兒童微實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵、價(jià)值及實(shí)施

□陳海勇

一、兒童微實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵

兒童微實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用紙、磁力棒、七巧板、測(cè)量工具、作圖工具等實(shí)驗(yàn)工具，在問(wèn)題情境的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)展探究性活動(dòng)，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)、體驗(yàn)數(shù)學(xué)、理解數(shù)學(xué)和運(yùn)用數(shù)學(xué)的一種學(xué)習(xí)方式。

兒童微實(shí)驗(yàn)改變了教師主導(dǎo)的設(shè)計(jì)理念和課堂線性教學(xué)的演繹形式，從學(xué)生的興趣和需求出發(fā)，以同伴實(shí)驗(yàn)、班級(jí)實(shí)驗(yàn)、樓道實(shí)驗(yàn)、家庭實(shí)驗(yàn)、社區(qū)實(shí)驗(yàn)等形式開(kāi)展活動(dòng)。微實(shí)驗(yàn)易于操作，符合學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知水平，融合學(xué)生內(nèi)隱的數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)想象等心理活動(dòng)，突破“知識(shí)本位”，具有探中激趣、探中求新的特點(diǎn)。

二、兒童微實(shí)驗(yàn)的價(jià)值

（一）強(qiáng)化問(wèn)題意識(shí)

學(xué)起于思，思源于疑。問(wèn)題意識(shí)是數(shù)學(xué)課程的重要組成部分，更是“做”數(shù)學(xué)的核心。具有問(wèn)題意識(shí)，指學(xué)生要善于從多情境、多條件中整理出關(guān)鍵信息，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題，通過(guò)思考、追問(wèn)、實(shí)踐，以解決問(wèn)題。巧妙運(yùn)用疑難情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，激發(fā)好奇心和求知欲，是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，是開(kāi)展兒童微實(shí)驗(yàn)常用的策略，兒童微實(shí)驗(yàn)有助于強(qiáng)化學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)。

（二）積累活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)

積累基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)是數(shù)學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)。教師除了要幫助學(xué)生積累顯性的操作經(jīng)驗(yàn)，還要幫助學(xué)生積累隱性的思維經(jīng)驗(yàn)。兒童微實(shí)驗(yàn)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)具體實(shí)物的操作、觀察和思考，幫助學(xué)生形成對(duì)數(shù)學(xué)的感性知識(shí)、情緒體驗(yàn)和應(yīng)用意識(shí)，同時(shí)對(duì)既有認(rèn)知進(jìn)行篩選、優(yōu)化，不斷更新、矯正，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)的重組，使其上升到更高水平。

（三）促進(jìn)個(gè)性表達(dá)

個(gè)性化表達(dá)是指學(xué)生基于問(wèn)題情境，經(jīng)過(guò)識(shí)別理解、轉(zhuǎn)譯構(gòu)造，運(yùn)用多樣的證據(jù)、多元的表征表達(dá)自己對(duì)所學(xué)內(nèi)容理解的一種學(xué)習(xí)能力。個(gè)性化表達(dá)包含文字語(yǔ)言、符號(hào)語(yǔ)言及圖形語(yǔ)言三類(lèi)。兒童微實(shí)驗(yàn)注重將三者進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其實(shí)驗(yàn)載體是“做”數(shù)學(xué)、“畫(huà)”數(shù)學(xué)、“說(shuō)”數(shù)學(xué)。兒童微實(shí)驗(yàn)為學(xué)生的個(gè)性化表達(dá)提供了豐沃的土壤。

（四）培育必備品格

對(duì)數(shù)學(xué)教育而言，理性思維、探索精神、明辨善思等數(shù)學(xué)品格是比數(shù)學(xué)知識(shí)和能力更上位的價(jià)值追求，也是數(shù)學(xué)教育的原點(diǎn)所在。兒童微實(shí)驗(yàn)的價(jià)值更多體現(xiàn)在讓學(xué)生能夠多角度、多層次、多方面地觀察、分析和解決問(wèn)題；能夠迎難而上、縱橫貫通、追根究底；能夠長(zhǎng)于質(zhì)疑、善于反思，從簡(jiǎn)單中看出復(fù)雜，從司空見(jiàn)慣中發(fā)現(xiàn)規(guī)律和真諦。

