有效開展實驗教學(xué)增強初中數(shù)學(xué)課堂效果

劉冬

摘 要 數(shù)學(xué)新課標(biāo)在注重雙基訓(xùn)練的基礎(chǔ)上增設(shè)數(shù)學(xué)實驗或活動經(jīng)驗部分，強調(diào)引導(dǎo)學(xué)生自主參與實踐，并在實驗和實踐的過程中發(fā)現(xiàn)問題、合作交流、分析驗證，最終自主解決問題。分析開展初中數(shù)學(xué)實驗的原則，并對實驗教學(xué)的具體開展方法進行研究。

關(guān)鍵詞 初中數(shù)學(xué)；實驗教學(xué)；實驗器材；幾何畫板

中圖分類號：G633.6 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）17-0139-02

1 前言

美籍匈牙利數(shù)學(xué)家G.波利亞曾經(jīng)指出：“數(shù)學(xué)有兩個側(cè)面，一方面它是歐幾里得式的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)，從這方面看數(shù)學(xué)像是一門系統(tǒng)的演繹科學(xué)；但另一方面，創(chuàng)造過程中的數(shù)學(xué)看起來卻像一門實驗性的歸納科學(xué)?！盵1]這就說明數(shù)學(xué)教學(xué)不但要充分體現(xiàn)它的抽象化與形式化，又要在發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造的過程中，展示數(shù)學(xué)具體化和經(jīng)驗化的一面。而通過開展實驗教學(xué)模式，可以有效培養(yǎng)學(xué)生良好的動手實踐能力和創(chuàng)新素養(yǎng)，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)。

2 初中數(shù)學(xué)開展實驗教學(xué)的原則

數(shù)學(xué)實驗應(yīng)具有人人參與性 新課標(biāo)強調(diào)人人參與性原則，注重突出學(xué)生主體性，即教師在具體教學(xué)中應(yīng)平等對待每一位學(xué)生，關(guān)注每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。數(shù)學(xué)實驗應(yīng)建立在每一位學(xué)生都積極參與的基礎(chǔ)之上，所以數(shù)學(xué)實驗探究的內(nèi)容不能過于深奧，不能補充大量數(shù)學(xué)知識來進行，更不能超出初中生的認(rèn)知范疇，否則學(xué)生在實驗過程中會感到莫名其妙、不知所云，出現(xiàn)相反的教學(xué)效果。同時，教師應(yīng)注意實驗的趣味性，以利于激發(fā)學(xué)生的探究興趣，啟迪學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，在拓展學(xué)生眼界的同時，調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。此外，在小組實驗分工時，也應(yīng)結(jié)合學(xué)生個體的性格特征與特長進行分工協(xié)作，有負(fù)責(zé)觀察的，有負(fù)責(zé)實驗操作的，有負(fù)責(zé)記錄過程的，還有負(fù)責(zé)總結(jié)的；還應(yīng)采用輪流分工的形式，以促進學(xué)生的平衡發(fā)展。如在做“一元一次方程”的實驗時，在將直尺放到支點這一環(huán)節(jié)就比較適合細(xì)心謹(jǐn)慎的學(xué)生，而記錄總結(jié)就應(yīng)交給思維清晰、語言具有條理性的學(xué)生。

數(shù)學(xué)實驗設(shè)計應(yīng)具有直觀性 教師在設(shè)計數(shù)學(xué)實驗時應(yīng)把握直觀性原則，不直觀的實驗不易得出正確結(jié)論；實驗中所使用的器具也應(yīng)符合實際，大小適當(dāng)?shù)钠骶呖梢栽谝曈X上給予學(xué)生正確引導(dǎo)，便于學(xué)生理解和掌握。著名數(shù)學(xué)家龐加萊曾經(jīng)指出：“邏輯用于論證，直覺用于發(fā)現(xiàn)?！盵2]可見，直覺在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中占據(jù)重要位置，而準(zhǔn)確的直覺思維主要來源于眼睛對事物的觀察。波利亞也曾經(jīng)說過：“直觀的洞察和邏輯的證明是感知真理的兩種不同方式，直觀的洞察可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超前于形式邏輯的證明?！盵3]因此，教師可以利用計算機展示數(shù)學(xué)實驗?zāi)Ｐ停瑢嶒炦^程以準(zhǔn)確無誤的方式呈現(xiàn)出來，便于啟迪學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，促使學(xué)生順利思考。

