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江苏省十三五规划办《基于农村的数学实验案例研究》课题结题
[ 作者:赵红兵    转贴自:本站原创    点击数:948    更新时间:2020/6/19 12:52:07    文章录入:吴汉平

基于农村的小学数学实验教学案例研究

课题结题报告

执笔:殷桥小学 赵红兵

一、课题研究的背景和意义

2011版义务教育数学课程标准明确提出,要让学生获得适应社会生活和进一步发展所必需的数学基础知识、基本技能、基本思想、基本获得经验,要增强学生学好数学的信心,养成良好的学习习惯,具有初步的创新意识。我们学校地处溧阳偏远农村,农村孩子学习数学两极分化现象比较严重。随着新课程改革的进一步深入,传统的灌输式教学方法已经逐步被淘汰,数学实验通过手脑结合的动手操作和自主探究的学习方式已被适时运用。在小学数学教学中,由于小学生年龄小,抽象思维能力跟不上,对一些较抽象的数学知识难以理解,这时就需要借助直观、形象的学具,通过实验原理,让学生获得直观的感性认识,进而转化为理性认识,从而达到理解并掌握新知识。

二、课题核心概念的界定

1. 数学实验:是指按照数学思想发展的脉络,创造问题情境,充分利用实践手段设计系列问题,增加辅助环节,在教学思维活动的参与下引导学生主动、积极、批判地思考,然后给出验证和理论证明,从而使学生亲历数学建构,逐步把握认识事物的方式方法,培养创造能力和科学研究意识,提高数学素养的一种数学探索活动。

2. 数学实验教学:教学过程以实验为载体,让学生亲身经历数学知识的发生、发展过程和数学结论(规律)的验证和运用过程,让学生从中既获得数学知识,又获得科学的态度和方法。一般可分为研究性实验教学和教学性实验教学两种。研究性实验教学是指通过数量和质量等过程变量来检验未知的学习情境,是一个探索的教学过程。教学性实验教学是指以交流为目的,通过实验来理解知识的合理性及其内在联系,以研究性检验来完成整个学过程。

3. 基于农村的小学数学实验教学:农村孩子留守儿童占比很大,他们实际经验少,语言表达弱,教师更应该尽可能的设计好教学环节,放手让孩子动手操作、亲自体验、主动感悟、流畅表达。

4. 基于农村的小学数学实验教学研究:针对农村小学生的数学学习存在着兴趣不浓、体验不深、难度偏大的情况,开展有针对性的转变教学方式和学习方式的小学数学教学研究。

三、课题研究的目标、原则、方法

(一)研究的目标

1.积累实验课例。借助苏教版1-12册数学教材,结合“数与代数”、“空间观念”、“概率统计”三大板块,梳理符合农村特点的实验课序列,积累实验课课例群;

2.形成教学策略。通过实验课例的实践研究,形成了具有较强操作性的实验课课堂教学策略;

3.引导学生探究。培养学生的探究实验能力和自主创新精神,促进了儿童个性发展和科学世界观的形成。

4.打造教师团队。打造一批具有强烈课程意识,拥有一定课程研发、实施能力、善于合作的一线课程教学骨干。

(二)研究遵循的原则

1.科学性原则

科学性是一切实验研究工作的基础。开展基于农村的小学数学实验案例研究,参与实验的人员必须以丰富的数学实验的知识和科学的理论为指导,克服形式主义,扎扎实实的以科学的态度和方法对待实验过程中所遇到的问题,确保实验研究成果经得起科学的验证。

2.主体性原则

要充分认识到学生的主体地位和智力和潜力,遵循学生的生理、心理特点及其规律,努力培养实验验证的思维方式、研究兴趣和提高学生解决问题的能力。教师要转变思想,充分的相信学生,发挥学生的积极性,发展学生的潜力,努力为学生创造和谐的学习环境

