初中數學實驗教學對學生創新能力的培養

摘 要：新課程標準強調教師應注重學生創新能力的培養，雙創的推進也指出創新創造的重要性。創新能力是支撐學生深入學習、豐富認知的重要能力，也是鍛煉學生實踐力和創造力的基礎能力。面對初中數學一直以來存在的教學問題，教師可以實施實驗教學，利用實驗教學幫助學生樹立創新意識，開發創新思維，提升創新能力。

關鍵詞：初中數學；實驗教學；創新能力；教學培養

[中圖分類號] G633.6 [文獻標識碼] A [文章編號] 2097-2539（2024）16-0151-03

當前教育改革中，培養學生的創新能力已成為教育教學的重要要求。數學是一門基礎學科，其實驗教學在培養學生創新能力方面具有獨特優勢，既能激發學生的學習興趣，深化學生對數學概念的理解；又能實現個性化教學，滿足新課改教學要求；還能促進教師專業化成長，推動學校發展。因此，初中數學教師應了解當前數學教學存在的問題，研究實驗教學的特點，根據實驗教學實施的必要性，在數學課堂上開展實驗教學，培養學生的創新能力。

一、當前初中數學教學存在的問題

首先，初中數學教學內容過于理論化，與學生的實際生活經驗和社會實踐聯系不夠緊密，導致學生對數學知識的學習缺乏興趣，且實際應用能力不足。部分教師仍然采用傳統的“灌輸式”教學方法，以教師講解為主，師生之間缺乏有效的互動，使學生在課堂中的參與度不高，難以激發學生的學習興趣和積極性。最重要的是，新課程標準強調以人為本、以學生為主體，但通過現今的數學教學情況看，學生的主體性不足，學生在課堂上被動接受知識，缺乏主動思考和探究的機會，由于過于注重知識的學習，而忽視了思維的發散和能力的提升。其次，提問有利于學生發展綜合思維，教師雖然開展課堂提問，但是所設計的問題過于簡單或過于困難，缺乏針對性和層次性；獲提問后未給予學生充足的思考時間，導致難以有效激發學生的思維，使其的回答不全面或缺乏深度。加上部分學生之前數學基礎不扎實，教師在教學時又未能及時發現和解決學生基礎知識的問題，導致問題積累，學生學習困難。隨著新課程的改革，教學理念也得到了更新，但由于教育管理部門對新型教學模式的推廣和應用不夠重視，導致只有部分教師更新了教育理念，使用創新的教學方法，這同樣致使數學教學問題頻出。且課堂管理上，部分教師未能把握好教學管理深度，或是過于寬松或是過于嚴格，難以形成良好的課堂氛圍，學生也難以保持規范行為，從而影響教學效果。此外，家長和社會對學生的期望過高，對教育質量的評價標準不統一等，也給教師的教學帶來了難度，增加了學生的學習壓力。

二、初中數學實驗教學的特點

實驗教學是一種新型的開放性教學，具有以下特點，才能通過實驗教學優化數學教學。第一，實踐性。數學實驗教學強調動手操作和實踐活動，要求學生在實驗過程中親身體驗和探索數學概念、規律和方法，從而加深對數學知識的理解和應用。第二，直觀性。此特性是指通過實驗工具和操作，將抽象的數學問題具體化、形象化，促使學生直觀理解數學概念和原理，提高學習效果。第三，探索性。數學實驗教學鼓勵學生自主探索和發現，通過觀察、實驗、猜想、驗證等過程，培養學生的探究能力和創新思維。第四，互動性。實驗教學中，學生之間、師生之間的互動更加頻繁，學生可以在合作交流中分享經驗、解決問題，構建良好的學習氛圍。第五，個性化。實驗教學可以根據學生的興趣和能力進行個性化的教學設計，滿足不同學生的學習需求，促進學生個性化發展。第六，綜合性。數學實驗教學往往涉及多個學科的知識，如物理、化學、信息技術，而綜合不同學科知識有助于培養學生綜合運用知識解決問題的能力。第七，多維性。此多維性表現在多方面，如教學目標、教學內容、教學方法，要求教師設計知識傳授目標、能力鍛煉目標以及情感態度和價值觀的培養目標。第八，豐富性。此特性是指教學資源以及學生的學習體驗，教師于具體的數學實驗教學中配備豐富的實驗工具和教學資源，包括實驗手冊、教學視頻等，為教師和學生提供豐富的教學支持。也要求學生親自動手實驗，感受數學知識的形成過程，在具有趣味性和吸引力的實際實驗中獲取豐富的學習體驗。第九，多樣性。要求教師注重對學生的實驗評價，以多樣化的評價方式、評價維度、評價主體等評價學生，改進實驗，提升數學教學成效。

