利用數(shù)學(xué)實驗室提升學(xué)生核心素養(yǎng)的對策研究

曾輝仁

【摘要】 ?隨著新課改的提出與深入，學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)成為教學(xué)的核心目標。高中數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)主要包括直觀想象、邏輯推理、數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運算、和數(shù)據(jù)分析六個部分內(nèi)容。教師在進行教學(xué)時要著眼于學(xué)生成長和發(fā)展的需要，在使學(xué)生獲得數(shù)學(xué)知識和技能的同時，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。文章主要探討通過數(shù)學(xué)實驗室教學(xué)的方式提升學(xué)生核心素養(yǎng)的對策，以為同行提供參考。

【關(guān)鍵詞】 ?數(shù)學(xué)實驗室 核心素養(yǎng) 提升對策

【中圖分類號】 ?G633.6 ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】 ?A ? 【文章編號】 ?1992-7711（2019）12-065-01

高中數(shù)學(xué)實驗是為獲得某種數(shù)學(xué)理論，檢驗?zāi)撤N數(shù)學(xué)思想，解決某類數(shù)學(xué)問題，實驗者運用一定的物質(zhì)手段，在數(shù)學(xué)思維活動的積極參與下，在特定的實驗環(huán)境中所進行的探索、研究活動。在數(shù)學(xué)實驗室教學(xué)過程中教師通過提問引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)研究數(shù)學(xué)問題，以培養(yǎng)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。在實驗課堂上學(xué)生充滿熱情地去發(fā)現(xiàn)和觀察，去主動探究，通過自己動手主動接受知識和鞏固知識。

1.數(shù)學(xué)實驗室教學(xué)內(nèi)涵

1.1現(xiàn)代數(shù)學(xué)實驗室教學(xué)內(nèi)涵

過去教師在數(shù)學(xué)教學(xué)活動中，常常采用測量、手工制作、實物或教具演示等形式進行數(shù)學(xué)實驗，屬于數(shù)學(xué)實驗的初級形式，其主要目的在于幫助學(xué)生理解和把握數(shù)學(xué)概念、定理。科技發(fā)展背景下的現(xiàn)代數(shù)學(xué)實驗室，是以計算機軟件為應(yīng)用平臺，充分運用現(xiàn)代信息技術(shù)，模擬實驗環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生通過操作、實踐、試驗來探索數(shù)學(xué)問題的解決，以培養(yǎng)學(xué)生直觀想象、邏輯推理、數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運算、和數(shù)據(jù)分析六個方面的數(shù)學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)。

1.2現(xiàn)代數(shù)學(xué)實驗室對核心素養(yǎng)培養(yǎng)的意義

數(shù)學(xué)實驗室教學(xué)通常由教師或?qū)W生自己提出明確的教學(xué)情境，教師根據(jù)數(shù)學(xué)思想的發(fā)展脈絡(luò)，依靠現(xiàn)代教育技術(shù)，讓學(xué)生進行發(fā)現(xiàn)、探究，進而獲得相關(guān)的過程體驗、情感體驗。例如幾何不是記號，而僅僅是學(xué)生頭腦中的某個幾何對象——圖形，表現(xiàn)的是更為抽象和復(fù)雜的數(shù)學(xué)概念，借助計算機就可以傳送出比現(xiàn)在更多、更豐富的幾何內(nèi)容，如何展現(xiàn)一些動態(tài)的復(fù)雜曲線等，進而培養(yǎng)學(xué)生的直觀想象、數(shù)學(xué)抽象等數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

數(shù)學(xué)實驗室教學(xué)通常強調(diào)學(xué)生的實踐參與，要求學(xué)生有創(chuàng)新能力，并將一些高等數(shù)學(xué)的內(nèi)容滲透到中學(xué)數(shù)學(xué)內(nèi)容體系之中，如算法、概率統(tǒng)計等知識。再利用計算機進行科學(xué)計算可以在很短的時間內(nèi)收集和處理大量的數(shù)據(jù)，作出判斷，形成公式，同時用計算機來展現(xiàn)數(shù)學(xué)對象，使學(xué)生對其產(chǎn)生新的認識，由靜到動、構(gòu)形、成形，進而進行操作、實驗。特別是一些幾何對象：曲線、曲面、多面體，成為任何計算機仿真的核心。在計算機環(huán)境下，學(xué)生更多的是用漸近方法、數(shù)值方法去探究數(shù)學(xué)規(guī)律，進行建模和科學(xué)計算。這些都能培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)分析等數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