3. 全面发展原则

现代教育以促进人的自由全面发展为宗旨,因此它更关注人的发展的完整性、全面性,注重全面发展,提高知识创新,促进每一个学生在德、智、体、美、劳等方面的全面发展与完善,造就全面发展的人才为己任。

(三)研究的方法

1. 文献资料法:通过对国内外有关数学实验教学方面文献资料的收集和研究,使课题研究的内涵和外延更丰富,更明确,更科学。在现有研究水平的基础上有提高和突破。

2. 问卷调查法:在实施课题阶段,对没有实施此课题年级的学生采用问卷调查方式进行调查研究,用以了解学生的数学发展现状与发展需求,以及相关的影响因素,并根据调查结果有针对性采取相应的策略与手段。

3.行动研究法:结合教育教学实际,在实际的教育教学环节中,通过教学案例分析和教学反思等,对个体的发展进行跟踪调查,及时改进实验教学研究措施。

四、课题研究的内容

1.研究数学实验教学的理论

(1)文献研究:别人已经研究到什么程度,存在什么问题。这是本课题研究的生长点与空间,也是本课题研究的重点和亮点。同时从文献研究中论证“数学实验教学”比传统灌输式课堂效果好,好在哪里。

(2)行动研究:当下课堂教学中“教”与“学”现状的调查研究。开展实验教学与传统灌输式课堂对比研究,了解教师与学生各自的教学感受,了解教师开展实验教学的实际困难,了解学生适应能力与需求。

2、梳理数学实验教学的内容

(1)实验内容: 小学数学学习阶段,梳理哪些内容更需要通过数学实验,让孩子轻松快乐的学习数学。

(2)实验材料:每次的数学实验,需要哪些实验器材,怎样获取实验器材。(挖掘农村资源)

(3)实验过程:怎样组织实验教学过程,使得孩子通过数学实验操作高效获得实验价值。(可在教室以外)

(4)实验评价:通过数学实验教学,获得过程过程性评价策略,完善对每个孩子过程性评价和结果性评价相结合的评价体系。

3.开发数学实验教学的器材

根据2011版小学数学新课程标准,结合苏教版1-12册教材梳理完实验教学的内容后,为了更好地达成实验目的,需要给学生提供哪些必须实验器材,哪些器材可以根据农村学校现有资源制作,哪些可以提供半成品学生创作,哪些需要购买,必须有科学的计划安排。

4.布置数学实验教学的环境

实验内容的确定和实验器材的配套完成以后,实验教学的环境布置如何进行,如何参照数学实验室建设标准,结合学校实际,建设学校数学实验室。

5.研讨数学实验教学的课例

通过课例实践研究,不断反思总结,形成基于农村的小学数学“实验教学”的教学基本策略和教学模式。

五、研究的过程、措施和效果

本课题于2016年12月正式申报,2017年4开题,2020年5月结题。三年多来,课题实践力度大,研究进展顺利

(一)     研究过程

  1. 学习文献资料。(2016.12-2017.6)

自课题开展以来,我们在收集和精心选择文献资料的基础上,组织课题组全体成员开展了学习研讨活动,主要学习了《少年数学实验》、《初中数学实验教学的理论与实践》《小学数学实验教学的理论与实践》等书,并上网查阅相关资料,从网上下载并整理出数学实验教学方面的一套已发表的案例和论文材料,学习了解数学实验教学的意义,实验教学有哪些策略,实验教学存在哪些问题等,老师们通过理论学习和读书交流活动,进一步明晰了数学实验教学如何开展才更有效果,才更能让孩子们喜欢上数学。

2.梳理实验内容。(2017.7-2017.8)