三、兒童微實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程

（一）提供合適的實(shí)驗(yàn)載體

兒童微實(shí)驗(yàn)，因其“微”，故靈活。教師可以在不同場(chǎng)景下創(chuàng)設(shè)可進(jìn)行微實(shí)驗(yàn)的環(huán)境。

班級(jí)實(shí)驗(yàn)角：在班級(jí)設(shè)置數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)角，學(xué)生可以以個(gè)人或伙伴合作的形式開(kāi)展片段或主題式研究。實(shí)驗(yàn)角存放本年段的教、學(xué)具，方便取用，不受時(shí)間、對(duì)象的限制。豐富的器材也可由學(xué)生自行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，如學(xué)生將廢棄的紙盒、樂(lè)高玩具、磁力片等“變廢為寶”，自創(chuàng)量角器、計(jì)算出題器、多功能圓規(guī)、透視組合體……一件件創(chuàng)意十足的作品凝聚了小小設(shè)計(jì)師們的智慧。

樓道實(shí)驗(yàn)館：在樓層一角開(kāi)設(shè)微型實(shí)驗(yàn)館，備課組負(fù)責(zé)管理，一般每周一個(gè)主題。以蘇教版教材四年級(jí)上冊(cè)為例，學(xué)習(xí)《升和毫升》一課，教師組織學(xué)生開(kāi)展探究活動(dòng)，讓學(xué)生用量杯、滴管、水槽等器材，對(duì)生活中常見(jiàn)的容器進(jìn)行估量，通過(guò)操作驗(yàn)證猜想，建立升和毫升的量感，并推理出其他容器容量的大??；學(xué)習(xí)《可能性》一課，教師結(jié)合書(shū)本上的“你知道嗎”內(nèi)容，組織學(xué)生開(kāi)展拋硬幣看正反面的游戲，每人20次，并指導(dǎo)學(xué)生將全年級(jí)各班拋硬幣情況繪制成統(tǒng)計(jì)圖進(jìn)行展示。學(xué)生發(fā)現(xiàn)正面朝上和反面朝上的次數(shù)比較接近，驗(yàn)證了可能性是相等的。

家庭實(shí)驗(yàn)室：與校園相比，家庭的場(chǎng)域相對(duì)更加自由、靈活，材料更為豐富、多元。可以進(jìn)行個(gè)人活動(dòng)，也可以親子共同實(shí)驗(yàn)。融洽的親子關(guān)系有利于形成健康的教育生態(tài)，有利于家長(zhǎng)以多元的視角評(píng)判孩子的成長(zhǎng)。如學(xué)習(xí)了綜合實(shí)踐《怎樣滾得遠(yuǎn)》一課后，教師鼓勵(lì)有條件的學(xué)生在家里設(shè)計(jì)出一條直線滑道和兩條不同坡度的滑道，探究三條滑道同時(shí)放入三顆玻璃球，哪條滑道的球會(huì)先到達(dá)終點(diǎn)。這一過(guò)程中，學(xué)生雖然不一定能夠得出準(zhǔn)確的結(jié)論,但通過(guò)實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，提高了發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

（二）開(kāi)發(fā)豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

兒童微實(shí)驗(yàn)的成功開(kāi)展取決于經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置。教師依托現(xiàn)行教材，圍繞“現(xiàn)象探究、原理解釋、方法發(fā)現(xiàn)、問(wèn)題解決”等方面，系統(tǒng)指導(dǎo)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。結(jié)合學(xué)生身心特點(diǎn)，內(nèi)容設(shè)計(jì)分學(xué)段安排，如第一學(xué)段的學(xué)生往往注重知識(shí)的學(xué)習(xí)與累積，對(duì)知識(shí)間的聯(lián)系及靈活運(yùn)用關(guān)注不夠，因此這一學(xué)段的微實(shí)驗(yàn)以觀察、操作、發(fā)現(xiàn)為主，讓學(xué)生在現(xiàn)實(shí)情境中感受與理解知識(shí)的價(jià)值，初步學(xué)會(huì)分析和解決問(wèn)題；第二學(xué)段的學(xué)生會(huì)逐漸注意到問(wèn)題背后蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想，在一定程度上能有所感悟，因此這一學(xué)段的微實(shí)驗(yàn)以猜想、操作、驗(yàn)證、反思為主，指向方法與能力的培養(yǎng)。

