探討小學數學教學中數學實驗工具的開發與應用

【摘要】小學數學是一門重要的基礎學科，可以培養學生的思維能力，提高學生解決生活問題的能力，但小學生在數學學習中存在一定的困難。而將數學實驗工具引入教學，可以有效降低學生的學習難度，深化學生對數學知識的認知。對此，文章從數學實驗工具的開發和應用著手，闡述數學實驗工具開發的策略及原則，從而探討數學工具應用的策略，以期提高數學課堂的趣味性和學生參與課堂的活躍度，增強小學數學的教學效果。

【關鍵詞】小學數學;數學教學;實驗工具

作者簡介：王悅（1990—），女，江蘇省溧陽市實驗小學。

小學數學作為基礎性學科，在整個學科教學體系中具有不可小覷的地位。它具有工具性的學科屬性，靈活性較強。因此，數學教師要科學利用數學實驗工具，確保小學數學教學能夠順利開展，有效培養學生的數學綜合素養。數學實驗工具有無形和有形兩種，無形工具如多媒體展示的圖片、教師畫的圖形等，有形工具如卡片、方格紙等。這些工具的有效利用都可以促進數學教學的順利開展，增強數學教學的效果。

一、數學實驗工具開發的策略

（一）基于信息技術開發實驗工具

信息技術現已成為教學現代化的重要推動力，因此，在開展小學數學教學的過程中，教師要基于信息技術開發實驗工具，幫助學生更快地突破教學重難點，強化數學教學效果。以蘇教版數學教材為例，教師在開展“10以內的加法和減法”的教學活動時，可以利用信息技術，通過課件向學生展示3個魚缸，其中有2個魚缸內分別裝有5條魚，最后1個魚缸為空魚缸。這時將裝有魚的兩個魚缸的水共同倒入空魚缸，這樣所有的魚都集中到1個魚缸。然后，教師再將對應的加法計算式投放到屏幕，幫助學生梳理加法運算思路，使學生更好地掌握數學計算知識。教師基于信息技術開發數學實驗工具，將其應用到數學教學活動中，可有效強化小學數學教學效果，讓學生更好地完成學習任務，掌握數學知識，充實知識儲備，從而提升小學數學教學效果[1]。

（二）基于生活實踐開發實驗工具

小學數學知識基本都源自生活實踐，因此教師要基于生活實踐開發實驗工具，利用生活中常見的卡片等材料，調動學生學習數學知識的積極性。例如，教師根據教材內容開展“平均分”的教學活動時，可以利用實驗工具如卡紙等代替香蕉，并提出問題：要將1個香蕉分給大家，如何平均分呢？教師讓學生將卡紙當成香蕉進行剪切，并將其分給其他學生，使學生將抽象化的數學概念和具體的實物工具結合，加強學生對“平均分”知識的理解和掌握，強化學生的動手實踐能力，培養學生的數學綜合素養[2]。

（三）結合學生特點開發實驗工具

小學生年齡普遍較小，身心發育尚未成熟，活潑好動。因此，數學實驗教學要有功能性較強的實驗工具作為支撐。教師要結合學生的特點開發實驗工具，如使用方格紙、幾何畫板等。例如，教師在開展“觀察物體”的教學活動時，可以根據小學生的特點，選用小學生比較感興趣的方格紙，讓學生充分觀察到正方體和長方體在不同角度的形狀，從而理解正方體和長方體的概念與基礎知識，使學生更牢固地掌握數學知識[3]。

二、小學數學實驗工具開發的注意事項

（一）遵循基本的科學開發原則

小學數學實驗工具在課堂中的科學使用能夠對提高教學質量起到一定的積極作用[4]，教師在開發實驗工具期間遵循相應的科學原則，能夠有針對性選擇合適的工具，增強實驗工具的實效性。首先，對于小學數學而言，任何實驗都要有明確的、科學的指導目標，所以實驗工具必須要緊貼教學主題。實驗工具要以課堂數學重點知識作為核心，促使學生掌握與實驗相關的知識點。其次，數學實驗工具的選用要具有啟發性特點，這樣才能夠激發學生的學習興趣與積極性，使學生轉變傳統數學學習的刻板思維。最后，實驗工具的開發要符合當前時代發展情況，教師要對工具進行實時的創新和升級，為學生打造與生活實際緊密相關的實驗工具，讓學生在實驗過程中更有代入感。

