数字化背景下小学数学探究性学习活动的设计与应用

摘 要：探究性学习活动有益于培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力，有利于发展学生的实践能力和创新精神，在探究性学习活动中，学生的知识体系能得到进一步完善。数字化技术可以丰富学生的学习体验，为其提供间接经验，通过知识可视化提升学生的思维能力。文章探讨了数字化背景下的小学数学探究性学习活动的优势，并在此基础上提出小学数学探究性学习活动的设计与应用策略。

关键词：数字化；探究性学习活动；小学数学

作者简介：柏广芹（1980—），女，江苏省淮安市盱眙县马坝中心小学。

探究性学习活动是指学生凭借自己已有的知识经验，对具有挑战性的问题或任务进行自主学习或合作探究，进而获取知识、应用知识的学习方式。学生开展探究性学习活动，不仅能够加深对知识的理解，还能够掌握学习知识的基本方法［1］。小学数学教师在组织探究性学习活动的过程中，有时会因为教学工具不合适、学生缺乏探究经验、学生动手操作能力不足等情况影响活动效果，而辅以恰当的数字化技术支持，能令小学数学探究性学习活动形象化、可视化，有利于突破教学的难点，使教学更加高效。

一、在数字化背景下开展小学数学探究性学习活动的优势

（一）简化教学用具，优化教学流程

在当前的小学数学教学中，教师往往会根据教学内容设计丰富多彩的学习活动，丰富学生的学习体验，因此经常会用到各式各样的教学用具。而许多问题也随之而来：有些教学用具准备起来比较耗时，还不能重复利用；有些教学用具成本太高；有些教学用具达不到教学要求的精确度，反而会影响学生的实验探究……面对这样的困境，教师引入数字化技术，对教学流程进行适当优化，可以让课堂教学更加智能、高效。

在教学《三角形的三边关系》时，教师通常是给学生准备好指定长度的小棒，让学生通过动手组合小棒，探究三角形三条边之间的基本关系。准备这样一节探究活动课，教师需要耗费不少时间和精力，甚至有很多教师为使用何种材质的小棒伤透脑筋，加上有的学生操作不够规范，导致探究结果出现偏差。对此，在数字化背景下，教师就可以利用动态几何软件GeoGebra教学《三角形的三边关系》。例如，教师先在软件上设置好2厘米、4厘米、5厘米、8厘米四种长度的线段，学生在平板电脑上通过点击任意勾选三根小棒，此时软件就会自动提供对应长度的小棒，然后学生再利用选好的三根小棒尝试围出三角形。完成探究后，学生还可以利用网络学习平台分享自己的探究结果。用数字软件模拟出的线段进行探究，减少了因小棒粗细不一致或学生拼接不当等问题对探究结果造成的影响，而且每名学生都能经历动手操作过程，丰富了学生的探究学习体验。

数字化技术优化了课堂学习活动中的计算、比较等辅助性工作，排除了探究学习活动过程中的无关干扰因素，使探究精确度更高，让探究活动更加聚焦于本质。

（二）拓展探究途径，提升思维能力

“综合与实践”板块是苏教版小学数学教材中的重要内容之一，教材编委会在每一册教材中都安排了2—3课时的综合与实践内容。“综合与实践”活动课是教师进行组织引导，学生经历动手操作、合作探究，从而获取知识与经验的过程，这一过程有助于学生数学知识的积累和数学核心素养的培养。

苏教版小学数学三年级上册的《周长是多少》综合实践课是在学生对周长有了充分认识，以及学会利用公式计算长方形和正方形的周长后开展的，教材在这一课中给出了四个活动：拼一拼、比一比、画一画、量一量。“拼一拼”活动要求学生用6个边长为1厘米的正方形拼出不同的图形，并计算拼成的图形的周长［2］。在开展这项活动时，学生会遇到一些问题，如边长1厘米的正方形纸片太小、太软，无法做到完全拼合，同时学生还要理解图形拼接后的周长变化情况。在传统教学中，教师往往需要准备大量的教学用具来推动探究活动顺利进行，但知识讲解方式有时却依旧不够形象生动。因此，在开展“拼一拼”活动时，教师可以借助动态几何软件进行教学。学生可以在平板上拖动6个边长为1厘米的正方形进行拼图。当2个正方形拼在一起时会产生一条公共边，在数字软件上，2个正方形拼合后，它们之间的公共边就消失了。公共边消失这一直观表现能让学生有效学习周长知识，使知识难点变得直观生动，有助于学生空间思维能力的发展。“画一画”活动要求学生画出周长为20厘米的长方形，学生在软件中输入长方形的长和宽后，软件就会自动生成长方形。这样的便捷操作简化了学生画图的过程，留出更多的时间让学生探索长方形的长和宽之间的关系。不仅如此，学生还能利用软件快捷地画出各种不同的长方形，从而深化对长方形特性的理解。

（三）丰富学生体验，提供间接经验

学习《吨的认识》一课时，小学生对于“吨”这个比较大的单位概念往往没有具体的认识，缺乏相关经验，因此教师可以借助微视频丰富学生的间接体验。有教师就播放了食堂工作人员搬运大米的视频，看到孔武有力的工作人员对200千克大米束手无策的样子，学生不由得笑了起来，有了更强烈的学习兴趣。然后教师引导学生设想1吨重的大米，使学生感受“吨”这一单位在现实生活中的体现。微视频的合理使用，能让学生对知识的印象更加深刻。

