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【教學應用】科技新「體」驗,奇「積」大無限

發布時間:2020-07-17 點閱次數:1067
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主題名稱:科技新「體」驗,奇「積」大無限
作品學習領域:數學
施行年級:4年級
學生人數:26人
課程節數:6節
輔助教學設備/資源:
1.教學設備:桌上型電腦、平板電腦(華碩平板、蘋果 ipad 平板)、投影機、布幕
2.教學資源:
 (1) 透過堆疊的合成與分解,計算正方體與長方體積木個數
 (2) 利用 1 立方公分為單位算出正方體的體積
 (3) 操作 1 立方公分的積木並點數算出複合形體的體積
 (4) 能解決生活中體積單位的相關問題
 (5) 教育雲學習拍平台
 (6) 教育百科─體積
 (7) ipad 測量儀 app

媒體影音來源:
1.透過堆疊的合成與分解,計算正方體與長方體積木個數
2.利用 1 立方公分為單位算出正方體的體積
3.操作 1 立方公分的積木並點數算出複合形體的體積
4.能解決生活中體積單位的相關問題

█ 教學發想(教學活動概述)

  傳統紙本課本的體積單元無法辦到的境界!學生面對這種紙上談兵又是何奇的痛苦!教學世紀大辨論-到底科技有沒有影響教學?我想你都會在這裡找到答案。因為這裡的科技串起一場空間、平面和虛擬的體積戰爭,讓你眼睛為之一亮,讓我們一起來看這個單元-科技新「體」驗,奇「積」大無限。

  傳統體積的教學,在國小低年級,從立方體積木堆疊的幾何活動,到中年級計數與歸納的測量活動,來建立學生體積概念與公式。因此在國小四年級數學體積的接觸就格外的重要,它除了是五年級大單位體積初步概念,更是容量與容積的基石,更是往後生活複合形體積的應用。但現行體積教材主要偏重於公式符號的計算,學生盲目的套用公式,遇到不規則複合形體體積堆疊,則無法使用公式,加上學生缺乏解題策略,學生因而造成解題困難。

  體積教學上,除了透過實體教具進行教學外,影片和虛擬教具的加入,可將體積以動態的方式呈現許多立體變化的過程,更強而有力的視知覺經驗。本次教學活動過程中,透過行動載具結合學習拍 2.0 的學習平台,不僅讓體積的教學能透過具體操作,便能幫助學生空間能力的建立,建構出空間心像能力,進而達到物體三維與平面二維表徵間的轉換。

  再則透過學習拍 2.0 平台任務的派送,讓學習的主導權交給學生,4 個學生為一組,過程中學生可以討論、可以分享報告、可以錄製他們的解題過程到學習拍 2.0 的平台,教師也可以透過學習拍 2.0 瞭解學生的學習進度,對於體積的瞭解和立即的回饋。對學生而言,實體教具結合行動載具的教學,教學亦能引起學生的新鮮感,得到不同的學習經驗與更多相關的學習機會。

  根據上述的問題,為了達到培養孩子體積的概念與數學生活素養,設計了「科技新「體」驗,奇「積」大無限系統完整的體積課程活動。首先藉由前測來瞭解學生的先備概念,再進行本課程的教學設計,教師以「寓教於樂」的方式,透過遊戲與體驗式教學法來達到教學目標。「體積」主題的教學,多偏於知識概念和符號計算的過程,而本課程扣緊知識概念融入體驗活動為主,以學習拍派送遊戲任務闖關活動為主軸,融入行動學習與合作學習的理念,藉由認識體積、立方公分、複合體積和生活中的體積等 4 大主題,共 6 節課的時間,帶領孩子討論學習,搭配教育多媒體教材、動態的虛擬教具、學習拍2.0 體積課程平台、靜態教學媒材(數學課本、數學習作),瞭解體積的知識概念,到 1 立方公分的瞭解與計數,進而對複合體積的切合拼湊等解題策略,最終回到生活空間,觀察生活週遭的物品,透過 ipad的操作測實生活實際的體積,達到生活素養的情境。

█ 教學流程(過程)

1.單元一:認識體積(80 分鐘)
  教師藉由學習拍派送任務:物品所佔的空間大小引起學生的學習動機,自己找尋生活的體積比較大小題型紀錄在學習拍上,並透過討論並發表自己對於「體積」名詞的想法於平台上並給於同學回饋,再利用教育多媒體影音的透過堆疊活動的合成與分解,計算正方體與長方體積木個數一邊觀看一邊動手操作練習,最後老師再用學習拍派送製作正方體和長方體的積木,並瞭解學生是否可以達到正方體和長方體製作的正逆概念目標(如制作邊長幾公分的正方體;用 64 個小積木製作正方體),最後老師再進行整理歸納。

