利用數學實驗室提升學生核心素養的對策研究

曾輝仁

【摘要】 ?隨著新課改的提出與深入，學生核心素養的培養成為教學的核心目標。高中數學核心素養主要包括直觀想象、邏輯推理、數學抽象、數學建模、數學運算、和數據分析六個部分內容。教師在進行教學時要著眼于學生成長和發展的需要，在使學生獲得數學知識和技能的同時，培養學生核心素養。文章主要探討通過數學實驗室教學的方式提升學生核心素養的對策，以為同行提供參考。

【關鍵詞】 ?數學實驗室 核心素養 提升對策

【中圖分類號】 ?G633.6 ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】 ?A ? 【文章編號】 ?1992-7711（2019）12-065-01

高中數學實驗是為獲得某種數學理論，檢驗某種數學思想，解決某類數學問題，實驗者運用一定的物質手段，在數學思維活動的積極參與下，在特定的實驗環境中所進行的探索、研究活動。在數學實驗室教學過程中教師通過提問引導和啟發學生學習研究數學問題，以培養生的學習興趣和熱情，提高學生學習的效率。在實驗課堂上學生充滿熱情地去發現和觀察，去主動探究，通過自己動手主動接受知識和鞏固知識。

1.數學實驗室教學內涵

1.1現代數學實驗室教學內涵

過去教師在數學教學活動中，常常采用測量、手工制作、實物或教具演示等形式進行數學實驗，屬于數學實驗的初級形式，其主要目的在于幫助學生理解和把握數學概念、定理。科技發展背景下的現代數學實驗室，是以計算機軟件為應用平臺，充分運用現代信息技術，模擬實驗環境，引導學生通過操作、實踐、試驗來探索數學問題的解決，以培養學生直觀想象、邏輯推理、數學抽象、數學建模、數學運算、和數據分析六個方面的數學學科的核心素養。

1.2現代數學實驗室對核心素養培養的意義

數學實驗室教學通常由教師或學生自己提出明確的教學情境，教師根據數學思想的發展脈絡，依靠現代教育技術，讓學生進行發現、探究，進而獲得相關的過程體驗、情感體驗。例如幾何不是記號，而僅僅是學生頭腦中的某個幾何對象——圖形，表現的是更為抽象和復雜的數學概念，借助計算機就可以傳送出比現在更多、更豐富的幾何內容，如何展現一些動態的復雜曲線等，進而培養學生的直觀想象、數學抽象等數學核心素養。

數學實驗室教學通常強調學生的實踐參與，要求學生有創新能力，并將一些高等數學的內容滲透到中學數學內容體系之中，如算法、概率統計等知識。再利用計算機進行科學計算可以在很短的時間內收集和處理大量的數據，作出判斷，形成公式，同時用計算機來展現數學對象，使學生對其產生新的認識，由靜到動、構形、成形，進而進行操作、實驗。特別是一些幾何對象：曲線、曲面、多面體，成為任何計算機仿真的核心。在計算機環境下，學生更多的是用漸近方法、數值方法去探究數學規律，進行建模和科學計算。這些都能培養學生邏輯推理、數學建模、數學運算、數據分析等數學核心素養。

2.數學實驗室提升學生核心素養的具體應用

2.1通過數學實驗室，培養學生直觀想象能力

數學實驗，是學生通過觀察、操作、試驗等實踐活動來進行數學學習的一種形式，是學生從自己的“數學現實”出發，通過自己動手、動腦、用觀察、模仿、實驗、猜想等手段獲得經驗，逐步建構并發展自己的數學認知結構的活動過程。在數學教學中，尤其在立體幾何中，圖形的理解與想象尤其需用到數學試驗，在教學中引導學生進行數學想象，不僅可以縮短解決問題的時間，還可以獲得數學發現的機會。借助數學實驗室提供的優越條件，極大的拓展學生的思維空間。當學生在面對一個新的知識、新的問題的時候，見到實物更容易激發靈感，而這個靈感馬上又能通過數學實驗進行驗證，這樣相互促進，對培養學生的想象力很有益處。

2.2通過數學實驗室培養學生邏輯思維能力

在《課程標準》的導向下，數學教學的核心任務是培養學生的數學邏輯思維能力，它不僅是學好數學必須具備的能力，也是學好其他學科，處理日常生活問題所必須的能力。近年來高考十分重視對學生邏輯思維能力的考查。而數學試驗和數學活動能為學生提供豐富的實體對象，是培養學生邏輯思維的最佳方式。

2.3通過數學實驗室，培養學生的數學建模能力

數學實驗室教學是一種新型的教學模式，它是在教師的指導下，學生用學到的數學知識和計算機及各種多媒體技術，分析、解決實際問題的一種帶有較強實踐性的數學模型建立的的教學活動。通過實驗室教學使學生提高分析問題、解決問題的數學建模能力，提高學習數學的興趣和應用數學的意識，使他們在今后工作中能經常地、有意識地想到用數學建模的方法去解決實際問題。數學實驗室立足實際問題，引入數學思維方式建立對應模型，結合實驗室多媒體工具立體式多維化解決問題，有利于培養學生的數學建模思想及能力。

2.4通過數學實驗室，培養學生的數據分析能力

《義務教育數學課程標準》指出：在統計與概率部分的教學中應當發展學生的數據分析觀念，并把數據分析觀念作為核心概念之一。數據分析是將收集到的數據通過加工、整理和分析，使其轉化為信息。數據分析一般要面對一堆數據，學生可能感覺枯燥乏味，因此要讓學生在實驗中參與到數據統計和分析活動中去，在實驗的過程中選擇合適的數據分析方法，可以洞察隱藏在雜亂無章的數據信息背后的規律，為決策提供依據和研究方向。

數學實驗關注將實際問題轉化為數學問題，而數據分析是數學理論中與現實應用聯系最密切、應用最廣泛的部分。數學實驗中的數據分析要引導學生在實驗中做什么，怎么做，用什么方法做，能得到什么結果等。通過學生參與數學實驗，經歷“提出問題——收集數據——整理、描述數據——分析數據——分析結論—驗證結論”的過程，既獲得數學知識，又積累生活經驗，實現學生的數學認識。

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

[1]蔡美玉.依托數學實驗提升學生的數學核心素養—讓數學課堂動起來[J].課程教育研究，2017.12.

[2]徐海燕.核心素養下數學實驗的結構性教學[J].數學教學通訊，2017.9.