數學實驗在數學教學中的實施策略

■山東省滕州市南沙河鎮馮莊小學 張忠梅

數學實驗引入數學教學課堂是對數學教學模式的改革與創新。這是數學教學的新思維、新視界。教師在數學教學的準備環節要以實驗的思維去設計數學課堂教學程序。按照傳統的教學，不管教師如何設計教學環節都是在學生動手與師生互動交流中交替進行的，教師在活動中發揮著指向作用。但是假若用數學實驗的思路對這節課進行設計，就會有豁然開朗的感覺，數學可以用實驗的方法使教學更合理科學：可以通過創設情境的方式讓學生認識在進行計量時必須保持單位的統一，在學生有了這樣的心理需求的時候進而引導他們進行面積單位的認識，對平方厘米、平方分米、平方米有了具體的感知。這一環節，讓學生邊閱讀教材邊進行操作，學生剪出一個面積1平方厘米與1平方分米的正方形等，自主理解平方厘米、平方分米、平方米等面積單位所代表的意義，整個課堂不需要教師講解與反饋，學生在互動中實驗探究，更能從直觀認識上升為理性認識。

一、數學實驗的內涵與意義

在數學教學中需要教師引導學生發現并獲得某種數學結論，總結數學規律，需要對某個數學思想方法進行檢驗，分類解決數學問題，學生通過學具等一定的物質手段，在一定的實驗環境下進行探究與研究，這就是數學實驗。在過去教學中進行模型的演示、工具的度量、親手操作等也是數學實驗的重要形式。但傳統教學中的實驗更多是一種演示性實驗，往往操作者是教師，學生是旁觀者，或者每個小組內操作能力較強的學生進行操作，而其他學生只需要觀看，學生自主動手動腦的機會很少，嚴格來說，這并不是完全意義上的數學實驗。真正的數學實驗應該是全體學生參與的以學生為主體的具有研究特點的學習方式。根據建構主義理論，數學知識需要學生親自經歷知識學習的過程，教師知識傳授方式并有利于學生知識的建構。數學實驗體現了學生主體參與原則，這種教學模式逐漸被廣大教師所認可。在小學數學教學中運用實驗教學，可以將學生置身于具體的實驗情境當中，學生親手操作進行觀察實驗，在實驗中提出問題并親手驗證與解決問題，建構數學知識網絡，促進創造力的形成。

二、數學實驗實施策略

數學實驗是根據小學生處于形象思維階段的特點而采用的適合于直觀體驗而設計的教學模式，數學實驗并不是數學實驗課。數學實驗課常常是以整個章節為主題，這種實驗難度很大，也較為復雜，學生需要獨立探究，學生完成過程中要接受不小的挑戰，如果實驗不順暢，就會挫傷學生學習的積極性與信心。因此可以將章節實驗的大主題分化成幾個小主題，即大主題的實驗分化為幾個小實驗來完成，成為實驗子課題。將學生的親手操作實驗與互動交流探究進行間隔設置，可以促進實驗有效順利地運行。如，在學習“圓的認識”時，教師可以運用兩個實驗環節促進學生對圓有一個完整的認識。一是讓學生探究圓與三角形、正方形和多邊形的異同點，二是探究圓有哪些基本特征。以往學習方案的設計是從上至下的設計模式，是按照知識的層級結合由易到難的原則進行設計，學習的過程也較為簡單。數學實驗教學的設計正好與學習方案的設計相反，所采取的形式是自下至上的。如實驗之前要學生了解實驗的目的與任務，讓學生帶著問題與任務開展探究活動，學生在問題的驅動下進行數學實驗活動，這樣學生就可以根據任務目標明確地進行實驗，避免脫離實驗主題。通常要經過如下步驟：

（一）創設情境，激發學生實驗欲望

在數學教學中教師要認識到問題才是激發學生參與探究活動的動力。學生在問題的引導下產生了認知沖突，內心就會產生用實驗來進行親身驗證與發現的心理需求。如學習“圓的認識”時，教師提問學生：“我們生活中有哪些圓形的物體？”學生紛紛舉手回答：月餅、汽車輪子等。教師接下來問：“為什么圓在生活中有如此廣泛的應用？圓是不是有著某種特殊的地方呢？”教師提出的問題激發了學生的思考，學生也產生了好奇心，為之后探究圓的特征打好基礎。

（二）設計任務，把握實驗方向

在數學實驗中要先明確實驗的目的是什么，這是保障實驗不偏離主題的重要條件。實驗的目的與任務需要教師引導學生明確相關事宜。在任務的設計環節也要盡可能讓學生多參與其中，讓學生了解做實驗的原因，還要掌握做實驗的方法，明確為什么要這樣做實驗。如學習“圓的認識”，學生交流生活中看到的圓，教師可以利用信息技術展示生活中的圓，讓學生認識平面的圓并啟發學生思考：如何去研究一個新的平面圖形？學生可以調動以前學過的平面圖形的經驗，在相互探討的基礎上，用畫一畫、摸一摸的方式，認識圓與其他平面圖形的區別。數學實驗的目的是使靜態的數學變為動態的數學，使原本抽象的知識通過操作更加直觀，加深學生的認知。但是抽象的知識總是以形象的方式展現，學生的抽象思維就很難得到發展。而數學的學習能力的提升特別需要抽象思維的介入，所以要注重數學實驗的時機，要給學生留下想象的時間與空間。能夠想象時一定要想象，該動手時一定要動手，這樣可以促進形象思維與抽象思維的齊頭并進。實驗是用操作的方式得到事物的表面現象，特別要激發學生在表面現象基礎上的想象與思考。

（三）了解學情，引導實驗順利開展

小學生的突出特點就是活潑好動，但是如果將這種無序的活潑好動融入實驗當中就不可取了。如在進行“三角形的內角”和的教學實驗時，教師可以引導學生課前先準備好剪刀與紙質的三角形。在具體課堂實驗環節讓學生展開探究。學生將三個角都用剪刀剪下來擺成平角，從而得出三角形內角和等于180度的結論。如果在教學中不進行安排與引導，學生實驗過程中必然摸不著頭腦，就會影響實驗效果。

（四）互動探究，提高實驗效果

互動探究可以讓學生的想法相互交融，以找出最佳解決問題的方式。在交流中學生可以明確表達自己的觀點，這樣可以進一步增強學生對數學知識的認識。如在學習“三角形內角和”時，有的學生在交流中展示自己是把三個角剪下來擺成平角而得出結論的，有的同學用量角器把三個角量得的度數相加得出結論，還有的學生把同樣的三個三角形中不同的角擺在一起而得出結論等。學生利用不同的方法達到同樣的目的，在交流中學生要可以相互借鑒，找出最簡單最準確的方法，促進學生創新能力的形成。

三、結語

在數學實驗教學中要保障充足的實驗材料，盡量讓學生就地取材，運用生活中的常用物品使實驗與生活緊密結合起來。起初學生對于數學實驗還有點不能適應，隨著數學實驗的常態化，學生的實驗熱情逐漸高漲，也改變了傳統教學下機械記憶與演算的僵化局面，使學生由紙上談兵轉變為親自實踐，促進學生數學核心素養的提高。