淺談初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)物類工具開發(fā)的基本原則

戚曉明

(江蘇省徐州市第三十一中學(xué) 221000)

隨著新課程改革的不斷實(shí)施，學(xué)生們除了要掌握教材的基本知識外，初中數(shù)學(xué)教育還應(yīng)注重培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和數(shù)學(xué)應(yīng)用實(shí)踐技能.初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的實(shí)行，不僅通過實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生觀察，探索，操作，有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，而且將學(xué)生從“學(xué)數(shù)學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)閯邮帧白鰯?shù)學(xué)”，進(jìn)而普遍提高了學(xué)生對數(shù)學(xué)的運(yùn)用實(shí)踐能力，并促進(jìn)數(shù)學(xué)知識框架的建設(shè).因此，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究和探討在初中數(shù)學(xué)教學(xué)上還是具有非常重要的意義.

一、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)在數(shù)學(xué)教育中的意義

由于中學(xué)生的身心發(fā)育尚不成熟，他們的生活經(jīng)歷和理解能力有局限，因此對一些與數(shù)學(xué)相關(guān)的數(shù)學(xué)思想和方法不能完全了解，無法掌握理解特別抽象的數(shù)學(xué)概念.面對這種情況，如果教師們能夠通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，幫助學(xué)生們更好地理解數(shù)學(xué)知識生成和發(fā)展的過程，進(jìn)而他們可以獨(dú)立地總結(jié)數(shù)學(xué)運(yùn)算方式和數(shù)學(xué)規(guī)律.不僅可以改善課堂學(xué)習(xí)效率，同時(shí)也可以提高學(xué)生們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的能力和培養(yǎng)數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng).此外，由于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的方式方法基本上是基于學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活，學(xué)生們可以將抽象的數(shù)學(xué)概念與現(xiàn)實(shí)生活結(jié)合起來，使他們能夠徹底理解數(shù)學(xué)知識并認(rèn)識到數(shù)學(xué)的重要作用，另一方面也可以培養(yǎng)和改善學(xué)生的數(shù)學(xué)實(shí)踐能力和應(yīng)用水平，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo).同時(shí)，在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和探討逐步提高他們的合作意識以及創(chuàng)造力，并且可以學(xué)習(xí)其他同學(xué)的長處來發(fā)現(xiàn)自己的不足并加以改進(jìn)，提高數(shù)學(xué)成績和學(xué)習(xí)水平，為將來學(xué)習(xí)更高難度的數(shù)學(xué)知識奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

二、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)物類工具開發(fā)原則

1.目標(biāo)明確的原則

初中的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)都是有明確的目標(biāo)性，所以設(shè)計(jì)就要遵循這個(gè)原則，教師們就要根據(jù)要講解的內(nèi)容設(shè)計(jì)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，明確數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的，內(nèi)容，形式等，必須充分考慮實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要做到的目的和其應(yīng)發(fā)揮的作用.符合初中實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)原則，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知能力和實(shí)驗(yàn)潛力把實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得合理正確.實(shí)物類實(shí)驗(yàn)工具就是要達(dá)到某個(gè)或某類數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩_發(fā)的，這些開發(fā)要緊密聯(lián)系主題，有助于改善教學(xué)，提高動手動腦能力.

比如，在學(xué)習(xí)無理數(shù)時(shí)可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，更好地讓學(xué)生們感受無理數(shù)，理解無理數(shù).可以將10個(gè)完全相同的乒乓球，分別將0～9這十個(gè)數(shù)字標(biāo)在乒乓球上，再將其放入一個(gè)不透明的箱子內(nèi)，讓同學(xué)們依次有放回地隨機(jī)摸取乒乓球.兩人為一個(gè)小組，一人摸球一人做記錄，在小數(shù)0.5后面寫上摸到的小球的數(shù)字，隨著一次又一次的摸取，就會寫出一個(gè)不斷的小數(shù)，記錄結(jié)果，就可以得到一個(gè)具有普遍性的無限不循環(huán)小數(shù).