如在教學(xué)“圖形初步認(rèn)識”時，就適合采用數(shù)學(xué)實驗法實施教學(xué)，通過實驗展示立體圖形和平面圖形，可以讓學(xué)生產(chǎn)生強烈的代入感，調(diào)動學(xué)生思維的積極性，幫助學(xué)生更好地深入探究，從而提高觀察能力和分析能力，因為有些圖形的運動過程只能通過學(xué)生自己體會和消化，從而內(nèi)化為自己的知識體驗。通過仔細(xì)觀察立體圖形與平面圖形之間的關(guān)系，以及線段和角之間的關(guān)系，學(xué)生能夠進一步認(rèn)識更多的圖形，掌握更多圖形的性質(zhì)，感受數(shù)學(xué)世界的精彩有趣，充分調(diào)動學(xué)習(xí)欲望，為接下來的學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。

數(shù)學(xué)實驗問題應(yīng)具有適度性 初中生的思維正處于從形象到抽象的過渡階段，受到理解能力和認(rèn)知能力的限制，對于很多抽象問題不能很好地消化與把握。為此，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生潛力和思維的可塑性，在實驗過程中設(shè)計具有適度性的問題，不能過難，也不能過于簡單，而是要“建立在學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平和已有知識經(jīng)驗基礎(chǔ)之上”。此外，數(shù)學(xué)實驗的選用也受到多方面的影響，如內(nèi)容、情景、知識量等，所以教師在設(shè)置實驗時，應(yīng)結(jié)合知識的廣度、深度、學(xué)生能力等做出適當(dāng)安排，使其符合初中生的年齡特征與認(rèn)知規(guī)律。同時，數(shù)學(xué)實驗問題的難度不但要適宜，而且要具有一定的挑戰(zhàn)性，充分激發(fā)學(xué)生的參與熱情，使其體會到成功的樂趣。

如在教學(xué)“用扇形圖描述數(shù)據(jù)”這部分內(nèi)容時，其難點在于學(xué)生對于條形圖和扇形圖的數(shù)據(jù)描述不是很理解。為了幫助學(xué)生突破這一難點，教師可以借助電腦中的Excel軟件和制圖軟件，詳細(xì)呈現(xiàn)圖形知識的形成過程，然后鼓勵學(xué)生動手操作，通過實踐體驗來掌握兩種統(tǒng)計圖形對數(shù)據(jù)的描述特征。

3 初中數(shù)學(xué)教學(xué)中有效開展實驗的策略

精心設(shè)計實驗課題 數(shù)學(xué)實驗課題即實驗主題，是數(shù)學(xué)實驗的核心，其取材應(yīng)圍繞具體的數(shù)學(xué)問題，既要突出數(shù)學(xué)實驗的特點，又要表述清晰明確，不能超出學(xué)生的認(rèn)知范圍，更不能籠統(tǒng)模糊，否則會影響學(xué)生對實驗主題的解讀，從而導(dǎo)致實驗失敗。初中數(shù)學(xué)實驗應(yīng)具有較強的實踐性和可操作性，應(yīng)適合學(xué)生觀察、操作和體驗，所以教師應(yīng)盡量選擇符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的實驗素材。首先，實驗課題要具有較強的可操作性與實踐性；其次，教師要結(jié)合學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律精心選擇恰當(dāng)合理的實驗問題，其原理不能過于復(fù)雜，而且要明確一個觀念，即：并不是所有的數(shù)學(xué)課程都適合采用實驗方式進行講解，在一節(jié)課中也不需要從頭到尾都進行數(shù)學(xué)實驗。那么究竟哪些問題可以通過實驗實施講解呢？這是值得教師深入分析和思考的問題。

如在教學(xué)“認(rèn)識簡單幾何體”時，教師可以引入數(shù)學(xué)實驗。事先準(zhǔn)備幾張相應(yīng)幾何體的平面展開圖，讓學(xué)生自主動手制作幾何體，在實驗過程中引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察幾何體的邊、頂點、棱之間的關(guān)系，讓學(xué)生經(jīng)歷知識的形成過程，在腦海中形成深刻印象。又如在教學(xué)“圖形的形成”時，教師可以引入多媒體技術(shù)呈現(xiàn)圖形的制作過程，當(dāng)學(xué)生全程了解點動成線、線動成面、面動成體的過程后，要求學(xué)生自主制作，還可以借助鉛筆、硬幣、直尺等教具的轉(zhuǎn)動來感受圖形的形成。實踐證明，通過數(shù)學(xué)實驗，可以幫助學(xué)生更好地感受知識的形成過程，更為深刻地體會數(shù)學(xué)知識的魅力。