教学《认识长方形和正方形》一课时，教师若只用口头语言来描述长方形和正方形的关系，就会使得课堂有些枯燥乏味。而借助数字化技术，教师可以在动态几何软件中对长方形和正方形进行变形处理。如教师画出一个长5厘米，宽2厘米的长方形后提问学生：大家看，这是什么图形？它的长是几厘米？宽是几厘米？接着边提问边演示，把长方形的长缩短到和宽一致，再询问学生：长方形怎么变成了正方形了呢？由此可见，数字化技术能丰富学生的体验，让学生在间接体验中感受数学的奥妙。

二、基于数字化技术的探究性学习活动的设计与应用

（一）在感悟本质属性时设计探究活动，明晰共同特征

在数学概念学习中开展探究活动，要帮助学生经历数学概念的产生、形成过程，使学生积累恰当的概念表象［3］。例如，在学习《平移和旋转》时，教师通过视频演示生活中的平移和旋转现象，为学生提供丰富的思考素材，学生可以在比较中初步感悟平移和旋转这两种不同的运动现象，调动生活经验。在学生唤醒生活经验和知识经验后，教师设计探究活动，让学生对一些运动方式进行自主分类，引导学生从思考生活问题解决方式逐渐延伸至数学规律探究。在分类的过程中，學生可以用软件记录自己分类的方法和结果，通过对分类标准的阐述、对运动方式的辨析，不断加深自己对平移和旋转这两种运动的认识，理解平移和旋转的本质特征。

（二）在探寻数学规律时设计探究活动，丰富数学体验

《义务教育数学课程标准（2022年版）》指出，要通过丰富的教学方式，让学生在实践、探究、体验、反思、合作、交流等学习过程中感悟基本思想、积累基本活动经验，发挥每一种教学方式的育人价值，促进学生核心素养发展。《圆的周长》一课中，学生要探究圆的周长与直径的关系。在传统教学中，教师一般是让学生画出多个圆，再通过测量这些圆的周长和直径，探究总结圆的周长与直径之间的倍数关系。但是，由于课堂时间有限，学生难以完成对多个圆的测量与绘制，实验样本过少，而且部分学生因测量方式不当或测量存在误差，导致自己的实验结果不理想，没能获得有效的探究体验。而在数字化背景下，教师可以利用在线数据收集表，对全班学生的实验数据进行收集，将汇合而成的数据转化为每个学生的学习资源，解决了实验样本过少的问题。不仅如此，在线数据表具有自动总结公式、自动绘制图表等功能，可以更有效地处理数据，学生可以剔除错误数据、快速求平均数、利用图表了解实验数据的分布情况等，有助于学生对实验数据进行深度挖掘，提高探究学习效果。借助数学软件进行模拟实验，让学生在模拟实验环境中运用“滚圆法”进行对圆的周长的探究，利用工具准确地测量圆的周长和直径，学生通过多次实验，发现圆的周长除以其直径的商始终是一个确定的值，以此体验圆周率概念的生成过程。动态几何软件还能对圆的大小进行动态变换，让学生在观察中不断加深对圆周率的理解，获得深度学习体验。

（三）在构建知识体系时设计探究活动，完善认知结构

数学学习过程是螺旋式上升的，许多数学知识是相互关联的，在学习数学时要重点关注知识之间的内在联系。要想对数学知识进行整体把握，必须具备结构化的知识体系，因此教师应该帮助学生逐步在头脑中建立数学知识体系。例如，在教学《多边形的面积》时，教师要结合学习过的长方形、正方形、平行四边形、三角形、梯形的几何知识，设计分类、整理的数学探究活动。应用教学过程中的生成性资源，让学生积极主动地参与探究，既能有效激发学生的学习兴趣，又能使复习课变得生动有趣，使学生更加乐意学习数学。

（四）在深化理解时设计探究活动，凸显教师指导

探究学习活动强调学生的自主性，但也不能缺乏教师的指导。在探究学习活动中，学生遇到困难或困惑时，教师要及时地进行指导，拓展学生的思维，使学生的探究学习活动不断地完善，这样学生的探究学习才能获得质的飞跃。

例如，学习了长方体和正方体的表面积计算公式后，教师设计了“表面积的变化”探究活动：

（1）用4个同样大小的正方体设计一个包装盒，你会怎样設计？

（2）用6个棱长为1厘米的小正方体设计包装盒呢？

（3）用8个棱长为1厘米的小正方体设计包装盒呢？

学生先动手设计，在设计与讨论的过程中发现正方体组合时的表面积变化规律：在原有正方体表面积的和一定时，重叠面越多，拼成的长方体的表面积就越小。最后教师引导学生将获得的知识经验迁移到两个、多个长方体的叠拼中，为探究长方体叠拼过程中表面积的变化奠定坚实的知识基础。学生通过探究学习，能够感悟和体验表面积的变化规律，在合作探究中逐渐揭示和把握知识内涵［4］。

结语

总之，探究性学习活动在小学数学学习中具有重要意义，教师要全面把握探究性学习活动的基本特征和有效实施策略，使其与数字化技术深度融合，让学生充分经历知识产生、形成和应用的全过程，在认知冲突、操作实践、反思提炼、抽象概括中有效理解知识本质，真正提高数学教学实效。值得注意的是，不能用数字化技术完全替代学生的动手操作过程，多种教学方法相互配合才能发挥更好的效用。

［参考文献］

徐国凤.“梳理·沟通·串联”架起表达的结构之桥：小学生数学表达结构化的实践研究［J］.文理导航（中旬），2022（8）：37-39.

陈涛.走向深度：当活动教学遇上项目学习——以“周长是多少 ”为例［J］.教育界，2021（38）：20-21.

顾晓东.有效设计数学概念教学中的探究性活动［J］.贵州教育，2012（2）：33-35.

顾晓东.数学概念教学中探究性活动的有效设计［J］.江苏教育，2012（4）：24-26.