讓學生在實驗過程中獲得直接經驗
——“滴水實驗”數學實驗課的教學策略與解讀

雷素芬

【課前慎思】

北師大版四年級上冊《數學好玩——滴水實驗》這一內容，是“綜合與實踐”領域的一節實驗課。上好這節課必須要先弄明白兩個問題：

一、數學實驗與科學實驗的區別

科學實驗是在實驗室內用實物儀器或試劑做實驗，也有的是通過觀察自然現象做實驗。而數學實驗除了利用常規的手工操作方法來做實驗以外，更多的是利用計算機和數學軟件進行數學定理驗證和數學問題解決等。

二、什么是數學實驗的數學本質

許德剛在《中學數學實驗初探》中提到：“數學實驗在多數意義下，是一種教學上的數學實驗。通過教師創設問題情境，這樣的情境可來自生活實際，來自數學本身，也可以是一個開放性的問題，在教師的引導下，學生通過操作、實踐、實驗，進行探索學習的一種方式。數學實驗體現數學教育的幾個新思想：1.以學生為中心進行探索學習、合作學習；2.以問題共同解決為中心；3.以培養能力為中心、強調終身學習；4.將數學理解、思維能力、情感態度與價值觀有機統一。”數學實驗有助于加深學生對數學概念的理解，培養學生的直觀思維和創新能力。因此，數學實驗既要注重數學學科的基礎，又要關注個體適應未來社會生活和個人終身發展所必備的核心素養。

【教學片斷】

片斷一：導入

1.發現問題、提出問題，明確學習任務。

師：看到這個滴水的水龍頭，你想到了什么？（動畫播放一個正在滴水的水龍頭）

生：太浪費水，要把它關緊。

師：一個沒有擰緊的水龍頭一年大約會浪費多少水？請你想一想，猜一猜。

生：1噸、10噸、100噸……

師：怎么才能知道同學們的猜想到底準不準確呢？

生：做實驗。

師：怎么做實驗？

生：到水龍頭上去接。

師：那我們把聽課老師留在教室里，我們一起去外面的水龍頭上接。（學生全笑了，紛紛表示不可行）

教師繼續提問：如果我們真去接水了，去接多久？接一年好不好？（學生又笑了，再次搖頭表示不行）

師：那該怎么解決我們遇到的這兩個問題呢？

【解讀：讓學生觀看水龍頭滴水的錄像，直觀感受，交流所看所思，并提出具有價值和開放性的問題，即“一個沒有擰緊的水龍頭一年大約會浪費多少水？”使學生需要綜合運用所學知識、方法與策略來思考。猜想的設置，作為解決問題的第一步。】

2.思考問題、交流問題，給出解決的策略與方法。

學生小組合作探究實驗的策略，形成小組的初步方案，再全班交流。

生1：我們組想用一個裝滿水、底下有個小洞的瓶子代替水龍頭滴水，滴一小時，量一量水有多少，再計算出一年的。

生2：我們組的想法也差不多，用紙杯，滴十分鐘，再計算。

生3：我們組認為滴一分鐘就可以計算了。

師：我們來看看各組的方法，有沒有相同之處？

生：大家滴的時間都不長，都通過計算得出了一年的滴水量。

師：不錯，都是通過短時間得出的數據推算一年的滴水量。很好地運用了轉化的方法。

生：大家都用別的東西代替水龍頭滴水，這樣比較方便。

【解讀：鼓勵主動思考，明確總體思路。用小組合作探究的形式來明確策略方法：“求一年大約浪費多少水，先求平均一分鐘的滴水量”“求水龍頭的滴水量，用瓶子等來代替它”，從簡單問題入手，把大問題轉化為小問題的策略蘊含著轉化與類比的數學思想。】

片斷二：實驗

形成方案、經歷過程，體會數據的真實性及實驗的嚴謹性。

師：今天為了操作方便，老師給同學們提供了幾樣實驗工具，全新的輸液皮管和生理鹽水、紙杯、量筒，你們說怎么做這個實驗呢？我們需要得到哪些數據呢？請同學們想一想，有想法的可和同桌交流。

小組討論方法、具體操作的步驟。

師：我先請一組上來示范。

生：第一步由一位同學把這個滴水裝置準備好（板書：準備）；第二步打開開關，調節滴水的速度，開始滴水后用1號杯接水，不算在數據里（板書：調節）；第三步開始計時，馬上把管子移到量筒里，另一名同學計時一分鐘，時間到就馬上移出來，關閉開關（板書：計時）；第四步量出數據，再計算（板書：收集、計算）。

師：請大家小組合作完成這個實驗，并填寫好實驗報告。

【解讀：首先組織全班交流、傾聽追問、相互借鑒、教師指導，使方案更加成熟、合理。其次創造實驗環境，采用輸液器作為工具，更好地模擬水龍頭的均勻滴水。最后，討論、示范，以小組實驗的形式讓實驗操作更具有規范性。鼓勵學生按照實驗方案進行，記錄數據，計算結果。這是一個綜合性、實踐性和自主性較強的學習活動，過程中會生成新問題，教師要及時關注，給予個別指導，使學生積累動手實驗的活動經驗。】

片斷三：數據分析觀念的培養

1.質疑數據、解疑數據，分享實驗過程的思考和結果。

全班反饋交流：

生1：我們組得到的數據是一分鐘 13ml，一小時13×60=780ml，一天 780×24=18720ml，一年18720×365=6832800ml=6832800克，約6.8噸。

生2：我們組得到的數據是一分鐘4.9ml，一小時4.9×60=294ml，一天 294×24=7056ml，一年 7056×365=2575440ml=2575440克，約2.6噸。

師：比剛才一組少這么多，可能嗎？

生：可能的。

師：為什么差異這么大？

生：第二組滴得慢一些。

師：看來平時實驗時要多次嘗試。

師：有沒有做失敗的小組？

生3：我們組做了兩次，第一次太快了，時間還沒到，量筒里的水就滿出去了，所以又重新做了一次慢一點的。

師：雖然失敗一次，但是實驗就是在不斷的失敗中，總結經驗，不斷嘗試，這是一種科學研究的精神。

【解讀：交流實驗過程中遇到的問題，教師要引導學生學會反思學習過程和結果。每個小組可能得到的數據都不一樣，要分析產生不同結果的原因及思考解決問題的策略。同時針對失敗的例子，積累操作經驗，培養學生的科學態度。】

2.回歸生活、交流方法，喚起節約用水和解決問題的意識。

師：回顧一下，今天我們是如何做“滴水實驗”的？（結合板書）

師：像這樣的數學思維方法和解決問題的方式，可以運用到很多的數學問題解決中。學完這一課，你有什么感悟？

師：在生活中，你有什么好點子節約用水？

生：重復利用水。

生：隨手關水龍頭。

師：說得真好，希望大家行動起來，節約用水。

【解讀：教師意在用真實的感受喚起學生節約用水的意識。同時通過交流感想和生活中節水的好方法，促進學生把良好的生活習慣落到實處，體現課程的綜合性。】