高中數學實驗教學的實踐與思考

王莉萍

摘 要：隨著新課改的不斷深入，教師的教學不能以學生記憶概念為主，而是要給學生體驗自主探索、合作交流的過程，而實驗教學則是承載學生體驗數學形成過程最有效的載體。它不僅能夠使學生的學習經歷“吸收—儲存—再現”的過程，還能夠調動學生的積極性與主動性，以幫助學生實現自身的可持續發展。

關鍵詞：高中數學;實驗教學;創新思維;自主化

數學實驗是指按照具體的數學內容，利用實踐、設置一系列問題等方式，引導學生在主動參與的基礎上形成積極、批判的思維，最后得出理論證明的過程。這一過程不僅能夠使學生親身經歷數學構建的過程，還能夠塑造學生的科學探究意識，進而培養他們的數學素養。因此，在高中數學教學中，教師應重視實驗活動的開展，使學生通過觀察、實驗來相對獨立地從事數學再發現的學習，以實現傳統教學思想的突破。因此，筆者以高中數學為切入點，對數學實驗教學的意義以及創設實驗活動的注意事項進行分析。

一、數學實驗教學的意義

（一）通過實驗教學，加深學生對概念的理解

教師常常受到傳統教育理念的影響，將數學概念以填鴨的方式灌輸到學生的頭腦中，造成學生對知識本質屬性缺乏理解，出現對數學概念的理解“一知半解”的情況，這不僅讓學生難以有意識記憶，也談不上應用。然而，在新課改的背景下，教師應注重知識的生成過程，并以探究問題作為載體，引導學生從原有經驗和知識出發，使他們經歷實驗操作、思考、交流，并通過觀察、實驗、猜想、推測等過程生成知識，進而幫助學生對數學概念的理解從感性上升到理性。

以“橢圓”章節為例，為了使學生體會到橢圓定義形成的過程，筆者在課前讓每組學生準備好兩枚釘子、一根繩子、一支筆、一塊紙板等實驗用具。上課時，筆者把學生分為不同的小組，指導學生首先固定紙板，然后把繩子拴在釘子上，最后把釘子固定在紙板上。基于這一操作活動，學生可用筆尖把繩子拉緊，使筆尖在紙板上運動，進而畫出橢圓的形狀。同時，在實驗操作過程中提出若干個問題，如橢圓上的點滿足什么條件，繩子的長度和兩個釘子之間的距離存在什么關系，相對應的橢圓形狀則有什么變化，小組進行交流、思考和探究，最后總結出橢圓的概念。通過動手操作，學生既增加了對橢圓的感性認識，又加深了對橢圓概念的深度理解。

（二）運用實驗教學，培養學生發現規律的能力

數學規律具有一定的抽象性和內隱性，而實驗則能夠將數學規律具體化和外顯化。教師應重視過程教學，在揭示知識生成的規律上，給學生一定的空間，讓學生通過動手實驗來發現數學知識蘊含的規律，進而使他們理解得更加深刻。

以“空間幾何體的表面積”為例，筆者為了使學生歸納總結出多面體表面積的計算方法，課前讓學生制作長方體、圓錐等幾何體模型。課堂上給學生一定的時間，讓他們將制作好的模型拆開，并探究幾何體的表面積，這樣學生就能直觀地求出某一幾何體的表面積。再以“直線與平面垂直的判定”為例，筆者課前請學生準備好一張三角形的紙片，在課堂上，給學生一定的時間，讓他們思考并翻折三角形，讓翻折后的紙片垂直在桌面上，并使翻折后的折痕與桌面也相互垂直，這一自主性的實驗活動使得每個學生都積極參與其中。針對實驗活動操作結果，筆者提出兩個問題，即折痕AD與DE是怎么得到的;都能夠使折痕與桌面所在的平面垂直，則折后的結果都存在共同特征嗎。最后，引導學生進一步歸納總結出“如何判定直線與平面垂直”的方法。通過動手實驗活動，不僅增加了學生的探究意識，還使每個學生逐步體會到新知識的形成過程，從而發現數學知識的本質特征。