做好實驗準(zhǔn)備工作 實驗準(zhǔn)備包括準(zhǔn)備好相應(yīng)的實驗器材、工具、例題、知識儲備等，這些都是實驗中必須用到的重要因素，數(shù)學(xué)實驗的準(zhǔn)備越充分，就越能節(jié)省實驗時間，提高實驗教學(xué)的效率。endprint

首先，實驗器材與工具的準(zhǔn)備。選用怎樣的實驗工具將直接影響實驗效果。對于演示類的實驗，器材和工具較為簡單，只需根據(jù)實驗需求進行準(zhǔn)備即可；對于操作類的實驗，應(yīng)結(jié)合實驗內(nèi)容和實際情況，準(zhǔn)備好相應(yīng)的器材與工具，如學(xué)具、剪刀、紙張等；對于同一類型的實驗，器材與工具并不是唯一的。如在教學(xué)“可能性”時，教師可以讓學(xué)生自主選擇轉(zhuǎn)盤、擲骰子、拋硬幣、摸牌等多種方式。

其次，知識準(zhǔn)備工作。教師應(yīng)確保學(xué)生對實驗中所涉及的知識都有所了解，比如在利用幾何畫板實施數(shù)學(xué)實驗時，應(yīng)確保學(xué)生具備相應(yīng)的操作技能，如果將寶貴的課堂時間浪費在講解如何操作上，就會偏離教學(xué)目標(biāo)，降低教學(xué)效率。

創(chuàng)設(shè)良好實驗情境 問題是進行數(shù)學(xué)實驗的重要載體，問題無處不在，生活中蘊含大量的數(shù)學(xué)問題。教師可以利用問題創(chuàng)設(shè)良好的實驗情境，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣。如在教學(xué)“有理數(shù)”時，其中數(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展、有理數(shù)大小比較、加減法、數(shù)軸等知識都是通過實際需要而引入的。在教學(xué)“有理數(shù)加減法”時，可以將教材中提供的實驗與“填幻方”作為一種實驗情境：要求學(xué)生將“-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4”這幾個數(shù)分別填入九個空格中，讓無論是同一橫行、豎行還是斜行上的三個數(shù)字加起來都為0。為了幫助學(xué)生更好地完成這一任務(wù)，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生合作交流，讓學(xué)生通過小組合作探究的方式獲得正確的解題方法，并在這一過程中很好地掌握了有理數(shù)加減法的運算規(guī)律。

又如在教學(xué)“一元一次方程”時，教師可以事先準(zhǔn)備若干一元硬幣、一把直尺、一個較為牢固的支點，在實驗過程中在加強指導(dǎo)的同時，引導(dǎo)學(xué)生合作交流，提高學(xué)生的實驗技能。首先找到直尺中點，并將中點部分放在支點上，保持直尺左右平衡；其次在直尺兩端各放置一枚一元硬幣，觀察直尺在支點上是否保持平衡；再次在一端的硬幣上再放置一枚硬幣，然后將兩枚摞在一起的硬幣向支點方向移動，直到兩邊平衡為止，此時記錄兩端平衡時支點分別到兩側(cè)硬幣的距離a1、b1；接下來，在放置兩枚硬幣的一側(cè)再放置一枚硬幣，重復(fù)上一步的操作過程，并記錄a2和b2；最后，通過多次重復(fù)操作之后，分別記錄a3、b3，a4、b4，...，an、bn，引導(dǎo)學(xué)生對這些數(shù)據(jù)進行思考。結(jié)合之前所學(xué)知識以及自身實際生活經(jīng)驗，學(xué)生在教師引導(dǎo)下很快得出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并列出關(guān)于x的一元一次方程式。由此可見，學(xué)生通過自己動手操作，可以有效激發(fā)探究興趣，在解決問題的過程中形成良好的數(shù)學(xué)思維能力。

4 結(jié)語

借助數(shù)學(xué)實驗實施教學(xué)，可以有效調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，幫助學(xué)生改變傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)觀念，形成全新的學(xué)習(xí)方式，拓展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力，讓數(shù)學(xué)課堂充滿趣味性和生動性?？梢姡诔踔袛?shù)學(xué)教學(xué)中引入實驗法，能夠有效落實素質(zhì)教育各項要求，因此，數(shù)學(xué)教師應(yīng)積極構(gòu)建完善的數(shù)學(xué)實驗教學(xué)平臺，拓展數(shù)學(xué)實驗空間，將學(xué)生帶入精彩有趣的數(shù)學(xué)實驗世界，讓學(xué)生充分領(lǐng)會數(shù)學(xué)實驗的魅力。

參考文獻

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