本课题组分工合作重点梳理了1——6年级教材中“数与代数”“图形与几何”“统计与概率”“综合与实践”四大领域的实验内容。纵观小学数学教材,无论是第一学段还是第二学段,亦或是苏教版教材之外,数学实验都广泛蕴含于各个内容领域和各种知识类型的学习中,我们需要做得是在梳理实验教学内容的基础上,将其呈现出来。在实验教学内容选择原则的统领下,通过认真辨析和合理开发,以苏教版数学教材为主要参考对象,我们梳理了各个年级(12册次)适合实验教学的内容,其中部分内容本身就是以实验的方式编写的,还有部分内容可以通过适当的创编、拓展和整合,开发成数学实验教学内容。为了清晰地呈现结构化的成果,我们需要对选择的内容按一定的标准进行分类,使数学教师(特别是没有接触或较少涉猎数学实验领域的)更好地把握数学实验的内涵意蕴和教学特征,丰富学生的数学学习方式,提高学生数学学习的水平。通过把握实验内涵和分析教材内容,我们以实验教学内容的教学时长和教材内容的实验价值取向将其分为三类:

(1)基于教材的创编性实验教学内容

    基于教材的创编性实验教学内容主要是针对教材中的某个知识点(例题、练习题、动手做、思考题等)或某个教学环节,教学时间较短的,结合教材具体教学内容可以进行适当创编的实验内容。

(2)延伸教材的拓展性实验教学内容

延伸教材的拓展性实验教学内容主要是针对教材中操作性、综合性较强的非常规教学内容(动手做、思考题、探索规律和综合与实践等),教学时间一节课为宜的,在原有教材内容的基础上进行适当延伸、拓展的实验内容。

(3)整合教材的主题性实验教学内容

整合教材的主题性实验教学内容主要是针对教材内外与学生现实联系紧密的内容(教材内外的综合与实践),实验活动时间较长的(主要以“长作业”形式为主),以数学学科知识的综合或跨学科知识整合的实验内容。

3.开发实验器材,布置数学实验室。(2017.9—2017.10)

根据理论学习并借鉴科学实验室的组建模式,结合小学数学学科的特点以及小学生的年龄特点,恰逢课题主持人所在学校新建,课题组向学校申请了一个功能室专门作为数学实验室,我们尝试组建适合小学生的数学实验活动室。课题组全体成员在实验室建立的过程中,遵循边使用边完善的原则探索实验室的使用效果。根据小学数学实验内容的实际需求,作为物化载体的实验室的使用情况也会有所不同,可以作为常态化的学习室、课题化的研究站、项目化的合作馆。小学数学实验室的使用原则要注意全员与部分结合、服务与应用交叉、使用与开发同步。从丰富实验学具、到文化布置等一系列过程,课题组的每一个成员积极参与、出谋划策,不断完善数学实验室的组建,目前已经投入使用。活动室从空间、仪器、橱柜、媒体等各个方面征集大家意见,初步建成,并且目前已经投入使用。数学实验室的主要构成如下:

项目

类别

内容

数学实验室的教学仪器

模型类

立方体、木棍、正方形、圆球、圆板、三角形、梯形等

组合类

七巧板、组合积木、魔方、魔球、拼图玩具等

转换类

圆的面积演示器,圆柱的体积演示器

测量类

直尺、量角器、量筒

盛放类

木盒、托盘、支架

工具类

曲线模板、圆规、剪刀、浆糊、订书器纸板、硬纸、橡皮泥、泥土、木块

数学实验设备

网络设备类

(1)计算机、服务器;  (5)电子白板

(2)投影设备;       (6)希沃平台软件

(3)网络连接设备;   (7)50台平板电脑

(4)电源(包括稳压电源和不间断电源)

家具设备

家具类

桌椅六套小组合作型、实验推车2台、仪器橱、消防设备等等

4.形成实验课例 (2017.10-2019.12)

根据理论学习并借鉴科学实验室的组建模式,结合小学数学学科的特点以及小学生的年龄特点,三年来,我们共开展了25次实验课例的专题教学研讨,整理了50个数学实验课教学课例。从制作实验学具、到课堂教学设计,再到实验教学反思等一系列过程,课题组的每一个成员积极参与、出谋划策,不断修改完善数学实验课例,目前已经编印成册,供七所学校数学组教师学习使用。