2.數(shù)學(xué)實驗室提升學(xué)生核心素養(yǎng)的具體應(yīng)用

2.1通過數(shù)學(xué)實驗室，培養(yǎng)學(xué)生直觀想象能力

數(shù)學(xué)實驗，是學(xué)生通過觀察、操作、試驗等實踐活動來進行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一種形式，是學(xué)生從自己的“數(shù)學(xué)現(xiàn)實”出發(fā)，通過自己動手、動腦、用觀察、模仿、實驗、猜想等手段獲得經(jīng)驗，逐步建構(gòu)并發(fā)展自己的數(shù)學(xué)認知結(jié)構(gòu)的活動過程。在數(shù)學(xué)教學(xué)中，尤其在立體幾何中，圖形的理解與想象尤其需用到數(shù)學(xué)試驗，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進行數(shù)學(xué)想象，不僅可以縮短解決問題的時間，還可以獲得數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的機會。借助數(shù)學(xué)實驗室提供的優(yōu)越條件，極大的拓展學(xué)生的思維空間。當(dāng)學(xué)生在面對一個新的知識、新的問題的時候，見到實物更容易激發(fā)靈感，而這個靈感馬上又能通過數(shù)學(xué)實驗進行驗證，這樣相互促進，對培養(yǎng)學(xué)生的想象力很有益處。

2.2通過數(shù)學(xué)實驗室培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力

在《課程標準》的導(dǎo)向下，數(shù)學(xué)教學(xué)的核心任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)邏輯思維能力，它不僅是學(xué)好數(shù)學(xué)必須具備的能力，也是學(xué)好其他學(xué)科，處理日常生活問題所必須的能力。近年來高考十分重視對學(xué)生邏輯思維能力的考查。而數(shù)學(xué)試驗和數(shù)學(xué)活動能為學(xué)生提供豐富的實體對象，是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的最佳方式。

2.3通過數(shù)學(xué)實驗室，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力

數(shù)學(xué)實驗室教學(xué)是一種新型的教學(xué)模式，它是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生用學(xué)到的數(shù)學(xué)知識和計算機及各種多媒體技術(shù)，分析、解決實際問題的一種帶有較強實踐性的數(shù)學(xué)模型建立的的教學(xué)活動。通過實驗室教學(xué)使學(xué)生提高分析問題、解決問題的數(shù)學(xué)建模能力，提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識，使他們在今后工作中能經(jīng)常地、有意識地想到用數(shù)學(xué)建模的方法去解決實際問題。數(shù)學(xué)實驗室立足實際問題，引入數(shù)學(xué)思維方式建立對應(yīng)模型，結(jié)合實驗室多媒體工具立體式多維化解決問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模思想及能力。

2.4通過數(shù)學(xué)實驗室，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標準》指出：在統(tǒng)計與概率部分的教學(xué)中應(yīng)當(dāng)發(fā)展學(xué)生的數(shù)據(jù)分析觀念，并把數(shù)據(jù)分析觀念作為核心概念之一。數(shù)據(jù)分析是將收集到的數(shù)據(jù)通過加工、整理和分析，使其轉(zhuǎn)化為信息。數(shù)據(jù)分析一般要面對一堆數(shù)據(jù)，學(xué)生可能感覺枯燥乏味，因此要讓學(xué)生在實驗中參與到數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析活動中去，在實驗的過程中選擇合適的數(shù)據(jù)分析方法，可以洞察隱藏在雜亂無章的數(shù)據(jù)信息背后的規(guī)律，為決策提供依據(jù)和研究方向。

數(shù)學(xué)實驗關(guān)注將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，而數(shù)據(jù)分析是數(shù)學(xué)理論中與現(xiàn)實應(yīng)用聯(lián)系最密切、應(yīng)用最廣泛的部分。數(shù)學(xué)實驗中的數(shù)據(jù)分析要引導(dǎo)學(xué)生在實驗中做什么，怎么做，用什么方法做，能得到什么結(jié)果等。通過學(xué)生參與數(shù)學(xué)實驗，經(jīng)歷“提出問題——收集數(shù)據(jù)——整理、描述數(shù)據(jù)——分析數(shù)據(jù)——分析結(jié)論—驗證結(jié)論”的過程，既獲得數(shù)學(xué)知識，又積累生活經(jīng)驗，實現(xiàn)學(xué)生的數(shù)學(xué)認識。

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

[1]蔡美玉.依托數(shù)學(xué)實驗提升學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)—讓數(shù)學(xué)課堂動起來[J].課程教育研究，2017.12.

[2]徐海燕.核心素養(yǎng)下數(shù)學(xué)實驗的結(jié)構(gòu)性教學(xué)[J].數(shù)學(xué)教學(xué)通訊，2017.9.