兒童微實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容一般涵蓋例題、練習(xí)題、思考題、“你知道嗎”、動(dòng)手做、探索規(guī)律、綜合與實(shí)踐及教材外拓展等，在設(shè)計(jì)時(shí)從教材節(jié)點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)主題、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)等方面考量。以蘇教版教材二年級(jí)下冊(cè)為例，《有余數(shù)的除法》一課設(shè)計(jì)了“搶占終點(diǎn)”活動(dòng)，目標(biāo)是鞏固對(duì)方法的理解；《認(rèn)識(shí)萬(wàn)以?xún)?nèi)的數(shù)》一課設(shè)計(jì)了“神奇的記數(shù)方法”活動(dòng)，目標(biāo)是了解古人的記數(shù)方式及其蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想方法；《兩、三位數(shù)的加法和減法》一課設(shè)計(jì)了“有趣的加法”游戲，目標(biāo)是在分析操作結(jié)果中培養(yǎng)學(xué)生的歸納推理能力；《認(rèn)識(shí)方向》一課設(shè)計(jì)了“測(cè)定方向”主題活動(dòng)，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念；《分米和毫米》一課設(shè)計(jì)了“我來(lái)測(cè)量”實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)是讓學(xué)生掌握測(cè)量的方法，對(duì)相應(yīng)長(zhǎng)度單位形成量感；《數(shù)據(jù)的收集和整理（一）》一課設(shè)計(jì)了，“探尋豌豆莢里的秘密”活動(dòng)，目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)會(huì)畫(huà)“正”字記錄豌豆數(shù)量，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析觀念。

（三）預(yù)設(shè)有效的活動(dòng)方案

1.問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)與提出

問(wèn)題是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。有趣的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題不僅能促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)思維的發(fā)展，還能激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生用數(shù)學(xué)的眼光看現(xiàn)實(shí)生活，從中發(fā)現(xiàn)矛盾，引發(fā)認(rèn)知沖突，提出奇思妙想。如本校一位三年級(jí)學(xué)生在地鐵站看到與地面平行的自動(dòng)人行道，引發(fā)思考：“在上面行走，會(huì)比平地上行走快嗎？”小組討論時(shí)，有學(xué)生說(shuō)站在自動(dòng)人行道上速度要快些，因?yàn)樾凶叩乃俣?自動(dòng)人行道的速度＞行走的速度；有學(xué)生認(rèn)為在自動(dòng)人行道上行走不方便，反而沒(méi)有在平地上走路快；還有學(xué)生說(shuō)速度應(yīng)該差不多，因?yàn)閭魉退俣冗^(guò)快就不安全了。“自動(dòng)人行道的奧秘”成為大家感興趣并需要解決的問(wèn)題。

2.實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

（1）設(shè)計(jì)方案，活動(dòng)準(zhǔn)備

有效的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)需要良好的組織與管理。有了問(wèn)題之后，學(xué)生組建了“自動(dòng)人行道的奧秘”研究小組，明確分工，完成資料查找、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)記錄、撰寫(xiě)報(bào)告等任務(wù)，并邀請(qǐng)教師對(duì)方案的可行性、科學(xué)性進(jìn)行論證、修改，做好實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備。

