学习现象本身是非常复杂的，其中涉及学习对象、内容、形式、水平等方面。学习科学主要研究如何支持和促进人在整个生命历程中的学习活动，通过教学、技术和社会政策方面的创新来促进教育的改善。本文将以学习科学为指引的游戏化数学教学案例设计作为研究方向，通过小学数学课堂进行实证研究，围绕以设疑、猜想、验证、展示、交流、分享为主线的学习安排，刺激学生的听觉、视觉、记忆、情感、理智等功能，吸引学生进入积极的学习状态，激发学生学习的内驱力。
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