高中數學實驗研究綜述

宋健

高中數學實驗研究綜述

宋健

通過對相關文獻的研究以及自身的實踐探索，從高中數學實驗研究的背景、現狀以及亟待解決的問題與對策等方面進行分析和研究，并提出處理高中數學實驗教學中問題的對策。

高中數學實驗；文獻綜述；研究現狀

進入21世紀以來，世界各國紛紛將信息技術引入數學課程。數學軟件平臺的出現更是給傳統的以講授為主的數學教學模式注入了活力，使數學教學由傳統的粉筆、尺規模式進入到可操作的實驗模式。我國最新修訂的《普通高中數學課程標準》進入了業內征求意見階段。該意見稿強調在高中階段的數學學習中應培養學生數學抽象、邏輯推理、數學建模、數學運算、直觀想象、數據分析六大核心素養；其中數學建模、數學運算、直觀想象、數據分析本質上就是技術素養；另兩個素養也與技術密切相關。這些無一不表明在高中階段開展數學實驗研究，符合國家教育需求，符合新課標要求，它在學生對概念的理解和學習方面有非常大的幫助作用。

一、概念界定

對于高中數學實驗的定義，許多學者給出了不盡相同的定義。通過梳理文獻并結合高中數學學科的特點，我們把“高中數學實驗”表述為：學生通過動手動腦，在“做中學，學中悟”的一種數學學習活動，是學生運用一定的物質儀器或技術手段（如模型、測量工具、數學軟件等），在數學思維活動的參與下進行的一種驗證數學結論、理解數學知識、探究數學問題的一種數學實踐活動。它著力于學生的學，引導學生自己動手去觀察、操作、體驗、探索、領悟，是從“做”中學習數學。它通過科學實驗的模式，經過主動探究的過程積累基本活動經驗，培養學生的學習能力、實踐能力和創新精神，進而轉變高中數學教與學的方式。

二、高中數學實驗的研究現狀

1.文獻分析。

截至2017年2月底，在中國知網中以“數學實驗”為關鍵詞檢索到相關研究成果3215篇，以“數學實驗”為主題并含“高中”檢索得到與高中數學實驗相關的研究成果50篇，分析這些文獻可以看出大部分研究源于大學，因為數學實驗首先是在高校開展實踐研究的。這50篇文獻中篇名含“高中數學實驗”的研究成果9篇，時間跨度從2004年到2016年，其中2015年2篇、2016年3篇，說明數學實驗在高中數學教學中真正開展和實施的并不多。

通過對這50篇文獻的梳理，可以發現：在實踐層面，現有研究成果基本停留在經驗的總結和介紹，主要是作者本人對教學過程的一些思考，以及基于對數學實驗教學的感性認識所撰寫的教學方案等；有些在表層上探討運用個別教學軟件，主要是幾何畫板、圖形計算器等，沒有從更深層面上演繹和實踐數學實驗教學模式，缺乏理論依據和支持。理論研究方面，對高中數學實驗的相關研究大多集中在其教育意義與作用，再用相應的例子來驗證，很少從教學設計的層面系統地對數學實驗進行研究；有些文獻則探討了數學實驗的內涵、特征、價值、可行性以及存在的問題等。

2.江蘇高中數學實驗室建設現狀。

江蘇省在2011年以前，中學基本沒有專門的數學實驗室。2011年，江蘇省啟動了普通高中課程基地建設項目，到2016年底，有近20個學校成功申報高中數學課程基地，大約占總數的7%。這些數學課程基地研究方向主要涉及數學實驗、數學文化、數學校本課程的開發、自主學習方式等，且大多建立了數學實驗室。但相比全省普通高中總數，數學實驗室明顯不足。經過5年的建設，數學課程基地雖然在高中數學實驗教學、數學文化教學、數學校本課程開發、資源庫的建設等方面取得了很大的進展，但主要集中在少數學校和少數教師身上，廣大高中數學教師對數學實驗教學的認識還有待提高。

三、需要解決的問題與建議

從上面的分析來看，我國高中數學實驗教學還存在著以下幾個亟待解決的問題。

1.應試教育對數學實驗教學的影響。

雖然實施新課改十多年了，但由于高中數學課程內容多，學時少，且高考備受社會關注，時間寶貴，許多高中數學教師不得不放棄用時較多的數學實驗，轉而希望通過“題海戰術”來提高學生的成績。高中數學教材中的操作題、探究拓展與數學實驗等內容只是形同虛設，沒有發揮應有的作用。

為解決這一問題，首先，高中數學教師要更新觀念，正確認識高中數學實驗的價值。高中數學實驗教學，不是取代傳統教學，而是一種補充。高中數學實驗從問題出發，讓學生帶著一顆強烈的好奇心，通過“做”數學實驗，學生觀察、猜想、體驗、領悟，使學生真正理解數學，學會“用數學的眼光觀察世界，用數學的思維分析世界，用數學的語言表達世界”，促進學生數學思維品質、實踐能力與創新精神的形成，進而促進學生的全面發展。其次，要加強對高中數學實驗素材的研究，事先開發出適合學生進行實驗操作的半成品課件，降低數學實驗課課堂容量，減少課時用時，同時將相關數學實驗課以研究性課題或校本課程數學選修課的形式讓學生完成。

2.開展數學實驗對師生都是挑戰。

從教師的角度來看：一方面，不少中學數學教師對高中數學實驗中常用的幾何畫板、Matlab、Mathematica等軟件使用不熟練，對圖形計算器等工具接觸很少；另一方面，開展數學實驗，需要教師本身具有較高的數學素養和很強的科研能力，這就對教師自身的素質提出了更高的要求。

從學生的維度來看：學生很少有機會接觸幾何畫板、Matlab、Mathematica等數學實驗軟件，更不要談熟練操作了。學生接觸的數學實驗很多都是教師設計的程序性實驗，學生只是按照教師規定的程序進行操作，不會動腦思考如何自主設計實驗，有什么問題需要解決。

對于這些問題，首先教育部門要加強使用相關數學實驗軟件的培訓，盡可能使每一位教師都能熟練使用這些軟件；其次，加強教師之間的合作，開發數學實驗的教學設計；最后，學校要安排相關數學實驗軟件的選修課，供學生選修，使學生初步掌握軟件的使用。

3.開展數學實驗的硬件不足。

開展數學實驗教學需要計算機硬件的支持，美國、加拿大、新加坡、澳大利亞、英國等國家很重視數學實驗，很多中學建立了專門的數學實驗室，而我國建立的數學實驗室主要在大學，中學明顯偏少。為此，期昐政府不斷加大對教育硬件的投入，為學校創建數學實驗室提供便利條件。學校應克服困難逐步建立數學實驗室，開展數學實驗，讓學生“做”數學。

［1］唐盛昌.高中國際課程的實踐與研究·數學卷［M］.上海：上海教育出版社，2012.

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［3］趙婭玲.高中數學實驗教學的實踐與探索［D］.上海：上海師范大學，2009.

［4］曹一鳴.數學實驗教學模式探究［J］.課程·教材·教法，2003（01）.

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［6］楊建華，夏吉鑫.高中數學實驗課教學的認識與思考［J］.甘肅聯合大學學報：自然科學版，2012（11）.

G633.6

A

1005-6009（2017）27-0007-02

宋健，江蘇省泰州中學（江蘇泰州，225300）教師，高級教師，泰州市學科帶頭人。