《小学数学量感可视化教学的实践研究》开题报告

《小学数学量感可视化教学的实践研究》开题报告

一、研究背景与意义

课标要求

《义务教育数学课程标准（2022年版）》新增"量感"作为核心素养，强调"通过直观体验建立计量单位的表象"。

现实困境

当前教学存在"重记忆轻体验"问题（某市抽测显示65%学生无法合理估算常见物品重量/体积）。

传统教具（如1立方分米模型）难以实现动态可视化呈现。

研究价值

理论：完善量感培养的教学策略体系。

实践：开发可推广的可视化教学工具包。

二、国内外研究现状

国内研究：量感研究刚起步，现有成果多集中于理论探讨（如王永春2023），缺乏系统化教学方案。

国外研究：美国NCTM提倡"Manipulative-Based　Learning"，日本"单位累加"教学法较成熟，但文化适应性待验证。

研究缺口：如何利用可视化技术（非高成本VR）解决"抽象单位具象化"难题。

三、研究目标与内容

研究目标

开发"三维可视化"教学策略（实物操作→动态演示→生活迁移）。

设计8-10个典型课例（如"1公顷有多大——校园地图缩放实验"）。

研究内容

子课题1：小学生量感水平前测（含单位换算/估算/合理选择三维度）。

子课题2：可视化工具开发（AR单位换算卡片、可折叠体积模型等）。

子课题3：教学实验（实验班可视化教学　vs　对照班常规教学）。

四、研究方法

设计研究法：三轮迭代开发（原型设计→课堂试用→改进优化）。

眼动追踪技术：选取30名学生，分析可视化教具对注意力分布的影响。

临床访谈法：通过"量感诊断四步提问法"（预测→操作→解释→应用）深度评估学生思维过程。

五、创新点

策略创新：提出"具身认知"导向的量感培养路径（身体参与→空间表征→数学抽象）。

工具创新：开发低成本"量感魔法盒"（含可变形容积器、动态单位换算尺等）。

六、预期成果

《小学数学量感教学课例集》（配套人教版教材）。

形成量感发展水平测评框架（含实物操作观察表、纸笔测试题库）。

七、研究计划

阶段ﻩ时间ﻩ任务

1ﻩ2024.09-11ﻩ文献研究、量感前测工具开发

2ﻩ2024.12-2025.04ﻩ第一轮实验（长度单位教学）

3ﻩ2025.05-08ﻩ工具升级，第二轮实验（体积单位）

4ﻩ2025.09-12ﻩ成果提炼、区域推广

八、参考文献

教育部.《义务教育数学课程标准（2022年版）》.北京师范大学出版社.

曹培英（2023）.《小学数学量感培养研究》.上海教育出版社.

Clements，　D.　H.　（2015）.　Learning　and　Teaching　Measurement.　NCTM.