5.汇总实验成果 (2020.01-2020.05)

本课题进入研究后期阶段,我们课题组成员主要从教学策略和教学模式这两大方面归纳了这三年来的实验研究理论成果,并且汇总了论文、公开课、讲座、荣誉、课例集等实践成果。

(二)研究措施和效果

1.健全机构,完善机制

本课题10位主要成员,分布在七所不同的农村学校,为切实开展课题研究,

成立了以他们为各校子课题组长负责具体实施,各校数学组青年教师为研究人员的组织网络,制定了课题研究制度,有效保证了正常运转。

2.加强学习,提高素质

强理论学习,提高理论素养,是课题研究出成效的关键所在。课题研究初期邀请了常州教科院专家亲临现场指导开题论证工作,吴汉平校长亲自带领我们课题组成员赴常州武进星辰实验学校专题学习小学数学实验教学的经验。课题研究中期,我们邀请常州市教科院潘小福副院长和蒋洁敏老师亲临我们学校现场指导课题研究,观看了我们的数学实验室提出了宝贵的意见和建议。邀请了武进区星河实验学校潘香君主任来我们学校上了一节《月历表中的奥秘》实验课和实验课教学的专题讲座,当时发的朋友圈这样表述:数学实验的课堂,给农村孩子的操作、思维、表达打开了一扇窗户,数学实验的讲座,给农村教师的示范引领和实践探索,提供了无限可能2019年5月8日,与特级教师溧阳市小学数学教研员苏瑜老师的省级课题在社渚小学联合开展对全市公开教学研讨活动,活动中,相晶锦等老师开设了《怎样拼周长最短》等4节课题研究展示课,宋建军等老师做了《农村小学数学实验教学的问题与对策》等4个专题讲座。活动效果得到了与会教师的肯定。 课题研究后期,为了把课题研究的成果归纳总结,在溧阳教科室汤主任的指导下,我们认真撰写了课题研究报告,编印了实验课课例集和论文集,把平时研究的点滴材料汇编成册装订起来,为了能给以后的研究工作起到一定的指导效果。另外,每学期,我们以各种形式组织课题组成员学习相关数学实验教学理论、观摩研究课、外出参加培训,多种途径提高教师科研素质和能力。

3.制定计划,明确专题

课题组在每学期初都要制定研究计划,从日程上明确每一学期的阶段研究目标,每学期得观摩课和课题研讨活动都围绕阶段目标开展专题研究。

第一阶段:我们广泛学习了国内外有关数学实验教学的研究成果,编制成了理论文献集一套,为课题的研究奠定了厚实的理论基础。

第二阶段:我们在“数与代数”、“空间图形”、“统计与概率”三大板块分别进行了实验教学的探索与研究,探索和研究了部分适合开展数学实验课教学的基本教学策略。

第三阶段:我们对原有知识点新授和数学实验教学模式进行了整合,形成了“提出数学问题—设计实验方案—经历实验过程—分析实验结果—得出实验结论”的五步基本课型。

4.立足课堂,推广模式

为了探索农村小学数学实验教学的新方法、新途径,每学期组织课题组成员进行课题研究的教学现场观摩研讨活动。为使得数学实验课上课扎实,有成效,我们多次邀请教研室数学教研员和兄弟学校同行莅临指导,来宾们对该课题的现实意义给与了高度评价。在一次组织的市级该课题专题研讨活动中,我们对听课教师做了问卷调查,调查结果如下:

