數字實驗探究實現高效課堂

姚漢豪

摘要：為了提高學生的數學學習能力，教師采用實驗探究的方式是一種有效的學習方法。實驗中學生可以通過自己的動手，把數形進行結合，實現學生對于數學知識的理解的。本文主要探究了教師運用數字實驗探究來提高學生的動手操作能力、發散思維能力、推理判斷能力、創新實踐能力和歸納總結能力，實現學生數學素養的提高。

關鍵詞：高中數學 實驗探究 數學素養

數學課程標準指出：“學生的數學學習內容應當是現實的，有意義的，富有挑戰性的，這些內容要有利于學生主動地進行觀察，實驗，猜測，驗證，推理與交流等數學活動”。數學實驗教學時一種讓學生經歷知識探究過程，發現新知識，新信息，提出新問題的創造性學習。數學實驗課不直接把現成的結論交給學生，而是根據學生思想發展脈絡，創造問題情境，充分利用現代先進多媒體數形工具，如紙，拼圖，作圖工具和運用flash、幾何畫板、TI圖形計算器等多媒體軟件進行實驗，引導學生對某一數學知識進行探究，從而引入，猜想，歸納和驗證及理論證明，使學生親歷數學建構過程，逐步掌握認識事物，培養創造能力，提供數學素養。

一、 動手繪制，提高動手操作能力

教師在數學實驗教學中要鼓勵學生動手，引導學生通過自己的實踐來獲得知識，提高能力。通過學生的動手操作，學生會明確知識的來龍去脈，在大腦中建構自己的知識體系，形成科學的認識。學生的動手繪制改變了教師傳統的授課方式，使學生可以主動地探究知識，而不是被動地接受知識，學生在學習過程中感受到了學習的快樂和樂趣。通過學生親歷學習，在實驗中學生的學習主動性會提高，學生的動手操作能力也會進步，促進學生在實驗中掌握數學知識。

例如為了讓學生能夠掌握“直線與圓的位置關系”，教師可以采用實驗的方式，引導學生通過幾何畫板來進行繪畫和證明。教師鼓勵學生通過自己的自主探究來進行實踐，讓學生在自己的動手中掌握直線與圓的位置關系。為了探究知識，學生首先會在紙上利用圓規繪制出一個圓，之后借助直尺的幫助來思考直線與圓的位置關系有幾種。學生們會按照自己的思想和意愿來進行繪制，但是通過他們的分析和探究，他們會發現，所有的學生所做的直線與圓存在的位置關系都是三種：相交、相切、相離。實驗的方式使學生通過動手的方式來進行學習和操作，促進了學生對于數學知識的了解和操作能力的提高。

二、 積極思考，鍛煉發散思維能力

數學知識的學習需要學生具有發散性的思維，使學生可以在思考中逐步地開闊視野，了解更多的知識。學生的思維發散了，學生就會想到與之相關的很多知識，進而總結出自己的思維方式，形成科學認識。比如：立體幾何中的柱體、錐體、臺體等概念的教學中，在實驗室指導學生用模型工具來搭建幾何體，再結合現代多媒體教學，讓學生真實具體的掌握幾何體的概念。在幫助學生形成思維的過程中，教師可以借助TI圖形計算器的幫助，讓學生通過畫圖的方式來形成數學思維。比如：教學函數 的圖像，利用幾何畫板軟件，拖動鼠標就可以自由給 賦值，讓學生直觀觀察 的變化使函數的周期發生變化，從而啟發學生自覺地區量化 和周期T二者之間的關系，加深印象。幾何畫板軟件演示不但能現實函數圖像變換（平移或伸縮）的動態過程，二期可以控制數值變換及圖形變化的速度，以適應不同層次學生的學習需要。

三、 認真分析，形成推理判斷能力

推理判斷能力是學生學習數學知識所必備的一種能力，教師要引導學生認真分析，仔細觀察，在實驗中通過實踐來獲得新的認識，促進學生能力的提高。學生在動手中會進行邏輯分析和推理判斷，從而讓學生的認識能夠變得完善和準確，展現出課堂的生命力和活力。例如在學習《橢圓》時，教師可以讓學生提前準備好實驗工具：一張紙，一段毛線，兩個圖釘，一支筆。課堂上教師帶領學生一起來進行實驗探究。學生首先把毛線用圖釘固定在這張紙上，不要把毛線固定的太緊，要使毛線處于松弛狀態，之后學生手拿著筆把毛線拉直，使毛線處于拉緊狀態。這個時候，教師帶領學生沿著毛線所經過的方向把軌跡都畫下來。學生會發現在紙上留下的圖形是一個橢圓形。這種實驗方式使學生對于橢圓的性質和特點有了更加直觀的認識，促進了學生去分析和推理橢圓的特點，實現了學生過對于知識的掌握。

四、 大膽實踐，鼓勵創新實踐能力

在數學課堂知識學習的過程中，教師要引導學生大膽地實踐，通過學生的實踐來進行知識的創新和能力的提高。學生親歷了實踐過程就會在大腦中形成清晰的認識，有利于學生在實踐中產生一些靈感和好的想法，受到啟發，形成科學認識。這些靈感并不是教師傳授的，也不是教師能夠講明白的，而是學生的突發奇想，會幫助學生對于數學學習方法的掌握，實現能力的提高。

例如在學習“對數函數”的時候，教師可以讓學生利用描點法來繪制出對數函數 和 的圖象。學生在繪制過程中會認真做圖，根據x點的位置來確定y點的位置，之后把這些點進行連接，得到對數函數的圖象。通過對于圖象的分析和觀察，學生會發現 中的y值是越來越大的；而 中的圖象的y值是越來越小。當學生實踐結束，學生會進一步總結更多的規律和認識，學生會把有關對數函數的性質和圖象進行進一步的總結和歸納，實現學生在大腦中建構知識框架。學生在總結中會認識到對數函數的圖象需要分大于1和在0，1之間兩種情況來分析，進而去探究他們的定義域、值域和取值范圍……學生的動手實驗讓學生對數學知識形成了完善的認識，有利于數學科學素養的提高。

五、 參與課堂，關注歸納總結能力

在對于數學知識的學習過程中最為重要的就是教師要引導學生參與到課堂教學中，尤其是教師在進行實驗時，教師要鼓勵學生參與，使學生能夠通過自己的動手來形成最為直觀的知識經驗，實現學生在探究中總結和歸納知識。學生參與到了數學知識的學習過程中，通過自己的動手實驗會形成非常直觀、準確的認識，促進學生數學學習能力的提高。教師采用實驗教學的方式可以最大化地調動學生的學習積極性，使學生參與到課堂學習中，從而促進學生對于數學知識的認識。

總之，在數學學習過程中，教師采用實驗的教學方式會激發學生的求知欲，調動學生的好奇心，使學生能夠積極地融入到課堂學習中，通過學生喜聞樂見的形式來掌握知識，形成能力。教師要多引導，使學生能夠在課堂上動起來，展現出學生的活力和潛能，進而在實踐中發展自己各方面的能力，實現學生綜合素質的提高和數學科學素養的發展。

參考文獻：

1. 袁亙 探究性學習在科學課中的開展[J]；中國教育研究論叢；2009年00期

2. 邵旭光 在探究中學會探究[J]；山東教育；2013年16期