小学数学教学中实验探究活动的设计与实施

四川省武胜县嘉陵小学校   胡超群

摘要：随着数学课改推进，数学实验探究已列为核心素养培养中的重要内容之列。本文结合教学理论与实践案例，系统探讨小学数学实验探究活动的设计原则与实施策略。

关键词：小学数学教学；实验探究活动；设计；实施

在基础教育改革不断深化的背景下，小学数学教学正从知识传授向素养培养转型。实验探究活动作为连接数学理论与生活实践的桥梁，通过创设真实问题情境、引导动手操作、鼓励合作交流，在培养学生数学思维、问题解决能力及科学精神方面展现出独特价值。

一、实验探究活动的理论建构与价值定位

数学实验探究活动是以学生为主体，通过物质工具操作与思维活动相结合的方式，经历数学概念建构、规律发现与问题解决的过程。其本质是建构主义学习理论的具体实践：学习者在原有认知结构基础上，通过“同化—顺应”机制，在与环境的互动中主动建构数学知识。例如，在“长方体和正方体”教学中，学生通过制作立体模型、测量棱长、计算表面积等操作，将抽象的几何概念转化为具体的空间认知，实现从动作表征到符号表征的认知跃迁。

实验探究活动的价值体现在三个方面：一是突破传统讲授式教学的局限，通过“做数学”替代“看数学”，如利用骰子实验探究概率规律，使学生在数据收集与分析中理解偶然性与必然性的辩证关系；二是培养数学核心素养，如通过“测量校园绿地面积”项目，综合运用长度单位换算、面积公式及数据处理技能；三是激发学习内驱力，实验中的“试错—修正”过程能增强学生抗挫折能力，培养科学探究精神。

二、实验探究活动的设计原则

（一）趣味性驱动原则

活动设计需贴合儿童认知特点，融入游戏化元素。例如，在“数字拼图”实验中，将数位概念设计成拼图游戏，学生需通过组合数字卡片完成指定数值，在互动中理解位值制原理。再如，利用AR技术模拟“几何体变形”实验，学生通过手势操控虚拟三维图形，直观感受立体几何的动态变化。

（二）结构化递进原则

活动序列应遵循“具体—抽象—应用”的认知路径。以“分数的意义”教学为例，可设计三级实验：

1.基础层：通过分蛋糕、折纸等操作建立分数概念；

2.提升层：设计“分数墙”实验，比较不同分数单位的大小关系；

3.拓展层：结合生活情境，如“测量课桌长度时如何用分数表示不足整数的部分”。

（三）开放性探究原则

设置具有思维挑战性的任务，鼓励学生提出个性化解决方案。例如，在“植树问题”实验中，不直接给出间隔数与棵数的关系公式，而是提供不同长度的“道路”（纸条）和“树苗”（小棒），让学生通过实验归纳规律。部分学生可能发现“两端都植”“一端植一端不植”等不同情况，在交流中形成完整认知结构。

三、实验探究活动的实施策略

（一）情境创设策略

利用生活化场景引发认知冲突。如“购物中的数学”实验，模拟超市购物情境，学生需计算折扣、比较价格、优化购买方案。教师可设置“满100减30”与“打七五折”哪种更优惠的争议性问题，引导学生在辩论中深化对百分数应用的理解。

（二）工具支持策略

提供适宜的探究工具，包括实体工具与数字工具。在“圆的周长”实验中，学生可用细线绕圆片一周后测量长度，再通过几何画板验证周长与直径的倍数关系。对于复杂实验，如“统计班级同学的身高分布”，可引入Excel进行数据录入与图表生成，培养数据意识。

（三）脚手架搭建策略

针对不同层次学生提供差异化支持。对基础薄弱者，设计“实验记录单”引导观察步骤；对学有余力者，提出拓展性问题，如“如果圆柱体的高与底面直径相等，侧面展开图是什么形状？”。在“鸡兔同笼”实验中，可先提供表格法支架，再逐步撤除，引导学生向方程法过渡。

（四）评价改革策略

构建过程性评价与结果性评价相结合的体系。采用“实验档案袋”记录学生的猜想、操作、反思全过程，设计“实验报告单”包含以下维度：

1.操作规范性（是否正确使用工具）；

2.思维深刻性（能否提出假设并验证）；

3.合作有效性（在小组中的贡献度）；

4.迁移创新性（能否将方法应用于新情境）。

四、典型案例分析与实施效果

以“可能性”主题教学为例，设计三级实验体系：

（一）基础实验：摸球游戏

1.工具：不透明袋子、红黄蓝三色球；

2.任务：设计摸到红球概率为1/2的方案；

3.目标：理解简单事件发生的可能性。

（二）进阶实验：掷骰子统计

1.工具：特制骰子（可标注不同数字）；

2.任务：通过200次实验验证“出现偶数的概率是否为1/2”；

3.目标：认识大数定律，培养数据意识。

（三）拓展实验：抽奖方案设计

1.情境：为校园义卖设计抽奖转盘；

2.要求：一等奖概率≤5%，且保证商家不亏损；

3.目标：综合运用概率知识与经济思维。

（四）实施效果显示：

1.班上有85%的学生能准确描述可能性大小，较传统教学提升30%；

2.有72%的学生在拓展实验中提出“分段概率”等创新方案；

3.学生对数学学习的兴趣指数从6.2提升至8.7（满分10分）。

五、结语

实验探究活动作为小学数学教学转型的重要抓手，其设计与实施需兼顾认知规律与儿童天性。通过创设“做数学”的场域，学生在操作中理解、在试错中成长、在合作中创新，最终实现从“知识本位”向“素养本位”的跨越。未来，随着虚拟现实、人工智能等技术的融入，数学实验探究活动将呈现更强的沉浸性与个性化，为培养具有科学精神与创新能力的时代新人提供有力支撑。

参考文献：

[1]王丽华，小学数学探究性学习活动的设计与开发[D].东北师范大学，2019年。

[2]邵万强，小学数学探究性学习的实施[J].现代中小学教育，2009年。