基于現代信息技術的數學實驗教學模式初探

王娟

【摘 要】 將現代信息技術與高中數學加以整合，構筑數字化學習資源，實現學習方式的變革，構建以學生為主體、以教師為主導、以學生自主探究為主線的基于現代信息技術的數學實驗教學模式：“創設情境——實驗探索——提出猜想——討論與交流——邏輯證明——總結評價”。

【關鍵詞】 現代信息技術；數學；教學模式；探究

【中圖分類號】G63.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）15-0-01

1 現代信息技術與課程整合的內涵

國外教育界對信息技術與課程整合的含義眾說紛紜。目前，國際上比較權威且認同度較高的說法是“美國國家教育技術標準”，該標準對信息技術與課程整合的定義是：課程整合是指在學術性知識的日常學習過程中，利用技術來支持、加強學和教的過程。另外美國教育技術CEO論壇的第3年度（2000）的報告也從整合的目標、內涵角度對信息技術與課程整合的概念進行了闡述，該報告指出：“數字化學習的關鍵是將數字化內容整合的范圍日益增加，直至整合于全課程，并應用于課堂教學。當具有明確教育目標且訓練有素的教師把具有動態性質的數字內容運用于教學的時候，它將提高學生探索與研究的水平，從而有可能達到數字化學習的目標。……為了創造生動的數字化學習環境，培養21世紀的能力素質，學校必須將數字化內容與各學科課程相整合。”這里所說的“將數字化內容與各學科課程相整合”就是我們通常所說的“信息技術與學科課程相整合”。按照這一論述，信息技術與課程整合的內涵就是將信息技術融入課程的各個層面并在教學中運用，利用技術創造生動的數字化學習環境。

2 基于現代信息技術的數學實驗教學模式基本流程

在數學領域里，對數學實驗有不同的理解和內涵。根據科學實驗的定義以及數學學科的特點，數學實驗的概念可以界定為：為獲得某種數學理論，檢驗某個數學猜想，解決某類問題，實驗者運用一定的物質手段，在數學思維活動的參與下，在特定的實驗環境下進行的探索、研究活動?，F代數學實驗主要是以計算機數學軟件的應用為平臺，結合數學模型，模擬實驗環境進行教學的新型教學模式，整個實驗過程中強調學生的實踐與活動，學生可以采用不同的實驗程序，設計不同的實驗步驟。現代數學實驗更能充分發揮學生的主體作用，更有利于培養學生的創新精神和發現問題的能力，因而是一種新型的數學教學模式。

數學實驗教學模式，通常由教師（也可以由學生自己）提出明確的問題情境，讓學生在現代信息技術支持下做數學實驗，利用小組合作學習或者組織全班討論，開展研究性學習活動：實驗過程中，依靠實驗工具，讓學生主動參與發現、探究和問題解決過程，從中獲得數學研究、解決問題的過程體驗、情感體驗，產生成就感，讓學生親自體驗數學建構過程，進而開發學生的創新潛能。該模式的基本流程是：創設情境——實驗探索——提出猜想——討論與交流——邏輯證明——總結評價。

3 基于現代信息技術的數學實驗教學模式教學策略

（1）創設情境：所謂創設情境是指教師在學生動手實驗之前，給學生提供新的學習準備，在這一情境中，學生原有的數學認知結構與新學習的內容之間發生認知沖突，學習者在心理上產生學習需要。創設情境是數學實驗教學過程中的前提和條件，其目的在于為學生創設思維場景，激發學生的學習興趣，引出教學所要研究的問題。

（2）實驗探索：指學生按照教師提出的問題和實驗要求，親自用電腦完成相應的實驗，努力去發現與所研究問題相關的一些數據中反映出的規律性，對實驗的結果做出清楚的描述。實驗探索是整個數學實驗過程中的核心環節，教師根據具體的情況組織適當的活動和實驗，可以以2—4人為一組的小組形式進行，也可以是個人探索。學生要嚴格按照教師提出的要求，充分發揮主體作用，主動參與發現、探究和知識建構，積極地向教師虛心學習，依靠實驗工具認真鉆研；另一方面，教師不能只作為一個“旁觀者”，必須充分發揮其主導作用，在實驗過程中，教師要引導學生從具體的數學事實出發，親自去發現問題，親自去解決問題，從而通過親身體驗獲得數學知識。此外，教師要對操作過程不合乎實驗要求的學生及時加以正確引導，教師要掌握好實驗時間，對個別能力差的學生實行個別指導，遵循因材施教的原則。

（3）提出猜想：教師創設了情景，學生的學習興趣被激發起來，教師演示課件，明確需要解決的問題，當提出探究問題后，學生通過實驗的感性認識和多角度的思考，做出許多猜想（假設），教師要針對不同的探究問題，幫助學生科學思維，從中篩選出合理的猜想?！扒Ч艛祵W一大猜”（華羅庚語），沒有大膽的猜想，就不會有偉大的發現，因此對于學生的猜想，我們因以積極性評價為主，鼓勵學生發現問題。

（4）討論與交流：這是開展數學實驗必不可少的環節，也是培養合作精神，進行數學交流的重要環節，讓學生積極主動地參與到數學實驗活動中去，對知識的掌握、思維能力的發展、學業成績的提高以及學習興趣、態度、意志品質都具有積極的意義。在學生積極參與小組或全班的數學交流和討論的過程中，通過發言、提問和小結等方式，為其他人提供問題、檢驗實驗數據、找出錯誤的推理、找出實驗數據所不能證明的表述，以及根據同一觀察現象提出其他不同解釋的機會等，進一步確定以實驗數據為基礎的論證方法。這是培養學生邏輯思維能力和語言表達能力的一個重要途徑。

（5）理性思考、邏輯證明：“大膽猜想，小心求證”是科學發現的一個重要原則，也是數學實驗過程中的重要環節。提出猜想并不等于得到結論，并不代表實驗結束，還需要驗證。恩格斯說過：“單憑觀察所得經驗，是決不能充分證明必然性的。”“數學并不停留于實驗，而必須把它與理性的解釋結合起來：這些看上去并無聯系的事實背后是否隱藏著某種理論？這些事實能否被納入某個統一的數學結構？”因此，在鼓勵學生從實驗中提出猜想的同時，我們應向他們說明實驗方法的局限性：通過實驗所得出的發現不應該被看成實驗的結論，這也是數學實驗與理化生實驗所不同的地方。從而有意識的引導學生證明猜想或舉反例否定猜想，讓學生明白，數學中只有經過理論證明而得到的結論才是可信的。因此，理性思考，邏輯證明是數學實驗中不可缺少的一個環節。

（6）成果總結、評價反思：對于一節實驗課的最終結果不應該僅僅是解決問題，同時要注意引導學生總結有規律性的結論與解法，還要引導學生反思，把所探索的問題引向深入，將所獲得概念和規律應用于解決一些實際問題。

總而言之，學生通過數學實驗的探究，學會自己提出問題，收集數據，自己進行探索并評價所得的結果，最后演繹論證，這既訓練了學生的思維，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，又學會數學交流，學會數學思想方法，更重要的是學生潛移默化地懂得數學不再是古板的符號游戲，而是生動的發現與論證的過程。

參考文獻

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