高中數學教學中數學實驗的探索與思考

文付友

(廣東省郁南縣西江中學 廣東云浮 527199)

近年來我國不斷推進素質教育的進程，注重各種教學措施的創新，力圖提升我國當前的教學水平，向著發達國家追趕，數學實驗就是在此背景下衍生出來的新型教學理念。它注重通過讓學生深入理解數學概念推導過程，運用動手操作的方式實現知識的正向遷移目標，在運動電子信息化軟件設備進行數學實驗的過程中，還能夠加深理解，適當擴充其他學科的知識，將復雜、難以理解的抽象知識具現化。本文從開展數學實驗的必要性與開展數學實驗具體策略兩方面入手，對如何在高中數學教學中開展數學實驗活動進行了探討，用于提升學生的綜合素質。

一、開展數學實驗的必要性

當前高中數學教學中，對于理論知識往往只注重對數學公式、概念定理等的應用，關注的是考試成績，而忽視了學生對定理概念來源的推導過程的理解，以及實驗能力的強化，教師對于此方面技能的培訓也較為忽視，活動開展能力弱，不能定期進行交流學習，在日常的教學中，對于定理的推導往往由教師一筆帶過，忽略學生自己動手推導的過程，不求甚解，在遇到一些公式變形等問題考查時，往往丟分率極高。因此，需要積極開展數學實驗教學活動，用數學教學軟件幫助學生進行數學定理推導，強化知識獲取的過程，用參與式教學來喚起學生對數學學習的熱情，促進高中數學智慧、高效課堂的打造。而且，隨著信息化時代的逐漸到來，教育也逐漸進入了信息化，數學實驗也逐漸成為一所高校應當具備的基礎設施，不論是專屬教師和教室的分配，還是多媒體數學軟件的研發與配備，又或者是數學實驗課程的進一步推廣，都逐漸成為考查一所高校基礎設施是否完備的重要指標。因此，高中數學教師要注重教學理念創新，不斷提升自身專業素養，緊跟時代步伐，不斷地、強有力地為高中數學教學注入活力，促進教學體制改革。

二、開展數學實驗教學具體措施

經過一定時間的教學實踐證明，在高中數學中開展數學實驗教學，能夠幫助教師進一步拓展學生思維的發散程度，增強學生的思維變通性。高中階段的數學學習除了應對高考，更關鍵的健全學生數學能力，增加他們將所學知識應用到實際問題解決中的能力，培養和提升數學綜合素養，當前教學中，更多是關注學習數學的“結論”，即公式、定理、準則、特性等等，對于學生的質疑精神以及求知精神較為忽略，學生只會固化地應用定理和公式，題目中加以變形，考查公式的推導驗證時，就會出現難以下手的問題，針對這種情況，我國教育部發布了具體的教學要求，要求高校加強對數學實驗教學活動的開展，注重對圖形模型和辯證性思維的培養，改變傳統教學模式的弊端。

（一）注重數學定理推導過程

首先我們來了解下什么是數學實驗，數學實驗是一種對于教學的新設想的初步嘗試，目的是為了增強學生的數學建模能力，促進學生的數學思維形成，依托網絡信息工具，運用特有的數學建模App進行數學圖形、數學定理、圖形演變過程等的演示，將抽象的數學語言和公式轉變為具體圖形和形成過程，將圖形之間、點與線之間等的關系形象地表示出來，從而幫助學生加深對知識的理解，為后續解決實際問題奠定基礎。而在我們高中數學的教學過程中，也要十分注重對于定理的推導過程，強化對“知其然知其所以然”的教學思維理解，落實教育部改革要求，不斷強化新課改標準在實際教學中的應用。關注數學定理、數學公式等的推導過程，還能夠幫助學生在做題時將文字抽象成為適宜的數學模型，從而將問題簡化，便于解題。還能夠讓學生通過這些軟件推理過程去驗證定理的推導過程正確性，側面培養學生的質疑精神和解決問題的自主能力。

