小學數學實驗教學策略探尋

陳櫻紅

“數學實驗”是指在典型的數學實驗環境下，學生借助一定的工具，運用一定的技術手段，對實驗材料進行“數學化”操作，在操作中發現數學規律，理解數學知識，驗證數學猜想，從而發展數學思維的一種數學活動。數學實驗能有效改善學生的學習方式，促進學生主動參與數學學習過程，內化數學知識。那么，在小學數學教學中如何有效組織數學實驗呢？

一、選擇合適實驗材料，優化實驗環境

數學實驗離不開實驗材料，實驗材料是數學實驗的基礎條件。實驗材料用得好，不但便于教師組織實驗，而且能夠提高實驗效果。

1.實驗材料要弱化干擾因素

弱化干擾因素，凸顯知識探索本質是教師選擇實驗材料的首要考慮條件。例如，教學《3的倍數特征》時，為了便于學生發現“3的倍數”的特征，教師往往會給每個學生準備一個計數器，課上組織學生在計數器上撥數，引導他們發現各個數位算珠加起來的總個數是3的倍數。但是教師往往會發現學生對“玩”的興趣遠大于“研究”的興趣。為改變這種現象，教師不妨在實驗材料上做研究，把實物計數器替換成計數器圖、撥算珠變成畫算珠。學生在安靜的氛圍中開展實驗，研究就不再受材料影響。實物計數器和計數器圖片表面上看似乎是一回事，其實不然。實物計數器分散了學生的注意力，自制力不強的學生容易被計數器的顏色、撥珠時發出的聲音等因素干擾。而計數器圖就規避了這些問題，學生以圖為載體，以畫為方法，一邊畫一邊思考，有利于發現規律。一個小小的不同，帶來兩種截然不同的實驗效果。

2.實驗材料要提前準備充足

蘇教版每冊教材都有綜合實踐活動，這部分內容中的大多數適合采用數學實驗的方式教學，且實驗材料比較多。實際教學中，由于實驗材料準備不易，很多教師不愿意認真開展數學實驗，或者以教師演示代替學生實驗。比如，教學《大樹有多高》一課時，教師在開展數學實驗之前需要準備很多根竹竿、卷尺等實驗材料;課前還要把學生分成若干個小組，每個小組要明確分工;實驗過程中還要關注每個小組實驗活動的有效性，這些都需要教師提前準備。針對綜合實踐活動實驗材料準備難度大的問題，其實可以在每個學期開學初就羅列出本冊教材中需要的實驗材料，采用提前購買或者改造自制等方式囤好充足的材料，等到需要時就可直接取用。

3.實驗材料要磨掉學生新鮮勁兒

在三年級上冊第三單元《認識千克和克》的教學中，“稱一稱”是幫助學生建立單位重量觀念常用的方法，課上學生需要用到盤秤、電子秤等常見的稱重工具。盤秤、電子秤對于學生來說是比較稀奇的物品，他們平時少有親自動手稱東西的機會。如果讓秤和學生在數學課上第一次見面，學生極有可能收不住自己的好奇心，以至于影響學習效果。于是，筆者提前兩周發出通知，讓家長給自己的孩子準備一個盤秤或者電子秤，并允許孩子在家里擺弄秤，研究秤。等到學習“千克與克”的知識，組織學生進行實驗時，他們對秤已經過了新鮮勁兒，就會把更多的注意力放在數學知識上。

二、制訂清晰實驗方案，確保實驗效果

“凡事預則立，不預則廢”。在開展數學實驗之前，教師要精心設計實驗方案。一份清晰的實驗方案能引導學生從容不迫地操作，從而起到事半功倍的作用。

1明確實驗目標

實驗目標是指做完此實驗要達到什么結果，想驗證或者證明什么。學生在做數學實驗之前，心里應該非常清楚做這個實驗的目標。只有帶著目標做實驗，思考才會聚焦。

2.交代實驗材料

實驗材料可以用文字或者圖片的形式告知學生，除了可以由教師直接提供實驗材料之外，也可以讓學生自己準備。

3.明晰實驗流程

實驗流程也可以說成實驗步驟，對于小學生來說，實驗步驟尤其重要。如果教師只是口頭上說一說，不寫在方案里面，有的學生聽過就忘了，有的學生做了第一步就忘了第二步，以至于在實驗過程中不知所措。

當然，實驗方案并非越詳細越好，如果把方案控制得太僵化，那么表面看學生做實驗很“順當”，實際上學生沒有得到思維的提升。所以實驗方案的制訂要講究“度”，既不要過死，也不能含糊不清。

三、充分展開實驗過程，提升實驗深度

與傳統的教學方法相比，數學實驗的開放性很強，給予學生的探究空間很大，在課上耗費的時間也比較長，這對于教師組織教學的能力是一種挑戰。一場成功的數學實驗要充分展開實驗過程，讓學生在實驗中親自經歷，親自體驗，親自思考。例如，教學《釘子板上的多邊形》一課，可以這樣展開數學實驗過程：