（二）突出數學實驗的趣味性

一般來看，數學學習相比于其他科目的學習，需要學生具有較強的抽象思維，這是由數學的本質特征決定的。但在實際數學學習中，小學生在腦中建立抽象思維的過程并不容易，他們在學習過程中容易感到枯燥，因此教師要以學生對于知識點的掌握程度為參考，增強實驗工具的趣味性，讓數學實驗過程更有趣。具有趣味性特征的數學實驗工具不僅能夠吸引小學生的注意力，也能夠在很大程度上培養學生的空間思維，包括對抽象模型的想象能力以及空間意識。基于此，教師可充分結合趣味性的要求開發實驗工具，開展實驗教學，使得學生在實驗學習期間能夠鍛煉自身的空間想象能力與數學邏輯思維能力，從而幫助學生建立解決問題的方法庫，讓學生學會多角度思考解決問題的方式。此外，還可以通過模擬實驗突出數學實驗的趣味性。如今的計算機功能非常強大，教師可充分利用計算機進行模擬實驗，給學生呈現更加豐富多彩的實驗，促使學生面對數學問題時具有更加開闊的思路。

（三）注重激發學生的主觀能動性與合作意識

從當前教學改革的視角出發，在小學數學的教學過程中教師需著重加強對學生合作意識的培養，增強學生的團結合作與互相幫助的意識，這也是提高學生數學學習能力的一種有效方式。所以，在開發實驗工具時，教師應選用有助于學生合作實驗的工具，并在開展實驗的過程中積極營造良好的合作與討論環境，在提高學生表達能力與邏輯能力的同時，提高學生的交流合作能力。但由于學生合作過程中的不可控因素較多、因此教師在開發選用實驗工具，進行試驗教學時應注意這兩個問題。第一，合理控制實驗工具的操作難度，保證實驗的難度適中，過于簡單的實驗工具無法激發學生的探索意識，但是操作難度過大的實驗工具也會打擊學生的探索積極性。因此教師一定要合理掌握，通常需以中上水平學生的能力為參考標準，這樣才有利于更多學生參與討論課堂。第二，選擇最為合適的實驗模式。合適的實驗模式能夠與當節課堂的知識點內容進行有效銜接，選擇實驗模式要充分參考學生的主觀感受，尊重學生的意見，只有這樣才能營造積極的實驗氛圍。6816A859-14DE-4471-AE49-F887F905D427

三、小學數學教學中具體的數學實驗工具的應用介紹

小學數學實驗工具的運用有利于營造課堂積極的學習氛圍和探索氛圍，幫助學生在腦內形成符合自身探索、思考習慣的邏輯方式，極大突破了傳統的教材教學的局限性[5]。教師可通過開放式問題的提出，與學生建立交流渠道，在科學引導下，將實驗工具與當節課的內容相結合，充分引發學生思考，逐步引導學生使用實驗工具，使學生在實驗的過程中明白數學問題是如何被解決的，加深對數學知識的印象，鞏固基礎知識。在課堂學習中遇到數學問題時，教師可豐富解答方案，促使學生通過多種實驗工具的使用來處理數學問題，開發學生的邏輯思維，讓學生自主設計數學實驗。在這一過程中，實驗工具能夠起到一定的點撥作用，使學生在操作思考后感到豁然開朗。下面，筆者就提出幾種實驗工具在數學教學中的應用，供各位同行參考。

（一）數軸在小學數學教學中的應用

數軸是數學中數形結合的重要體現，數軸能幫助學生理解抽象的問題，使學生更好、更快地理解數學知識，掌握數學重難點。數軸在小學數學教學活動中的應用，主要體現在四個方面：一是教師可以利用數軸幫助學生認識簡單的數字。數軸上的數字具有從小到大分布排列的特點，排列方式很規律，能幫助學生構建順序觀念。教師借助數軸能讓學生認識到數字的順序，并能夠歸納和總結數字排列的規律。例如，教師在開展“分數的初步認識”教學時，可利用數軸讓學生知曉1/2、1/4、1/8等數的順序和它們之間的關系。二是教師可利用數軸幫助學生進行簡單的數學計算。例如，教師在開展“10以內的加法和減法”教學活動時，需要完成“1+3=4”的教學目標，這時教師應先在黑板上將數軸畫好，指導學生快速找到數字1的位置，然后找到數字3的位置，觀察兩者相加的結果，通過直觀式教學法，讓學生更快地掌握數字相加的知識，理解數學知識重難點。三是利用數軸幫助學生進行數字比較。教師可以利用數軸讓學生對已知數字進行比較，從而掌握數字大小的比較方法，如分數比較、小數比較等。四是可以利用數軸幫助學生快速識別方向。數軸上的橫豎線構成了一個坐標軸，教師可以利用這一特點，幫助學生掌握“平行”和“垂直”的方向和特征，為學生未來學習平行四邊形和其他圖形知識奠定堅實基礎。

