實驗教學(xué)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

鄒永平

數(shù)學(xué)實驗是現(xiàn)代技術(shù)進步與發(fā)展的產(chǎn)物，是現(xiàn)代教學(xué)理論在實踐中具體應(yīng)用的結(jié)晶.從1912年國際數(shù)學(xué)教育大會上討論“中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的直覺與實驗”到2000年國際數(shù)學(xué)教育大會上形成共識“信息技術(shù)與數(shù)學(xué)應(yīng)用正成為數(shù)學(xué)教育改革的重點”，數(shù)學(xué)實驗教學(xué)引起了數(shù)學(xué)教育界人士的廣泛關(guān)注，數(shù)學(xué)實驗正式走進數(shù)學(xué)課堂.初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)作為一種特殊的數(shù)學(xué)教學(xué)形式，對促進課程改革具有重要作用.教師可以在實驗過程中培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和合作精神，而學(xué)生可以通過“實驗”學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識，并在“做數(shù)學(xué)”中“學(xué)數(shù)學(xué)”和“用數(shù)學(xué)”.

一、數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的可行性分析

為體現(xiàn)課改理念，初中數(shù)學(xué)教材在內(nèi)容的設(shè)計上呈現(xiàn)生活化和趣味化，學(xué)習(xí)方式呈現(xiàn)合作化和開放化，攝取知識的過程呈現(xiàn)感官化和個性化等特點.這些特點最后聚焦為豐富的動手“做”數(shù)學(xué)素材以及精心設(shè)計的數(shù)學(xué)實驗活動.例如，蘇科版義務(wù)教育數(shù)學(xué)教科書的欄目設(shè)計中，就提供了很多讓學(xué)生動手“做”數(shù)學(xué)的素材.七年級設(shè)置動手“做”的欄目有：“試一試”、“做一做”、“數(shù)學(xué)實驗室”等.八年級設(shè)置手動“做”的欄目有：“試一試”、“實踐”、“操作”、“數(shù)學(xué)實驗室”等，讓學(xué)生感受和體驗、驗證和發(fā)現(xiàn)一些簡單的規(guī)律和結(jié)論.設(shè)計和構(gòu)造簡單的幾何體、圖形、圖案等，會表述實驗的過程和結(jié)果.九年級設(shè)置動手“做”的欄目有：“實踐和探索”、“操作和思考”、“猜想和驗證”、“數(shù)學(xué)實驗室”等，讓學(xué)生探索實驗現(xiàn)象的聯(lián)系和規(guī)律，在實驗過程中進行反思和質(zhì)疑，發(fā)展推理能力.

二、數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的組織方式

在數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，我們推崇以學(xué)生為中心的探究式實驗教學(xué).因此，課堂組織形式應(yīng)以開放式為主，只有將實驗過程全方位開放，讓每個學(xué)生全程參與實驗，才能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、實驗?zāi)芰Α⒂^察能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識.在整個課堂中，學(xué)生親歷了觀察、實驗、交流、分享等系列探究活動，從中體驗了學(xué)習(xí)科學(xué)的樂趣，提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，實現(xiàn)了學(xué)玩結(jié)合，動中做科學(xué).在數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，常見的組織方式有：實物驗證型數(shù)學(xué)實驗教學(xué)組織、操作思考型數(shù)學(xué)實驗教學(xué)組織以及探索發(fā)現(xiàn)型數(shù)學(xué)實驗教學(xué).探索發(fā)現(xiàn)型實驗教學(xué)，既能將驗證型的實驗繼續(xù)深入，又能將操作思考型的實驗教學(xué)的效果移植到實驗結(jié)論的應(yīng)用上，還能在模擬實驗的基礎(chǔ)上進一步探究.探索發(fā)現(xiàn)的是在認(rèn)識上具有不同層次的數(shù)學(xué)知識，學(xué)生在探究問題的活動中不斷完善和擴充實驗結(jié)論.設(shè)計者通過分析這類數(shù)學(xué)知識形成的背景，思考學(xué)生理解和建立數(shù)學(xué)規(guī)律的一般心理機制.這種實驗教學(xué)通常從某種數(shù)學(xué)原理出發(fā)，又回到這一數(shù)學(xué)原理.實驗教學(xué)的最終目的是，使學(xué)生在應(yīng)用這一原理時，認(rèn)識數(shù)學(xué)本質(zhì)，通過“探索發(fā)現(xiàn)”達(dá)到“建構(gòu)”數(shù)學(xué)知識結(jié)構(gòu)的目的.

三、數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的作用

1.通過數(shù)學(xué)實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.數(shù)學(xué)理念的抽象性通常都有某種“直觀”的想法作背景.教師應(yīng)該通過實驗，讓這種“直觀”的背景顯現(xiàn)出來，幫助學(xué)生抓住其本質(zhì)，了解它的變形和發(fā)展及與其他問題的聯(lián)系.例如，對于三角形“內(nèi)心、外心、重心”的存在性，初中教材中未加證明，學(xué)生作圖稍有不準(zhǔn)確，就難以得出符合要求的結(jié)論.教師可以通過實驗“抓紙活動”，使學(xué)生領(lǐng)悟其本質(zhì).讓每一個學(xué)生準(zhǔn)備一片三角形紙片，如圖，過A作一折疊使AB落在AC上，得折痕AD，則AD平分∠BAC.同樣方法得出折痕BE、CF.這樣，學(xué)生直觀地發(fā)現(xiàn)：三角形三個角的平分線交于一點，這點即為三角形的內(nèi)心.相似地，可以折出三角形的外心、重心，進一步啟發(fā)學(xué)生，還可折出三角形垂心.

2.通過數(shù)學(xué)實驗，培養(yǎng)學(xué)生的非邏輯思維能力.開展數(shù)學(xué)實驗教學(xué)，不僅能使學(xué)生掌握相關(guān)的數(shù)學(xué)知識，而且能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力.在數(shù)學(xué)實驗中，學(xué)生自己動手實驗，充分嘗試，并通過各種途徑去思考、探索，所獲得的知識比起單靠教師講解的要深刻得多.通過對知識的形成過程，對問題的觀察、發(fā)現(xiàn)、解決、引申、變化等過程的模擬和實驗，在深刻理解知識，把握邏輯演繹證明的本質(zhì)的同時，學(xué)生的觀察能力、探索能力、創(chuàng)造能力、實際操作能力等都得到發(fā)展.

綜上所述，數(shù)學(xué)實驗教學(xué)，不僅是一種促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)的良好形式，而且對學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也有積極作用；不僅是一種全新的教學(xué)方式，也是一種全新的教育思想；是對傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)方式的有益補充，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的實踐園地.