1.初步體驗，為實驗的開展拋磚引玉

課前，先讓學生在釘子板上用橡皮筋圍出幾個多邊形，學生在圍的過程中隱約感覺到圖形的大小與橡皮筋撐開的大小有關系。上課一開始，教師可以直接利用學生圍出的多邊形作為實驗材料，讓學生觀察并猜想“多邊形的面積會與什么有關？”。此時，學生就會關注到多邊形邊上的釘子。數學實驗就從這里開始了。

2.設置懸念，讓實驗的腳步停不下來

實驗步驟一：讓學生數一數每個圖形邊上的釘子數，算一算或數一數每個多邊形的面積，并說說發現了什么。學生發現了“多邊形的面積=多邊形邊上的釘子數÷2”的“規律”后，教師質疑：“規律真的這么簡單嗎？”引導學生回過去看課前釘子板上圍出的多邊形，發現有的符合，有的不符合。這樣在矛盾沖突中，學生的后續實驗欲望愈發強烈。

實驗步驟二：把課前圍出的多邊形進行分類，教師引導學生繼續仔細觀察，看看能發現什么。學生通過實驗發現符合“簡單”規律的圖形相同點：多邊形內只有一枚釘子。此時，教師質疑：“是不是所有圖形內只有一枚釘子的多邊形，它的面積都是邊上釘子數的一半呢？”進而引導學生舉例驗證。通過第二次數學實驗，學生真正找到了一條規律。但是，數學實驗到這里并不能“一做了之”，還要繼續開展下去。

3.繼續深入，讓實驗體驗更加深刻

有了前面兩個實驗積累的經驗，學生繼續研究圖形中間有二枚釘子、三枚釘子、四枚釘子……的情況，學生再次經歷猜想、舉例、驗證、反思的過程。在學生明確實驗方法的基礎上，引導他們各自畫，相互評，一起數，分工記，然后討論、歸納。不僅探究到了釘子板上多邊形面積中隱藏的“奧秘”，而且學到了數學探究的一般方法，數學實驗給學生留下了一些思維的經驗和實踐的經驗。

四、實驗結論緩落地，探究熱情不減退

在數學實驗課上，學生通過對實驗材料的觀察和感知，對實驗工具的操作和應用，調動多種感官協同作用產生猜想，進而進行操作、分析、比較、抽象、概括得出實驗結論。其實，對于一個實驗，結論的得出，并不是數學思考的結束，教師要延續學生的實驗熱情。

1.說清得出實驗結論的過程

學生根據實驗現象得到實驗結論后，回過頭要讓學生說清楚整個實驗的過程，即利用數學語言對實驗過程進行加工和整理。當學生把實驗過程用數學語言通過說的方式表達出來時，就是再次體會實驗中運用的思考方法，再次感悟數學思維的力量，實驗成果得到了進一步的鞏固。

2.換一種方式再實驗

數學實驗注重操作與實踐，學生在數學實驗活動中，發展主體意識，體驗發現的樂趣，提升思維能力。當學生在數學實驗中有所發現，教師不要過早給出實驗結論，而耍讓學生換一種方式再實驗，從不同的角度去驗證最初的發現。

例如，教學《圓柱的體積》一課時，學生之前已經有了把圓轉化成長方形研究面積的經驗，心里自然產生把圓柱轉化成學過的長方體探究體積的想法。在教材配套的數學學具袋中有現成的實驗材料，這樣的材料操作起來非常方便，于是實驗過程變得簡單起來。大部分學生通過探究圓柱和長方體底面積之間以及高之間的關系，發現可以用圓柱的底面積乘高計算圓柱的體積。學生有所發現后，教師可以拋出一個數學問題：還有其他方法可以驗證圓柱體積的計算方法嗎？學生的實驗熱情會再次被點燃，再次投入數學實驗中，不斷發現新的方法。

有的學生發現：圓柱沿底面直徑垂直于底面切開，轉化成長方體，長方體的長相當于圓柱底面周長的一半（c/2），寬相當于半徑（r），高相當于圓柱的高（^），因為長方體的體積等于長乘寬乘高，所以圓柱的體積等于底面周長的一半乘半徑乘高。也有的學生發現：如果把拼裝好的長方體換個方向擺放，長方體的底面積相當于圓柱側面積的一半，高相當于圓柱的半徑，因為長方體的體積等于底面積乘高，所以圓柱的體積等于側面積的一半乘半徑。還有的學生發現：根據“面動成體”的道理，圓柱可以看成一個一個圓片疊加起來，那么它的體積就可以用底面積乘高計算。

如此，V=S/z的圓柱體積計算方法就在數學實驗中得到了多角度驗證。實驗中，學生經歷“直觀動作思維一具體形象思維一抽象邏輯思維”的過程，他們的思維得以打開，進入了高階思維狀態。

教育家陶行知說：“人有兩個寶，雙手和大腦;雙手能做工，大腦能思考。”數學實驗教學把“做工”與“思考”緊緊聯系在一起，把“聽數學”變成“做數學”，把“看演示”變成“動手操作”，把“機械接受”變成“主動探究”。學生在實驗中解決問題，建構知識，充分體驗到數學實驗的樂趣，從而進一步提高了數學素養。

注：本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃201 6年度青年專項課題“小學數學‘綜合與實踐領域具身學習活動設計的研究”（課題編號：C-c/2016/02/59）的研究成果。