（三）利用實驗教學，提高學生的創新思維能力

創新思維往往來自學生的思維矛盾點與求知欲。在傳統的教學模式下，學生的求知欲與時間存在反比例關系。學生越順著教師的思維想問題，思維矛盾則會越少。而實驗教學恰恰能夠增加學生的求知欲望，并提供學生探索發現、猜想驗證的機會。因此，教師在教學中，應善于發現學生的思維矛盾點，抓住學生產生思維矛盾的契機，給予他們恰當的引導，從而使實驗教學達到預期的效果。

以“用二分法求方程的近似解”為例，筆者首先請兩位同學來模擬“幸運52”的場景來猜測商品的具體價格，隨后筆者提出問題，即你如何快速、準確地猜測一件商品的價格。有的學生提出“先初步估算一個價格，再以100元的浮動向上或者向下做調整”這一觀點;有的學生提出“先預估一個價格，低了則報一個高的價格，高了則報一個低的價格，再報出價格和的一半”的觀點。最后筆者提出：“剛剛同學們提供的方法，接近數學中的逐步逼近與二分法這兩個重要的思想”。學生在好奇心的驅使下開展實驗活動，不僅理解了數學思想，還提高了創新思維能力。

二、實驗教學創設中要注意的問題

（一）實驗目的要明確

目的作為實驗教學展開的前提，既對實驗活動具有導向性，還在一定程度上避免了實驗活動的隨意性。因此，實驗教學的目的要明確。這包含兩個層面，其一，教師創設實驗目的需要明確，其二，讓學生明確實驗目的。學生只有知道在做什么，為什么這么做之后，才能保證實驗的順利開展，進而使實驗活動成為他們探究的動機和行為的依據。

（二）實驗過程要自主化

開展實驗過程最明顯的特征就是發揮學生的主觀能動性。如果操作實驗過程中，教師一味地只是要求學生做什么、怎么做，雖然是自主操作，但實際上是被動地接受學習內容，這樣不僅不利于學生思維的發展，還對他們潛力的開發有著嚴重的阻礙。因此，動手操作實驗還需要發揮每個個體的主體意識，使之經歷對事物的認識過程與對問題的探究過程，從而更好地理解基礎知識，以達到構建知識體系的目的。

（三）實驗結果要內化

學生僅僅開展實驗操作活動，那么對知識的理解也只能停留在淺層的表面，而不能在頭腦中構建相應的數學理念，這樣幾乎不能發展任何思維。因此，針對實驗操作活動，教師應強調“實驗結果的內化”這一過程，讓學生在操作過程中對數學知識的感性認識轉變為理性認識，并內化于知識體系中。只有重視了內化過程，才能使學生的思維得到更好的發展，才能不斷完善他們的知識體系，從而使實驗活動發揮出其本身應有的作用。

綜上所述，數學實驗能夠給學生探索發現新知識的機會，讓學生在操作、探索、交流、討論中理解數學概念的形成，并能夠在此過程中培養學生的直觀思維能力、觀察能力與歸納能力。教師在新課改的背景下，運用實驗教學的方式開展教學活動，并體現其潛在的價值，是開展數學思維的有效途徑。實驗教學一方面能夠匯集小組的共同力量，使每個學生體驗到實驗的成功，并獲得情感的升華;另一方面，學生的參與能夠使他們在具體情境中強化對基礎知識的理解和掌握，通過以問題為出發點的教學設置，學生自然而然地與已有知識和經驗聯系起來，知識體系得到不斷的完善。除此之外，實驗教學與“從做中學”這一理念相契合，學生在這種富有成效的活動中能掌握更為牢固數學知識，從而實現可持續發展。

參考文獻

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