2.科學(xué)合理的原則

科學(xué)性是開發(fā)的實(shí)驗(yàn)方法要符合科學(xué)理論，對學(xué)習(xí)知識領(lǐng)悟道理，理解數(shù)學(xué)本質(zhì)有很好的幫助作用，能夠掌握學(xué)習(xí)方法，科學(xué)技能和實(shí)驗(yàn)操作能力.比如，在學(xué)習(xí)銳角三角函數(shù)時(shí)，為了讓同學(xué)們更直觀地感受到銳角三角形函數(shù)的增減變化，遵照科學(xué)性制作一個(gè)銳角三角函數(shù)增減變化工具.取寬4厘米，長100厘米、105厘米的木板各一根，寬2厘米，長100厘米的木板一根，螺栓一個(gè)，24厘米半徑的三合板一塊，用筆標(biāo)記出木板的中線，并在兩根寬木板上打一個(gè)孔，利用電腦繪制出量角器，覆蓋在三合板上面，圓心打一個(gè)孔，用螺栓和釘子把它們拼裝起來，利用磁鐵將此工具吸在黑板上，調(diào)整一端水平，通過調(diào)整另一端改變角的大小，在變化的過程中觀察變化規(guī)律，進(jìn)而發(fā)掘銳角三角形函數(shù)的增減變化.

3.簡單化原則

遵循簡單原則，即指在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)盡可能多地使用簡單工具或?qū)嶒?yàn)方法，并使用較少的步驟和實(shí)驗(yàn)材料，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且效果顯著.教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，有必要最大限度地減少實(shí)驗(yàn)步數(shù)，堅(jiān)持“刪除和簡化”的思考，對實(shí)驗(yàn)問題進(jìn)行劃分，組合，添加，刪減，做出適度調(diào)整，使其簡單明了，從而精化操作步驟，改善教學(xué)環(huán)節(jié)，做到使實(shí)驗(yàn)具有高效性，趣味性，讓實(shí)驗(yàn)接近學(xué)生潛在的思想發(fā)展領(lǐng)域，只要努力就可以操作.

4.實(shí)驗(yàn)多樣性原則

多樣性原則就需要教師們設(shè)計(jì)不同類型，種類，運(yùn)用不同工具，設(shè)計(jì)比較新穎的實(shí)驗(yàn)，可以滿足不同性格，類型學(xué)生的需求.如果一些學(xué)生在觀察方面和動手方面具有很強(qiáng)的實(shí)踐能力，他們可能會更傾向于動手實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)方式，有些學(xué)生擅于邏輯推理，他們可能會更傾向于演繹推理的實(shí)驗(yàn)方式，有的學(xué)生有較高的計(jì)算機(jī)水平，他們會更喜歡利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

5.實(shí)驗(yàn)整體性原則

整體性就是要求教師和學(xué)生不要將實(shí)驗(yàn)局限于一堂課，最好是以單元或者章節(jié)為一個(gè)整體的劃分，分解定義或分割目標(biāo)設(shè)定，也可以在單元中的某個(gè)位置或者甚至在更大的范圍進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)方式，實(shí)驗(yàn)流程的具體策劃和設(shè)計(jì).

6.實(shí)驗(yàn)啟發(fā)性原則

在中學(xué)數(shù)學(xué)時(shí)常遇到的求點(diǎn)運(yùn)動軌跡的問題，為了檢驗(yàn)學(xué)生們的猜測或使學(xué)生們得出自己的結(jié)論，可以設(shè)計(jì)一個(gè)多功能點(diǎn)軌跡工具，使用中等寬度長度的板子作為底板，并在此板的底部邊緣釘一個(gè)木條，用塑料板剪出各種圖形，如長方形，直角三角形，等邊三角形，扇形，按照要求圍繞某個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)或沿著某條直線翻轉(zhuǎn)，在動點(diǎn)運(yùn)動的軌跡處用筆在操作的過程中繪畫出來.這樣同學(xué)們就可以非常直觀地看出點(diǎn)的運(yùn)動軌跡，更好地理解它的運(yùn)動軌跡，比靠單純的想象要更加容易理解.

綜上所述，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是數(shù)學(xué)教學(xué)中比較主要的部分，也是現(xiàn)在乃至未來數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域的必然產(chǎn)物，與此同時(shí)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識，理解數(shù)學(xué)理論的重要手段.學(xué)生可以通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識到數(shù)學(xué)知識間的邏輯關(guān)系，自主發(fā)掘到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的方法及知識的內(nèi)在規(guī)律，并學(xué)會解決問題.實(shí)驗(yàn)的主要因素有兩個(gè)，一個(gè)是實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧硪粋€(gè)便是實(shí)驗(yàn)工具，實(shí)驗(yàn)工具是達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡挠行緩?，保障教學(xué)目的得以實(shí)現(xiàn).教師在進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)工具設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)要多方面綜合考量，才能使實(shí)驗(yàn)工具的作用發(fā)揮至極致.