在高中階段，指數函數、對數函數、反函數和圓錐曲線等都是教學的重點內容，同樣也是教學中的難點內容，學生對于圖形理解、變形、動點問題尋找以及圖形之間的幾何關系理解起來相對困難，傳統教學中都是教師在黑板上運用幾組典型數據，進行示意圖手繪，精準度不高、典型性差、教學嚴肅性較弱，學生在學習時也更多處于“人云亦云”的狀態，理解的快慢和深淺，全靠自身的抽象理解能力，而運用數學實驗教學后，則可以有效改變這類局面。可以讓學生在計算機上自行選取數據值組進行輸入，然后利用電腦軟件進行高精度圖形繪制，選取動態展示模式，讓學生觀看圖形的動態過程，觀察圖形從而理解圖形形成過程，然后再觀察數據值之間的關系推導出數學公式，讓學生認識到數學的實驗性，增強學生電腦操作能力和數據推導能力，促進核心素養提升。

（二）搭建專業數學實驗學習平臺

盡管當前教育部門和學校、教師都對“數學實驗”有了正確認知，但是基礎設施跟不上，還是給我們的教學活動開展帶來了困難，因此，除了注重教學過程的創新和專業素養的提升，還需要為學生搭建專業的實驗數學學習平臺，研發更高端、精確、全面的數學實驗軟件，來確保教學活動有效、順利地開展，落實教育部相關教育政策。與此同時，還需要保證高中數學實驗課程開展的時長，將學生上機進行操作的時長與考查納入學生綜合測評之中，進一步提升數學實驗的教學質量與水平。

在學習平臺打造這方面，需要多方面共同出力，第一肯定是教育部門作為牽頭人進行活動發起，尋找專業技術人士進行技術研發，設計數學函數、圓錐曲線、圓、數據分析等相關的計算機程序，第二就是教師參與其中作為設計導向，及時與設計人士進行溝通和交流，將高中數學所學習的知識盡可能涵蓋在一個程序之內，并且把程序改革后的體驗感與改革建議及時反饋給設計師進行程序調整。最后就是學生和學校，學生負責及時反饋對于軟件使用和學習的信息，看能否滿足學生學習需求，學校方面應當提供軟件裝載的電腦設施、教師以及軟件設備維護人員等，為學生打造相對專業、精準、全面的數學實驗學習平臺和設施，確保教育活動能夠高效開展，盡可能減少或者消除由于設備和環境帶來的問題。當前用的較多的數學實驗教學軟件有MathCAD等，學生的應用難度較高，但是對于函數的值域、周期、動點問題等有較大的優勢，在專業軟件的研發上可以吸收已有軟件的經驗，更深刻、深入地融合立體幾何知識，幫助學生在數學實驗中提升自己數學能力。

（三）結合高中數學教材

俗話說：“巧婦難為無米之炊”，數學實驗教學活動也無法脫離教材而單獨存在，我們的教學活動開展一定要以教材為依據，以高考考查方向和學生能力培養為教學活動開展原則，以培養學生數學思維、形成整體學習體系為目標，在牢固掌握基礎知識的基礎上，運用數學實驗進行定理推理、信息歸納、規則驗證，加深對數學知識的理解與掌握。

首先教師要對教材的結構、重難點有所了解，然后以教材知識為出發點，按照由易到難的順序進行實驗課程設計，教學中就可以將教材所用的例題進行實驗展示，教材內容都是諸多教育工作者共同挑選的具有典型意義的題目，對此加以充分利用，再配合適當的引導及輔助，就能在傳統教學模式的基礎上獲得更大的收益，加快教育理念和方式改革進程。

綜上所述，隨著素質教育改革的不斷深入，教師也應當注重教學方法和教育理念的轉變，應當及時創新與調整，與當前的國家政策保持一致，數學實驗教學已經成為當前高中數學中的重要一步，教師要定期參與培訓，提升自身專業素養，以更積極的態度去進行高中數學教學，以方便學生、直觀教學、簡潔清晰的教學理念，提升高中數學教育質量，落實新課標改革新要求，培養符合新時代要求的高素質學生。