三、初中數學教學中實施實驗教學的必要性

數學本身是一門抽象學科，許多概念和原理對初中學生而言較為難以理解。而開展實驗教學能讓學生通過直觀的實驗操作，將抽象的數學知識具體化，從而在直觀感受中領悟數學概念的本質，加深對數學知識的理解和記憶。同時，實驗教學可以激發學生學習數學的興趣。傳統的數學教學往往以理論講解和習題練習為主，容易使學生感到枯燥乏味。而實驗教學則是通過動手操作和探索促使學生掌握知識，而這便能激發學生的學習興趣，使其在實驗參與中發現數學的魅力，從而更加主動地投入數學學習。

（二）提高學生的數學思維能力和實踐操作能力

實驗教學鼓勵學生在實驗過程中進行觀察、猜想、驗證和推理，這些活動能夠有效訓練學生的數學思維能力，特別是邏輯思維、空間想象能力和問題解決能力，有利于培養學生的創新意識和科學精神。而且，實驗教學要求學生親自動手操作，由此，實驗教學能夠提高學生的實踐操作能力，培養學生的動手能力和實驗技能。另外，實驗教學需要學生分組合作完成實驗任務，學生可以輕松地通過分組合作鍛煉團隊協作技能，基于實驗結果的交流提高表達和交流能力。

（三）實現個性化教學，滿足新課程改革要求

實驗教學很多時候是需要以學生的興趣和特點為依據開展的，而這證明了實驗教學可以實行個性化的教學，促使教學更加貼近每個學生的實際情況，從而更好地滿足學生的個性化學習需求。隨著教育改革的不斷深入，新課程標準強調學生的主體地位，倡導學生探究學習和實踐學習。而實驗教學正好符合這一改革方向，不僅能凸顯學生的主體性，發揮學生的主觀能動性，還能幫助學生更好地適應新課程改革的要求。最重要的是，實驗教學通過豐富多樣的教學活動實施，既能增強教學的趣味性和互動性，使課堂氣氛更加活躍；還能讓學生的學習積極性得到提高，實現教學質量的整體提升。

（四）促進教師專業成長，幫助教師調整教學策略

實驗教學對教師的要求更高，不僅需要教師不斷更新教學理念，還要求教師提高自身的教學能力和實驗技能。故而，初中數學課堂上開展實驗教學能促進教師專業成長。教師可以通過實驗教學，觀察學生在實驗過程中的表現，了解學生對知識的掌握情況，及時發現教學中的問題，然后以此調整教學策略，提高教學的針對性和有效性。

四、初中數學實驗教學對學生創新能力的培養策略

（一）利用數學實驗，激發學生的創新意識

在初中數學教學中，數學實驗有利于學生興趣的激發，促使學生產生強烈的探索欲，從而集中注意力深入學習。因此，初中數學教師應該注重實驗教學。而通過調查可以發現，學生的創新想法、創造活動通常是來自于對某個問題或者某個知識的興趣和好奇心，而這些興趣和好奇心又來自于教師所創設的問題情境。在此情形下，初中數學教師可以在數學課堂上有意識地創設問題情境，在情境中設疑，并要求學因疑投入實驗，在實際實驗中積極探究和創新。

比如，初中數學教師教學“相似三角形”時，可以先創新設計問題“什么是相似多邊形？具備對應邊成比例、對應角相等這兩個特征的兩個三角形是什么三角形？”以問題創設情境，情境中再創新設疑：觀察三角板，三角板的內外邊緣可以看作是兩個什么圖形？是否相似？為什么？如何說明三邊對應成比例？由此疑引入實驗，鼓勵學生自己參與具體實驗。拿出自己的三角板仔細觀察，再準備兩張頂角不同的等腰三角形卡片，將兩張卡片重疊，說明等腰三角形不一定相似。或者學生確定三角形的角，裁剪出兩個邊長不同的三角形，分析這兩個三角形的特性。還可以讓學生自己利用剪刀隨意裁剪兩個三角形，通過重疊等方式觀察兩個三角形，說明兩個三角形相似或者不相似的原因。當學生實驗過后，教師再引導其思考“兩個三角形相似和什么因素有關”的問題，并得出對應的結論。事實上，這樣的創新實驗能讓學生產生進一步探究數學奧秘的欲望，從而在一步步的實驗中掌握相似三角形的判定定理，明白兩個三角形的相似和邊、角都有關系，知道比例的基本性質，學會在生活實際中利用圖形的相似解決簡單的實際問題。

