淺談初中數學實驗實物類工具開發的基本原則

戚曉明

(江蘇省徐州市第三十一中學 221000)

隨著新課程改革的不斷實施，學生們除了要掌握教材的基本知識外，初中數學教育還應注重培養和發展學生的學習興趣和數學應用實踐技能.初中數學實驗教育的實行，不僅通過實驗引導學生觀察，探索，操作，有效地激發學生學習數學的興趣，而且將學生從“學數學”轉變為動手“做數學”，進而普遍提高了學生對數學的運用實踐能力，并促進數學知識框架的建設.因此，數學實驗的研究和探討在初中數學教學上還是具有非常重要的意義.

一、數學實驗在數學教育中的意義

由于中學生的身心發育尚不成熟，他們的生活經歷和理解能力有局限，因此對一些與數學相關的數學思想和方法不能完全了解，無法掌握理解特別抽象的數學概念.面對這種情況，如果教師們能夠通過實驗教學的方法，幫助學生們更好地理解數學知識生成和發展的過程，進而他們可以獨立地總結數學運算方式和數學規律.不僅可以改善課堂學習效率，同時也可以提高學生們學習數學的能力和培養數學學科素養.此外，由于數學實驗的方式方法基本上是基于學生的現實生活，學生們可以將抽象的數學概念與現實生活結合起來，使他們能夠徹底理解數學知識并認識到數學的重要作用，另一方面也可以培養和改善學生的數學實踐能力和應用水平，實現學習目標.同時，在數學實驗中，學生能夠通過實驗學習和探討逐步提高他們的合作意識以及創造力，并且可以學習其他同學的長處來發現自己的不足并加以改進，提高數學成績和學習水平，為將來學習更高難度的數學知識奠定堅實的基礎.

二、數學實驗實物類工具開發原則

1.目標明確的原則

初中的數學實驗都是有明確的目標性，所以設計就要遵循這個原則，教師們就要根據要講解的內容設計對應的實驗，明確數學實驗的目的，內容，形式等，必須充分考慮實驗內容要做到的目的和其應發揮的作用.符合初中實驗的目標原則，根據學生認知能力和實驗潛力把實驗設計得合理正確.實物類實驗工具就是要達到某個或某類數學實驗目的而開發的，這些開發要緊密聯系主題，有助于改善教學，提高動手動腦能力.

比如，在學習無理數時可以設計一個實驗環節，更好地讓學生們感受無理數，理解無理數.可以將10個完全相同的乒乓球，分別將0～9這十個數字標在乒乓球上，再將其放入一個不透明的箱子內，讓同學們依次有放回地隨機摸取乒乓球.兩人為一個小組，一人摸球一人做記錄，在小數0.5后面寫上摸到的小球的數字，隨著一次又一次的摸取，就會寫出一個不斷的小數，記錄結果，就可以得到一個具有普遍性的無限不循環小數.

2.科學合理的原則

科學性是開發的實驗方法要符合科學理論，對學習知識領悟道理，理解數學本質有很好的幫助作用，能夠掌握學習方法，科學技能和實驗操作能力.比如，在學習銳角三角函數時，為了讓同學們更直觀地感受到銳角三角形函數的增減變化，遵照科學性制作一個銳角三角函數增減變化工具.取寬4厘米，長100厘米、105厘米的木板各一根，寬2厘米，長100厘米的木板一根，螺栓一個，24厘米半徑的三合板一塊，用筆標記出木板的中線，并在兩根寬木板上打一個孔，利用電腦繪制出量角器，覆蓋在三合板上面，圓心打一個孔，用螺栓和釘子把它們拼裝起來，利用磁鐵將此工具吸在黑板上，調整一端水平，通過調整另一端改變角的大小，在變化的過程中觀察變化規律，進而發掘銳角三角形函數的增減變化.

3.簡單化原則

遵循簡單原則，即指在設計實驗時盡可能多地使用簡單工具或實驗方法，并使用較少的步驟和實驗材料，在短時間內進行實驗，且效果顯著.教師在設計實驗時，有必要最大限度地減少實驗步數，堅持“刪除和簡化”的思考，對實驗問題進行劃分，組合，添加，刪減，做出適度調整，使其簡單明了，從而精化操作步驟，改善教學環節，做到使實驗具有高效性，趣味性，讓實驗接近學生潛在的思想發展領域，只要努力就可以操作.

4.實驗多樣性原則

多樣性原則就需要教師們設計不同類型，種類，運用不同工具，設計比較新穎的實驗，可以滿足不同性格，類型學生的需求.如果一些學生在觀察方面和動手方面具有很強的實踐能力，他們可能會更傾向于動手實踐的實驗方式，有些學生擅于邏輯推理，他們可能會更傾向于演繹推理的實驗方式，有的學生有較高的計算機水平，他們會更喜歡利用計算機來進行實驗.

5.實驗整體性原則

整體性就是要求教師和學生不要將實驗局限于一堂課，最好是以單元或者章節為一個整體的劃分，分解定義或分割目標設定，也可以在單元中的某個位置或者甚至在更大的范圍進行實驗目的，實驗內容，實驗方法，實驗方式，實驗流程的具體策劃和設計.

6.實驗啟發性原則

在中學數學時常遇到的求點運動軌跡的問題，為了檢驗學生們的猜測或使學生們得出自己的結論，可以設計一個多功能點軌跡工具，使用中等寬度長度的板子作為底板，并在此板的底部邊緣釘一個木條，用塑料板剪出各種圖形，如長方形，直角三角形，等邊三角形，扇形，按照要求圍繞某個點旋轉或沿著某條直線翻轉，在動點運動的軌跡處用筆在操作的過程中繪畫出來.這樣同學們就可以非常直觀地看出點的運動軌跡，更好地理解它的運動軌跡，比靠單純的想象要更加容易理解.

綜上所述，數學實驗是數學教學中比較主要的部分，也是現在乃至未來數學教育領域的必然產物，與此同時，也是學生學習數學知識，理解數學理論的重要手段.學生可以通過實驗認識到數學知識間的邏輯關系，自主發掘到學習數學的方法及知識的內在規律，并學會解決問題.實驗的主要因素有兩個，一個是實驗目的另一個便是實驗工具，實驗工具是達成實驗目的的有效途徑，保障教學目的得以實現.教師在進行教學實驗工具設計開發時要多方面綜合考量，才能使實驗工具的作用發揮至極致.