2.單元二:立方公分(40 分鐘)
  教師藉由「認識 1 立方公分,並利用 1 立方公分為單位,算出正方體的體積」之教育多媒體影音,引導學生討論影片內容,再透過實際測量和操作瞭解 1 立方公分的積木的邊長和大小,再透過堆疊方式算出正方體和長方體的體積,並依照老師派送的任務進行闖關,紀錄自己的解題過程,於最後學生發表與統整今日教學的重點。

3.單元三:複合體積(80 分鐘)
  教師藉由「透過操作 1 立方公分的積木,點數算出複合形體的體積」之教育多媒體影音,引導學生討論影片內容,再透過實際測量和操作瞭解複合形體的體積的大小,再透過堆疊方式算出複合形體的體積,並依照老師派送的任務進行闖關,紀錄自己的解題過程。本單元加入競賽活動,各組可以自己設計複合形體的體積,各組製作好於桌面,各組在相同的時間進行跑台活動,利用學習拍立即回饋的填充題來進行跑台分數的比賽,競賽結束後,讓學生發表與統整今日教學的重點。

4.單元四:生活中的體積(40 分鐘)
  教師藉由「能解決生活中體積單位的相關問題」之教育多媒體影音,引導學生討論影片中生活實際物體積計算的內容,為實際測得教室內和教室外的生活實體物體積,教師教導學生使用 ipad 的測量儀進行實驗,先練習課本內的小正方體,再進而教室內較大物品的體積,最後到戶外完成校園大型物體積的實測和估測,最終回到教師討論發表對於生活實際物體積的測量的想法。以上教學都以學習拍派送為主,因此教師可以於教室內平台上瞭解學生在內外的活動進度,並知道學習情況。

█ 教學現場發現

教學現場發現與幫助

(一)發現一:教育多媒體影音觀看紀錄個別化和數據化,教師更瞭解學生的學習情況
  利用學習拍 2.0 設計教育雲多媒體影音素材和行動載具,除了可以瞭解學生可以明確的執行任務和完全任務,還有紀錄學生觀看時間的長短,學生因為個別化的操作,可以針對自己較不熟悉的內容重複觀看,而教師端也可以瞭解學生對於影片觀看紀錄的瞭解,在影片解說時特別注意在差異化的教學。

(二)發現二:體積多重表徵的遊走,讓學習目標更容易達到
  利用實體積木教具教學搭配影片、南一電子書的虛擬教具和學習拍的任務派送,學生從具體操作物到半具體物和抽象物的教學過程,學生更容易達到物體三維與平面二維表徵間的轉換,面對課本或習作的練習題可以容易上手,不論是紙本的體積分層計算或是複合形體積的切合拼湊,學生都能回憶具體物和虛擬教具的心像,提高評量的正確率。

(三)發現三:找找看和說說看的題型更具體化
  聽說讀寫做在數學教育執行和評量有許多的難處,透過學習拍的白板和作業繳交功能,能容易表達學生的想法。例如活動中「找出生活中比 1 立方公分的物品,請拍照上傳到平台上」,以往都是請學生說說看,此教學學生會利用 1 立方公分和生活物並列後,拍圈拍選生活物後,並註為為何比 1 立方公分小,因為物品更具體化,所以在發表時更清晰呈現學生的條理與說明。

(四)發現四:教學和評量方式變得有趣且立即回饋
  利用教育雲學習拍系統進行學習評量,可以立即瞭解學習的狀況,學生能立即收到老師或系統的回饋,增進教師的互動性,進而提高學生的學習興趣,並且紀錄自己的解題和學習歷程,知道自己哪些地方不足,教師和學生從中針對問題進行復習和補助,因此對於評量不再產生太大的恐懼與壓力,而是幫助學習和教學的另一種方式。

(五)發現五:行動學習也是一種人際互動樂趣
  利用行動載具教學和體積任務的派送,小組合作方式進行問題的解決,過程中可以發現有些學生忙著排積木,有些忙著想解題策略,有些忙著拍照在紀錄解題過程,似乎班上變成一個快樂學習的菜市場,各施其職樂於合作、樂於學習。

(六)發現六:以學生為主的教學活動
  行動學習讓學生自主觀看影片,學生可以依照自己的進行操作行動載具,不需依照老師影音步調進行。在教學過程進行體驗式或遊戲式的教學方式,教師進行學習拍 2.0 平台派送佈題後,讓學生瞭解題目,再進行操作積木與討論體積的大小,將討論的結果發表於學習拍 2.0 平台,利用各組圖片的比較和討論,經過學生的質疑,最後由學生做歸納總結。在這個以學生為主和任務為主的教學活動,減少教師的講述方式,以學生為主體,讓教師和學生都能聽見每個人想表達的想法,讓學習更加個別化,更多的自主化。

