儿童微实验的内涵、价值及实施

陈海勇

【摘   要】儿童微实验改变了教师主导的设计理念和课堂线性教学的演绎形式，从儿童的兴趣和需求出发，以同伴实验、班级实验、楼道实验、家庭实验、社区实验等形式开展活动。具体实施中要注意以下几点：提供合适的实验载体;开发丰富的实验内容;预设有效的活动方案;注重反思实验过程。

【关键词】儿童微实验;内涵;价值;实施

一、儿童微实验的内涵

儿童微实验是指学生主动运用纸、磁力棒、七巧板、测量工具、作图工具等实验工具，在问题情境的驱动下开展探究性活动，主动发现数学、体验数学、理解数学和运用数学的一种学习方式。

儿童微实验改变了教师主导的设计理念和课堂线性教学的演绎形式，从学生的兴趣和需求出发，以同伴实验、班级实验、楼道实验、家庭实验、社区实验等形式开展活动。微实验易于操作，符合学生的年龄特点和认知水平，融合学生内隐的数学思维、数学想象等心理活动，突破“知識本位”，具有探中激趣、探中求新的特点。

二、儿童微实验的价值

（一）强化问题意识

学起于思，思源于疑。问题意识是数学课程的重要组成部分，更是“做”数学的核心。具有问题意识，指学生要善于从多情境、多条件中整理出关键信息，发现问题，提出问题，通过思考、追问、实践，以解决问题。巧妙运用疑难情境，引导学生发现问题、提出问题，激发好奇心和求知欲，是创新的基础，是开展儿童微实验常用的策略，儿童微实验有助于强化学生的问题意识。

（二）积累活动经验

积累基本活动经验是数学教学的重要目标。教师除了要帮助学生积累显性的操作经验，还要帮助学生积累隐性的思维经验。儿童微实验，通过引导学生对具体实物的操作、观察和思考，帮助学生形成对数学的感性知识、情绪体验和应用意识，同时对既有认知进行筛选、优化，不断更新、矫正，实现经验的重组，使其上升到更高水平。

（三）促进个性表达

个性化表达是指学生基于问题情境，经过识别理解、转译构造，运用多样的证据、多元的表征表达自己对所学内容理解的一种学习能力。个性化表达包含文字语言、符号语言及图形语言三类。儿童微实验注重将三者进行转换，其实验载体是“做”数学、“画”数学、“说”数学。儿童微实验为学生的个性化表达提供了丰沃的土壤。

（四）培育必备品格

对数学教育而言，理性思维、探索精神、明辨善思等数学品格是比数学知识和能力更上位的价值追求，也是数学教育的原点所在。儿童微实验的价值更多体现在让学生能够多角度、多层次、多方面地观察、分析和解决问题;能够迎难而上、纵横贯通、追根究底;能够长于质疑、善于反思，从简单中看出复杂，从司空见惯中发现规律和真谛。

三、儿童微实验的实施过程

（一）提供合适的实验载体

儿童微实验，因其“微”，故灵活。教师可以在不同场景下创设可进行微实验的环境。

班级实验角：在班级设置数学实验角，学生可以以个人或伙伴合作的形式开展片段或主题式研究。实验角存放本年段的教、学具，方便取用，不受时间、对象的限制。丰富的器材也可由学生自行开发设计，如学生将废弃的纸盒、乐高玩具、磁力片等“变废为宝”，自创量角器、计算出题器、多功能圆规、透视组合体……一件件创意十足的作品凝聚了小小设计师们的智慧。

楼道实验馆：在楼层一角开设微型实验馆，备课组负责管理，一般每周一个主题。以苏教版教材四年级上册为例，学习《升和毫升》一课，教师组织学生开展探究活动，让学生用量杯、滴管、水槽等器材，对生活中常见的容器进行估量，通过操作验证猜想，建立升和毫升的量感，并推理出其他容器容量的大小;学习《可能性》一课，教师结合书本上的“你知道吗”内容，组织学生开展抛硬币看正反面的游戏，每人20次，并指导学生将全年级各班抛硬币情况绘制成统计图进行展示。学生发现正面朝上和反面朝上的次数比较接近，验证了可能性是相等的。

家庭实验室：与校园相比，家庭的场域相对更加自由、灵活，材料更为丰富、多元。可以进行个人活动，也可以亲子共同实验。融洽的亲子关系有利于形成健康的教育生态，有利于家长以多元的视角评判孩子的成长。如学习了综合实践《怎样滚得远》一课后，教师鼓励有条件的学生在家里设计出一条直线滑道和两条不同坡度的滑道，探究三条滑道同时放入三颗玻璃球，哪条滑道的球会先到达终点。这一过程中，学生虽然不一定能够得出准确的结论，但通过实验收集数据，对数据进行比较和分析，提高了发现和提出问题的能力，培养了实事求是的科学态度。

（二）开发丰富的实验内容

儿童微实验的成功开展取决于经典的实验内容设置。教师依托现行教材，围绕“现象探究、原理解释、方法发现、问题解决”等方面，系统指导开发设计数学实验项目。结合学生身心特点，内容设计分学段安排，如第一学段的学生往往注重知识的学习与累积，对知识间的联系及灵活运用关注不够，因此这一学段的微实验以观察、操作、发现为主，让学生在现实情境中感受与理解知识的价值，初步学会分析和解决问题;第二学段的学生会逐渐注意到问题背后蕴含的数学思想，在一定程度上能有所感悟，因此这一学段的微实验以猜想、操作、验证、反思为主，指向方法与能力的培养。