《自動(dòng)人行道的奧秘》實(shí)驗(yàn)單實(shí)驗(yàn)日期實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)小組成員研究任務(wù)研究結(jié)論卷尺、計(jì)時(shí)器、水筆、記錄表軌道交通1號(hào)線時(shí)代廣場(chǎng)站4名學(xué)生，1名家長(zhǎng)志愿者①站立在自動(dòng)人行軌道上，計(jì)算到終點(diǎn)的時(shí)間；②用平時(shí)走路的速度，走完相同的距離，計(jì)算所需要時(shí)間；③用平時(shí)走路的速度在前進(jìn)的自動(dòng)人行軌道上行走，計(jì)算到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間

（2）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，觀察記錄

在家長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，研究小組成員利用周末時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，記錄下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第一步：估算自動(dòng)人行道的長(zhǎng)度。第二步：卷尺測(cè)量。第三步：在距離相同的情況下，記錄三種行走方式所需要的時(shí)間。最后，將記錄的數(shù)據(jù)匯總整理。

實(shí)驗(yàn)員1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)估算距離/米實(shí)際距離/米走路時(shí)間/秒傳送時(shí)間/秒人行道走路時(shí)間/秒

（3）作品展示，匯報(bào)分享

學(xué)生用小論文或課件等方式交流分享研究成果。估算自動(dòng)人行道的長(zhǎng)度方法多樣，有“邁步測(cè)量法”，46 厘米×82= 3772 厘米；有“數(shù)地磚推算法”，60 厘米×60=3600 厘米；還有目測(cè)法。用卷尺實(shí)際測(cè)量出自動(dòng)人行軌道的長(zhǎng)度是36 米，基本和學(xué)生估算的距離一樣。36 米的距離，平時(shí)走路需要（28.08+22.32+35.54+29.30+29.62）÷5≈29(秒)；“自動(dòng)人行道”傳送時(shí)間在55 秒左右；在自動(dòng)人行道上行走，（17.67+20.57+22.23+19.54+30.87）÷5≈22（秒），用時(shí)最少。

（四）注重反思實(shí)驗(yàn)過(guò)程

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，教師對(duì)成功的實(shí)驗(yàn)或者失敗的實(shí)驗(yàn)都要給予肯定，失敗往往具有特殊的教育價(jià)值。教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行回顧，思考實(shí)驗(yàn)操作注意點(diǎn)是什么，怎樣確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的科學(xué)性，能否基于現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)學(xué)猜想并進(jìn)行驗(yàn)證，能否通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖形表征等探索問(wèn)題和描述結(jié)果……通過(guò)反思建構(gòu)，學(xué)生在面對(duì)新問(wèn)題時(shí)能夠運(yùn)用聯(lián)想、類(lèi)比、創(chuàng)新和遷移，迅速找到解決問(wèn)題的辦法，這正是兒童微實(shí)驗(yàn)所要達(dá)成的目標(biāo)。如可對(duì)上述《自動(dòng)人行道的奧秘》進(jìn)行衍生問(wèn)題探究：生活中還有類(lèi)似場(chǎng)景，貨運(yùn)大船在京杭大運(yùn)河上航行，假設(shè)水流的方向和船前行的方向一樣，船是不是會(huì)航行得更快，由此引出順?biāo)⒛嫠膯?wèn)題；還可以讓學(xué)生對(duì)人行道這一生活場(chǎng)景的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行溯源，體會(huì)其設(shè)計(jì)理念與思路，萌生“設(shè)計(jì)思維”。

兒童微實(shí)驗(yàn)豐富了學(xué)生的感性體驗(yàn)與理性思考，使數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成為源于自我經(jīng)驗(yàn)的生長(zhǎng)。學(xué)生的學(xué)習(xí)不再是簡(jiǎn)單的符號(hào)學(xué)習(xí)，而是融入真實(shí)情境，在個(gè)性化的問(wèn)題解決中促進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善。這種實(shí)踐活動(dòng)的反復(fù)開(kāi)展能幫助學(xué)生將積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)、整合的學(xué)習(xí)方式以及與實(shí)踐充分聯(lián)系的思維習(xí)慣遷移到未來(lái)的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，形成主動(dòng)、靈活的持續(xù)學(xué)習(xí)力。