(七)發現七:提升學生的學習態度
  學生上這次體積的課程後,便問老師下一次數學課能不能再用這樣的方式上課,他們好愛這樣的數學課,比上課本有趣許多,而且都知道學這個是在生活有用的,我想這是身為教師最大的喜悅。動手做、互動學習、遊戲式闖關、生活連結……等等。我想跟孩子說「親愛的,我把數學變有趣了」。

█ 教學反思與收穫

一、反思
  教師省思一路學生由認識體積、立方公分、複合體積和生活中的體積等 4 大主題,共 6 節課的時間的改變,尤其在利用平板測量生活中體積,都能看到學生的體積概念的穩固、複合形體的體積解題、表徵能力的轉換都是不少的進步。學生也開始對於日常生活中的形體體積產生好奇,甚至會主動跟其同學互動討論桌子是用幾塊長方體組成的,體積大小大概是多少,或是跟老師借 ipad 去測量生活實際形體的體積。反應著數學課程設計透過一點一滴的數學涵養影響著學生的學習整體,甚至有時候學生的行為令教師團隊驚豔的是,其實他們早具備探究、探索、問題解決能力,只是有時候老師給了太多,希望學生學得更好,這樣反而剝奪學習的機會。好的教學會影響學生自學的能力,我們往往想給的是鷹架,倒頭來卻是給了學生框架,在這一課裡,我學到配合善用教學平台、多媒體影音的引導,再藉由先備知識的穩固,經過不斷的體驗、練習,學生往往都能舉一反三,發揮你意想不到的能力。教完不等於學生學會,以學生為主題,培養生活「數感」、「量感」和「形感」,養成他們對問題的解決能力與自學能力,相信在未來求知的旅程中,這些孩子能發光發熱。

二、教學建議
 (1) 利用行動學習和虛擬教具積木進行體積教學,仍需要透過實體積木的操作來培養「數感」、「量感」和「形感」,使學生先懂得概念再進行運算,但教學後仍需要回歸紙本進行測驗,以免造成運算不熟練的結果。
 (2) 數學課程大多都是以教師教授為主,很少會有進行討論的過程,因此學生很不熟悉這樣的教學模式,雖然學習拍平台提供了討論的任務,但合作學習法仍應多次使用,以學生為主的教學,發表自己的看法。
 (3) 此設計活動的生活應用問題較多,雖然較傳統多了許多,但若是時間夠充份,教師還可以再設計更多探究的體積題型(如樹木的體積、旗杆體積、餅乾盒體積……等等),讓學生可以充份的瞭解與分類,引發學生探究的精神。
 (4) 學習拍派送配對題型和任務題型會有隨機分派題目和數字的功能,提供不同的題目給不同的學生,因此達到適性教學的目的,因此在題庫的建立有賴教師事先做準備。
 (5) 此活動主要以行動學習教學活動為主,配合單槍和投影布幕來讓學生發表互動為輔,對於科技教學教師要多操作以達此教學設計會更為流暢。
 (6) 教育雲的多媒體影音(播放)和教育雲的學習拍(派送任務:白板、作業繳交、素材和評量),對於一般教師用難度並不高,但大體上只用到幾個簡單的操作,因此在推廣上並無太大問題。而學生的使用更是簡易,因此並無操作上的問題,可多鼓勵現場教師使用。

三、收穫
  教師最想知道的地方,就是這樣的教學帶給孩子甚麼樣的影響跟收穫。最近跟幾位小朋友聊天的過程中,發現他們更能從以往的生活去找問題的思維,更能連結生活數學和課本的數學。就如同STAEM教育一樣,未來可以藉由體積的學習開發自有品牌的藝術品或科技品,分享自己的創作於平台或影音。
意外的收穫,在課後的學生行為觀察上,令人欣慰的是透過平台的媒介,可以讓平時害羞的孩子知道他還有其他思考管道和想法,而且透過課堂的討論及同學分享,讓學生學習到尊重多元、看到多元的想法與解法,無形間也促成班上見賢思齊的風氣產生。對於老師來說,看到孩子能將課堂學習一點一滴的轉換成行為改變,有成長進步就是辛勤付出最好的回饋了。
或許數學素養教育在教育養成上是較難在短期看到成果的,有時甚至會讓人懷疑其成效,然而這也是養成教育不可或缺的一環,期待透過一點一滴的灌溉、耕耘,善良的種子有朝一日能冒芽、茁壯,成為一股求知求學的力量。

█ 教學照片

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