（二）方格紙在小學數學教學中的應用

方格紙作為小學數學教學工具，其特點和數軸相似但不完全一致。數軸屬于圖形范疇內的工具，而方格則是屬于空間范疇內的工具。教師通過利用方格紙可以幫助學生樹立正確的空間觀念，這對學生形成發散性思維具有重要的作用。方格紙上的直線能相互構成水平和垂直的關系，教師可利用這一特點幫助學生建立方位感，有效強化學生的空間觀念。方格紙上的線條還有很強的方向性，教師可以借此引導學生培養方向感，讓學生跟隨自己的引導確定相應的位置。此外，方格紙在學生認識圖形特征時，能夠發揮重要作用。教師可以借此幫助學生學習周長和面積概念，學習點和點、線和線之間的關系。在實際測量圖形時，有時會出現誤差而影響最終的結果，從而影響學生對知識的理解，教師可利用方格紙引導學生測量，有利于避免誤差。此外，排列整齊的方格還有利于培養學生的距離觀念。教師可以利用方格紙上面自然構建出的距離感，直達距離概念核心，培養學生距離觀念。例如，教師在開展“垂線與平行線”的教學時，能利用方格紙，讓學生通過觀察方格紙上的線段掌握“兩點間的距離”，強化學生對“距離”和“空間”的認知。在小學階段，教師主要通過直觀手段，完成幾何初步認識的教學任務，為學生提供需要的學習條件，讓學生在觀察和操作中，獲得對幾何體和平面圖形的直觀經驗。學生學習空間和圖形知識時，一般要通過觀察和感知獲取經驗，可若長期停留在觀察層面，同樣不利于對數學知識的掌握。學生的思維從具體轉變為抽象是必要的，而方格紙在學生轉變思維的過程中，起著促進學生思維由模糊到清晰、由粗略到精確、由現象到本質的過渡作用。學生在思維過渡過程中，空間想象力能得到系統的訓練和強化。方格紙是學生建立空間觀念的主要途徑，對學生數學思維的培養具有很大的作用，教師要利用好方格紙，為學生未來學習高難度的數學知識奠定堅實基礎。

（三）幾何畫板在小學數學教學中的應用

幾何課程具有較強的抽象性，需要教師耗費大量時間和精力向學生傳授知識。但小學生身心發展尚未成熟，遇到難度較高或過于抽象的知識時，無法全面理解，因此學生學習幾何知識的效果往往不明顯。而以直尺、粉筆等教具為實驗工具的傳統教學模式，已無法適應數學教學發展的步伐。因此，教師要及時引入新型教學工具，比如幾何畫板，彌補傳統教學工具的不足。幾何畫板是伴隨多媒體技術的發展而出現的，既能為小學數學教學增添活力，又能豐富數學教學內容，強化小學數學教學效果[6]。幾何畫板在小學數學教學中發揮著重要作用，其應用主要體現在兩方面。一方面是教師憑借幾何畫板，能幫助學生將模糊的數學概念清晰化，將數學知識和概念進行系統化梳理，以鞏固學生掌握幾何知識的效果。例如，教師在開展“圖形與幾何”的教學活動時，可利用幾何畫板幫助學生畫出各種圖形，展現各種圖形的變化過程，突出其幾何關系。另一方面是教師可以利用幾何畫板培養學生的創新思維能力。教師利用幾何畫板演示教學時，畫板中的“軌跡”可以對學生發散思維的形成起到促進的作用。教師要根據學生的數學學習水平，將幾何畫板科學地融入數學教學活動中，以保證學生能在數學教學活動中，掌握數學幾何知識，豐富學生的數學知識儲備，有效強化數學教學效果。

結語

綜上所述，數學教師在小學數學教學中引入數學實驗工具，既可以引導和幫助學生解開數學難題，提升學生的數學學習效率，又能強化學生的動手實踐能力，對學生未來的發展奠定良好的基礎。

【參考文獻】

[1]魏良田.探究數學實驗在小學數學教學中的應用[J].科學大眾：科學教育，2020（05）：1.

[2]楊宗霞.小學數學實驗的開發與教學策略應用[J].新課程教學（電子版），2020（12）：18-19.

[3]黃雪麗.小學數學實驗教學中實驗工具開發的探討[J].小學生（下旬刊），2020（01）：29.

[4]路云娟.小學數學實驗教學中實驗工具開發的研究[J].華夏教師，2018（32）：59-60.

[5]周仁初.探究數學工具在小學數學教學中的應用[J].課堂內外·教師版（初等教育），2019（11）：102.

[6]姚金國.幾何畫板在小學數學教學中的應用研究[J].教師，2013（27）：40.6816A859-14DE-4471-AE49-F887F905D427