儿童微实验的内容一般涵盖例题、练习题、思考题、“你知道吗”、动手做、探索规律、综合与实践及教材外拓展等，在设计时从教材节点、实验主题、实验目标等方面考量。以苏教版教材二年级下册为例，《有余数的除法》一课设计了“抢占终点”活动，目标是巩固对方法的理解;《认识万以内的数》一课设计了“神奇的记数方法”活动，目标是了解古人的记数方式及其蕴含的数学思想方法;《两、三位数的加法和减法》一课设计了“有趣的加法”游戏，目标是在分析操作结果中培养学生的归纳推理能力;《认识方向》一课设计了“测定方向”主题活动，目标是培养学生的空间观念;《分米和毫米》一课设计了“我来测量”实验，目标是让学生掌握测量的方法，对相应长度单位形成量感;《数据的收集和整理（一）》一课设计了，“探寻豌豆荚里的秘密”活动，目标是让学生学会画“正”字记录豌豆数量，培养数据分析观念。

（三）预设有效的活动方案

1.问题的发现与提出

问题是创新的基础。有趣的实验问题不仅能促进学生数学思维的发展，还能激发学生的好奇心和求知欲。教师应鼓励学生用数学的眼光看现实生活，从中发现矛盾，引发认知冲突，提出奇思妙想。如本校一位三年级学生在地铁站看到与地面平行的自动人行道，引发思考：“在上面行走，会比平地上行走快吗？”小组讨论时，有学生说站在自动人行道上速度要快些，因为行走的速度+自动人行道的速度>行走的速度;有学生认为在自动人行道上行走不方便，反而没有在平地上走路快;还有学生说速度应该差不多，因为传送速度过快就不安全了。“自动人行道的奥秘”成为大家感兴趣并需要解决的问题。

2.实验的设计与实施

（1）设计方案，活动准备

有效的实验活动需要良好的组织与管理。有了问题之后，学生组建了“自动人行道的奥秘”研究小组，明确分工，完成资料查找、方案设计、实验记录、撰写报告等任务，并邀请教师对方案的可行性、科学性进行论证、修改，做好实验前准备。

[《自动人行道的奥秘》实验单 实验日期 实验材料 卷尺、计时器、水笔、记录表 实验地点 轨道交通1号线时代广场站 小组成员 4名学生，1名家长志愿者 研究任务 ①站立在自动人行轨道上，计算到终点的时间;②用平时走路的速度，走完相同的距离，计算所需要时间;③用平时走路的速度在前进的自动人行轨道上行走，计算到达终点的时间 研究结论 ]

（2）现场实验，观察记录

在家长的带领下，研究小组成员利用周末时间完成实验任务，记录下实验数据。第一步：估算自动人行道的长度。第二步：卷尺测量。第三步：在距离相同的情况下，记录三种行走方式所需要的时间。最后，将记录的数据汇总整理。

（3）作品展示，汇报分享

学生用小论文或课件等方式交流分享研究成果。估算自动人行道的长度方法多样，有“迈步测量法”，46厘米×82= 3772厘米;有“数地砖推算法”，60厘米×60=3600厘米;还有目测法。用卷尺实际测量出自动人行轨道的长度是36米，基本和学生估算的距离一样。36米的距离，平时走路需要（28.08+22.32+35.54+29.30+29.62）÷5≈29（秒）;“自动人行道”传送时间在55秒左右;在自动人行道上行走，（17.67+20.57+22.23+19.54+30.87）÷5≈22（秒），用时最少。

（四）注重反思实验过程

学生完成实验后，教师对成功的实验或者失败的实验都要给予肯定，失败往往具有特殊的教育价值。教师要引导学生对实验过程进行回顾，思考实验操作注意点是什么，怎样确保实验结果的准确性和实验过程的科学性，能否基于现象进行数学猜想并进行验证，能否通过实验数据、图形表征等探索问题和描述结果……通过反思建构，学生在面对新问题时能够运用联想、类比、创新和迁移，迅速找到解决问题的办法，这正是儿童微实验所要达成的目标。如可对上述《自动人行道的奥秘》进行衍生问题探究：生活中还有类似场景，货运大船在京杭大运河上航行，假设水流的方向和船前行的方向一样，船是不是会航行得更快，由此引出顺水、逆水的问题;还可以让学生对人行道这一生活场景的设计应用进行溯源，体会其设计理念与思路，萌生“设计思维”。

儿童微实验丰富了学生的感性体验与理性思考，使数学学习成为源于自我经验的生长。学生的学习不再是简单的符号学习，而是融入真实情境，在个性化的问题解决中促进认知结构的完善。这种实践活动的反复开展能帮助学生将积极的学习状态、整合的学习方式以及与实践充分联系的思维习惯迁移到未来的学习活动中，形成主动、灵活的持续学习力。

参考文献：

[1] 学习基础素养项目组.素养何以在课堂中生长[M].上海：华东师范大学出版社，2017.

[2] 陳海勇.指向思维品质的小学数学深度学习[J].小学数学教育，2020（10）.

（江苏省苏州工业园区景城学校   215000）