（二）利用數學實驗，開發學生的創新思維

新課標理論提倡學生自主探索，與同學合作交流，并積極參與動手實踐。數學課是一門課程，也是一種數學活動，若是在此活動中開展實驗，便能培養學生的創新思維提高學生的創新能力。因此，初中數學教師需要在數學課堂上開展實驗，借助實驗教學給予學生機會，使其積極參與實驗操作和實踐活動，發散創新思維。

例如“角”的課堂上，“角的比較與運算”是教學難點。課堂引入環節，教師利用多媒體對相關的演示實驗進行展示，要求學生觀察這類演示實驗。再將一個角放在投影儀下方，讓學生認真觀察投影，分析這個角是否變大。面對學生的不同意見，教師要做的就是順勢引導，讓學生利用各種方法對自己觀點的正確性進行證明。比如，利用筆描繪出屏幕上所看到的角，再將其和原來的角進行比較；又如直接利用量角器對兩個角進行測量；還有直接將兩個角進行重合，觀察重合后的兩個角的大小。學生以自己的想法為前提，想法一致的同學組成合作小組，再以自己的設想設計實驗，說明兩個角的大小。在此期間，教師需要進一步引導學生，使其在不斷的實驗、觀察和比較中總結“角的大小和角兩邊的長短無關”，并以此讓學生基于“角的大小到底和什么相關”的問題設計實驗完成實驗。利用這樣的方式盡可能地保持學生的學習動力，使其學習意識長期處于“發現問題—實驗探究”的學習過程，從而發散自身的創新思維，創新實驗中提升創新能力，加強數學知識的認知。又如，教師教學勾股定理等相關的知識后，可以讓學生以所學知識為依據，利用作圖工具或者測量儀器等對勾股計算尺進行制作；或者教學完“圓”的知識要求學生制作丁字尺尋找圓的圓心。利用這樣的實驗教學，讓學生加工思維，體驗的過程中提升創新能力。

（三）利用數學實驗，培養學生的創新能力

在初中階段的數學課堂上開展實驗教學，能夠調動學生的學習積極性，使其發展創造性的數學思維，提升創新能力。對此，初中數學教師了解學生思維和能力的發展情況，根據學生的具體狀況設計對應的教學實驗。要求學生在實驗教學課堂上發揮自己的主體性，提出自己新的設想，制訂完善的實驗方案，自行設計和自主實驗研究中發揮創造力，提升創新能力。

例如，在“軸對稱”課堂上，教師可以設計這樣一個實驗：在黑板上點上一個粗點，用粉筆圍繞著該點進行旋轉，指引學生觀察后說明這是沿著什么方向旋轉，生活中這種方向的旋轉叫什么旋轉。再以反方向旋轉，說明這又是什么旋轉。實驗繼續，在點的旁邊再畫上一個點，先圍繞第一個點旋轉一周，再圍繞第二個點旋轉一周，讓學生分析這兩者有什么不同，得出相應的結論。在此之后，教師可以將時間交給學生，要求學生以小組合作的形式制作時鐘，并通過轉動時鐘的指針，發現其中的奧秘，感知旋轉的幾個要素。這么做的目的是讓學生感受旋轉，深化理解旋轉要素，掌握旋轉相關的概念特征和表現形式，為之后的圖形旋轉奠定基礎。又如無理數的概念教學中，可以讓學生利用剪刀、兩張大小相同邊長為1的正方形紙片對面積為二的正方形進行裁剪，再利用計算器對二開方的小數部分進行計算。這樣的實驗教學可以讓學生在動手操作實驗的過程中感性認識所學知識，體驗成功的喜悅，深刻理解概念，形成合作精神。

五、結語

總之，數學實驗教學不僅能激發學生的創新意識，還能開發學生的創新思維，最終培養學生的創新能力。數學實驗為學生提供了一個動手操作、自主探索的平臺，使其在實踐中發現問題、解決問題，從而培養出獨立思考和創新能力。對此教師應充分利用數學實驗教學的這一優勢，為學生創新能力的培養創造更多機會和條件，以適應社會對創新人才的需求。

參 考 文 獻

[1]韓玉蘭.初中數學“實驗教學”的常態化實踐[J].數學教學通訊，2022（29）.

[2]王文月，李峰峰.初中數學實驗教學與學生數學素養培養[J].中國教育技術裝備，2020（07）.

[3]梅莉娜.初中數學實驗教學探索[J].數學教學通訊，2020（11）.

（責任編輯：楊慧芝）