效果

项目

较好

一般

整体感觉

51.7%

45.6%

2.7%

0%

知识目标

72.9%

24.4%

2.7%

0%

能力目标

70.8%

29.2%

0%

0%

情感目标

69.3%

28.0%

2.7%

0%

实验活动设计

82.3%

15.0%

2.7%

0%

学生实验水平

69.3%

20.8%

9.9%

0%

学生主动探究

70.8%

29.2%

0%

0%

数学实验教学

是否必要

很有必要66.7%

有必要23.7%

没有必要2.7%

不知道6.9%

从上表中可以看出,与会教师对观摩课的整体感觉较好,在教学目标达成、实验活动设计、学生实验水平、学生主动探究等方面满意度较高,特别是实验活动设计,学生主动探究方面令人满意,这就是本课题研究在课堂教学上取得一定成效的反应,而且66.7%的老师认为基于农村的小学数学实验教学很有必要,所以本课题研究成果具有一定的使用和推广价值。

5.立足评价,促进发展

为了激发学生在数学实验过程中形成良好的学科素养,也为了促进教师研究评价标准,我们每学期组织一次专门针对数学实验过程中学生在思维、动手、表达等方面发展性评价的研究,融入到学校对学生的自信之星发展性评价体系中。

六、研究成果

(一)理论成果

1.理解了一种方式:数学实验是农村小学生喜爱的数学教学方式之一。

数学实验是学生通过对实验素材进行数学化的操作来学(理解)数学、用(解释)数学或做(建构)数学的一种数学学习方式,其教学有以下五个特征:一是鲜明的实验目标,二是合理的实验设计,三是规范的实验操作,四是数学化的实验分析,五是科学的实验结论。数学实验,能够让儿童从“看客”向“创客”转变,让思维“逻辑”与“非逻辑”结合,让儿童的“经历”和“经验”相长。

小学数学实验可以分为非连续式的片段“小实验”,是穿插在数学课堂教学中的实验,从实验规模上来讲, 可以理解为“小实验”。 如根据教学的需要,在数学课程中某一数学主题学习内容前,设置一个与引入主题内容有关的实验情境,在课堂上通过教师的演示或学生的操作,在较短时间内完成的实验。也可以包括显主题性的专题“大实验”,专题性实验指的是围绕一个数学主题组织的专项实验,从实验规模上来讲,可以理解为“大实验”。内容比较丰富、 内涵比较深刻。专题性实验需要制定实验计划, 要求学生观察现象或记录数据, 分组讨论实验中所出现的现象或进行数据分析处理,得出结论, 并给出合理的数学解释, 最后写出完整的实验报告。

2.形成了一些策略:案例研究使得基于农村的实验教学策略不断完善。

(1)积累活动经验策略:数学实验要凸显学生的主体地位,在学生参与实验过程中经历整个过程,让学生仔细观察、规范操作、深入讨论并积极交流,这个过程可以让孩子们积累丰富的活动经验。如课题组宋建军老师提供的课例《圆锥的体积探究》一课中,老师将圆锥形模型展示出来,并向学生提问:木工师傅在制作圆锥形模具时,需要找哪些性状的材料?带学生回答后,再次提问:等底、等高的圆锥和圆柱之间存在什么样的关系?之后让学生以小组为单位,利用实验器材开展实验活动,对数学问题进行探究。最后,学生就实验结果进行汇报,并推导出体积公式。整个过程有助于增强学生在数学实验过程中的学习体验,积累了丰富的活动经验。

(2)选择实验形式策略:个人实验、小组实验都是常见的数学实验形式,数学实验的形式选择必须坚持目的性和经济性结合的原则,也就是说要明确数学实验的最终目的,发挥实验的服务作用来推进数学教学,并且要在相同实验效果的条件下通过实验形式选择来控制成本。如在课题组相晶锦老师提供的《认识平行四边形》课例中,研究平行四边形和长方形的关系时,相老师通过课件对图形变化过程进行演示,之后让学生6人一小组,将平行四边形学具每组放置一个,学生也有充分的体验过程,效果也很好。

