影响小学数学实验教学的因素

数学实验，是指为了探索数学规律、构建数学概念或解决问题，借助数学思维活动与操作，基于所创设的特定物质条件进行的数学探索和研究活动。教师让学生置身于生活化、问题思考、思维碰撞相结合的实验教学情境中，有利于充分激发学生的学习兴趣和探究欲望，从而提高学生学习的主观能动性。学生通过动手实验、体悟思考以及合作交流构建数学知识体系，能够获得学习的成就感。但在目前的数学实验课堂教学中，“STEM”教育的作用还没有被充分发挥出来，笔者认为主要存在以下几点问题。

（一）实验器材不足，不利于实验的开展

数学实验的教学用具准备得越充分，教学的效果才可能越有效。如笔者在听评市级“优课”苏教版四年级上册“认识升”一课时，看到教师准备的教具和学具有量杯、量筒、水桶、脸盆等七八种容器。虽然教材中要求准备大量实验素材与各种各样的实验器材，但是在实际中实验预设与课堂实践往往会形成反差。而在“STEM”视域下，教师可以进行小学数学实验室项目的建设，为数学实验教学提供充分的支持。

（二）教学涉及范围有限

小学数学实验教学范围的局限性，主要体现在两个方面。一是小学数学实验主要是为了探索某个数学问题而开展的数学研究活动，涉及的范围比较有限。教师如果能够结合其他学科的相关内容，把数学课堂教学內容加以拓展，构建学科之间的桥梁，就有利于实现数学课程的延伸。二是教师把数学实验看作一种特殊的、暂时性的数学学习活动，实验过程随着问题的解决而结束，忽视了数学实验背后的经验和思想的延续。

（三）实验过程缺乏系统性

小学数学实验教学的过程有两种极端的表现。一种是以大主题、大问题来呈现教学内容，却不细化教学环节，这容易让学生无从下手。另一种则是教学环节过于碎片化，教师为了避免预设的实验过程与实际不一致，会设计许多零碎的小问题，控制实验的走向和节奏，并频繁介入，这使得学生研究探索的空间过于狭窄，缺乏深入的思考。

三、从“窗”到“门”，深入探索数学实验的意义

“STEM”视域下的数学实验需要教师经过多层次的思考和分析，以便学生可以改变思考方式或行为实践方式，应用所思所得。实验应该与学生的生活密切相关，激发学生解决问题的兴趣，把科学、技术、工程与数学系统地、创造性地联系起来。

（一）触及本质

当深入探索实验内容时，学生的大脑处于高度活跃的状态，更容易触及知识的本质与内核，有利于认知层面的系统建构。教师要让学生通过实验达到“知其然”，更要让学生达到“知其所以然”。

（二）顺应特点

深入探索实验教学，需要基于学生的基本实践能力和生活背景，才能符合小学生形象思维的基本特点，顺应小学生动态学习的天性。

（三）引发深入思考

深入探索数学实验，需要教师融入抽象性思考、发散性思考、创造性思考和批判性思考的综合思维，使学生做到“大胆假设”，甚至做到“去伪存真”。即使实验失败，学生也要在失败中寻找原因，实现对知识的动态掌握。

四、“门窗”视角下小学数学实验教学的探索

基于对“STEM”教育的思考以及对影响数学实验教学的不利因素的分析，要求教师不能像传统的课堂那样，先预设结果，再用按图索骥的方式进行探索，而是要让学生能够将实验与思维结合起来。如美国教育家布鲁纳所说：“教学某些知识领域，并不是带着学生去铭记已有的结果，而是要教他如何去参与知识获取的过程。”

（一）深入实验，串联知识

数学实验教学应以实验内容为核心，根据学生的实际情况构建符合其认知需要的、具有思考价值的核心思维体系。教师让学生在不断学习的过程中了解数学实验的具体内容，是促进学生掌握数学知识的重要学习方法。数学实验是有纵向结构的，即实验问题与已有知识以及其他学科的知识存在密切的联系。学生借助数学实验可以理解知识、发展智慧和应用智慧。

比如在教学“三角形的稳定性”时，为了让学生充分理解“三角形具有稳定性，四边形具有易变性”的本质，教师可以设计以下实验活动。首先，教师让学生利用相同的磁铁小棒摆出三角形和四边形（任意），通过实际操作初步理解三角形的稳定性的含义，并思考三角形和四边形各有什么特点，引导学生得出“三角形具有稳定性，四边形具有易变性”的结论。然后，教师展示焊接而成的四边形，让学生拉一拉，并思考“这样的四边形是无法拉动的，是不是四边形也具有稳定性呢？”最后，教师让学生进行小组合作，在日常生活中寻找有关图形稳定性和易变性的应用实例，并利用木条自由创作简易的桥梁。

上述实验围绕三角形的性质进行，教师可以利用实验操作串联知识，活跃学生的数学实验思维，使学生对数学实验的操作形成动态思考，从而挖掘数学知识的本质。

（二）化零为整，开展灵活的实验活動

为了深入数学实验教学，教师要根据对实验效果的预判进行教学的调整与整合，从整体出发，开展实验活动。适时、适当地激发学生的想象力，培养学生的问题意识，能够更好地提升他们的数学素养，为他们今后的成长奠定坚实的基础。促进学生对问题的思考是引入和推进实验教学的内在动力。教师为了设计有价值的、具有导向作用的问题，需要知悉学生已经了解了什么，分析他们了解的程度，找准旧知和新知之间的衔接点，才能做到有的放矢，增加学生思考的深度。教师让学生通过数学实验体会数学知识形成与发展的过程。只有经历了思维发展中的那些关键步骤，学生才能进行深度的学习，积累自身的经验。

比如在教学苏教版六年级下册“确定位置”一课时，教师可以让学生经历如下的实验过程（如图1）。

1.第一次打球失败

师：“失败的原因是什么？”

生：“击打的方向不对，还要考虑打击的角度。”

2.第二次打球失败

师：“这次失败的原因又是什么？”

生：“击打的力道不够，距离不够。”

3.第三次打球成功

师：“打球成功的因素有哪些？我们应该如何描述物体的位置呢？”

生：“描述物体的位置时不仅需要有方向和角度，还需要测量距离。”

4.问题思考

师：“你能解释一下雷达屏幕为什么这样设计吗（如图2）？生活中还有哪些利用方向和距离确定位置的例子呢？”

学生经历了多次数学实践和思考辨析，加深了对概念的理解，能准确地将概念提炼出来，使数学实验与自己的体验深度连接，并归纳到自己的知识体系中，由此将实验思维深深地扎根于自己的脑海中。

五、总结

“STEM”视域下的数学实验教学不仅将学生的“学”、教师的“教”在数学实验中有机地结合起来，还融合了多门学科的知识，并通过实验的过程，让学生探索其中的数学知识，提高科学的素养，以此激发学生学习的兴趣和探索研究的动力。教师通过“STEM”视域下的数学实验，让学生的思维不断地发展，让每一个学生都能领悟到质疑、提问、发现、实验和探究的无穷魅力，让数学实验课堂成为学生发展思维、提高学生的数学素养的场所。

【参考文献】

[1]刘正松.小学数学实验开发设计原则与方法例谈[J].江苏教育，2016（05）：32-34，37.

[2]金一民.融通·建构：小学数学结构化教学的研究[M].南京：南京师范大学出版社，2011.

[3]吴静.小学数学实验教学的问题与对策：以“图形与几何”领域为例[J].教育研究与评论：小学教育教学，2017（02）：58-62.