(3)丰富学科育人策略:当前以知识教学为价值取向的问题任然比较突出,特别是数学学科,很容易让老师产生“学科本位”思想,直接导致学科课程育人功能的弱化。我们采用的“提出数学问题—设计实验方案—经历实验过程—分析实验结果—得出实验结论”五步实验教学思路,让学生真正成为了学习的主人,学生的合作意识、创新思维、情感交流显著增强。通过观课,我们明显感觉到学生在这样的课堂上,学生思维活跃、氛围融洽。实验班里五年级一位学生在一次“我最喜欢的一节课”作文中写到:那一节数学实验课,我感受到了数学好玩,让我终身难忘。

以上这样一些策略的形成,从真正意义上改变了传统课堂上老师教的累,学生听的烦,考试成绩不理想,家长对老师不满意的不良状况。孩子们有了问题意识,有了实验探究过程,就触动了孩子们主动思维,创新意识也就得以孕育,课堂上孩子就愿意表达了,农村孩子数学学习兴趣明显得到了提升。

3.构建了一套模式:课例研讨让农村课堂实验教学模式得以明晰。

我们系统梳理了苏教版小学教材1-12册教材中可以采用实验教学的内容,经过近三年来的实践研究,初步构建了“验证型数学实验”“探索型数学实验”“理解型数学实验”等三种数学实验教学的模式。

(1).验证型数学实验教学模式

C:\Users\ADMINI~1.BF-\AppData\Local\Temp\1589692357(1).png

(2).探索型数学实验教学模式

C:\Users\ADMINI~1.BF-\AppData\Local\Temp\1589692422(1).png(3).理解型数学实验的教学模式

C:\Users\ADMINI~1.BF-\AppData\Local\Temp\1589692459(1).png二)实践成果

1.促进了农村教师快速成长:实践研究使得农村教师的研究意识明显提升。

通过研讨交流大家形成了研究共识,明确了研究目标,分解了研究任务,做实了研究过程,同时老师们的研究意识明显提升,促进了教师快速成长。三年来,12人次在省市级各类上课比赛中获一二奖,8人次在市级研讨活动中做过专题讲座,9篇论文发表,16篇论文获奖。其中工作仅5年的相晶锦老师获得常州市骨干教师称号,被推荐为江苏省青年教师培养奖励计划人选,宋建军老师获得教学基本功竞赛溧阳一等奖、常州二等奖,赵红兵、宋建军两人被提拔为副校级领导,课题组全体老师共同开发的数学实验课例集获得市教研室的充分肯定。

2.提升了农村孩子学科素养: 孩子的动手能力和创新意识得到了培养。

学生参与课堂的热情提升了,孩子动手操作的能力提高了,孩子语言表达流畅了。数学学习兴趣提升之后他们也更愿意参加各类数学活动。省小数报数学小论文获奖达12篇,常州市数棋比赛获奖15人次,溧阳市魔方比赛获奖6人次,溧阳市七巧板比赛获奖16人次。

七、问题与思考

总结本课题的研究,我们认为还有以下几个问题有待解决:

第一、本课题仅通过数学实验对提升农村孩子数学学科素养进行研究,这只是学生数学学习的方式之一,并且适合这种学习方式的内容选择有一定的局限性,那么这种学习方式如何与其他学习方式相互融合,如何从整体上提升农村孩子数学学科素养,可能存在一些研究上的漏洞或不足,在以后的研究中, 还要以点带面

第二、本课题实验教学案例成果的推广需要建立在学生有实验器材的基础上,农村学校在数学实验器材的配备上还需要顶层设计整体思考,更加完善,同时要更新观念,自主开发自主创新,切不可怕麻烦或等待现成的实验器材。一方面需要学校领导和相关部门的大力支持和经费投入,另一方面需要学科教研组悉心指导,加强管理。

   以上研究的结论上可能还存在一定的局限性,希望相关研究的成果以及今后的研究能够弥补这一不足,更希望同行专家提出宝贵意见。

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