淺談初中數學實驗實物類工具開發(fā)的基本原則

摘 要：數學實驗是學生們利用一些學習數學的工具，如剪刀，測量工具，模型，作圖工具等來手腦配合學數學的一種學習方式，是一種實際動手操作的數學知識驗證或探究活動.對于激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和提高學生的實踐能力起著非常重要的作用.本文就數學實驗的具體意義以及實驗開發(fā)的基本原則進行探討.

關鍵詞：數學實驗;開發(fā);原則

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2020）11-0028-02

隨著新課程改革的不斷實施，學生們除了要掌握教材的基本知識外，初中數學教育還應注重培養(yǎng)和發(fā)展學生的學習興趣和數學應用實踐技能.初中數學實驗教育的實行，不僅通過實驗引導學生觀察，探索，操作，有效地激發(fā)學生學習數學的興趣，而且將學生從“學數學”轉變?yōu)閯邮帧白鰯祵W”，進而普遍提高了學生對數學的運用實踐能力，并促進數學知識框架的建設.因此，數學實驗的研究和探討在初中數學教學上還是具有非常重要的意義.

一、數學實驗在數學教育中的意義

由于中學生的身心發(fā)育尚不成熟，他們的生活經歷和理解能力有局限，因此對一些與數學相關的數學思想和方法不能完全了解，無法掌握理解特別抽象的數學概念.面對這種情況，如果教師們能夠通過實驗教學的方法，幫助學生們更好地理解數學知識生成和發(fā)展的過程，進而他們可以獨立地總結數學運算方式和數學規(guī)律.不僅可以改善課堂學習效率，同時也可以提高學生們學習數學的能力和培養(yǎng)數學學科素養(yǎng).此外，由于數學實驗的方式方法基本上是基于學生的現實生活，學生們可以將抽象的數學概念與現實生活結合起來，使他們能夠徹底理解數學知識并認識到數學的重要作用，另一方面也可以培養(yǎng)和改善學生的數學實踐能力和應用水平，實現學習目標.同時，在數學實驗中，學生能夠通過實驗學習和探討逐步提高他們的合作意識以及創(chuàng)造力，并且可以學習其他同學的長處來發(fā)現自己的不足并加以改進，提高數學成績和學習水平，為將來學習更高難度的數學知識奠定堅實的基礎.

二、數學實驗實物類工具開發(fā)原則

1.目標明確的原則

初中的數學實驗都是有明確的目標性，所以設計就要遵循這個原則，教師們就要根據要講解的內容設計對應的實驗，明確數學實驗的目的，內容，形式等，必須充分考慮實驗內容要做到的目的和其應發(fā)揮的作用.符合初中實驗的目標原則，根據學生認知能力和實驗潛力把實驗設計得合理正確.實物類實驗工具就是要達到某個或某類數學實驗目的而開發(fā)的，這些開發(fā)要緊密聯系主題，有助于改善教學，提高動手動腦能力.

比如，在學習無理數時可以設計一個實驗環(huán)節(jié)，更好地讓學生們感受無理數，理解無理數.可以將10個完全相同的乒乓球，分別將0～9這十個數字標在乒乓球上，再將其放入一個不透明的箱子內，讓同學們依次有放回地隨機摸取乒乓球.兩人為一個小組，一人摸球一人做記錄，在小數0.5后面寫上摸到的小球的數字，隨著一次又一次的摸取，就會寫出一個不斷的小數，記錄結果，就可以得到一個具有普遍性的無限不循環(huán)小數.2.科學合理的原則

科學性是開發(fā)的實驗方法要符合科學理論，對學習知識領悟道理，理解數學本質有很好的幫助作用，能夠掌握學習方法，科學技能和實驗操作能力.比如，在學習銳角三角函數時，為了讓同學們更直觀地感受到銳角三角形函數的增減變化，遵照科學性制作一個銳角三角函數增減變化工具.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，24厘米半徑的三合板一塊，用筆標記出木板的中線，并在兩根寬木板上打一個孔，利用電腦繪制出量角器，覆蓋在三合板上面，圓心打一個孔，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，調整一端水平，通過調整另一端改變角的大小，在變化的過程中觀察變化規(guī)律，進而發(fā)掘銳角三角形函數的增減變化.

3.簡單化原則

遵循簡單原則，即指在設計實驗時盡可能多地使用簡單工具或實驗方法，并使用較少的步驟和實驗材料，在短時間內進行實驗，且效果顯著.教師在設計實驗時，有必要最大限度地減少實驗步數，堅持“刪除和簡化”的思考，對實驗問題進行劃分，組合，添加，刪減，做出適度調整，使其簡單明了，從而精化操作步驟，改善教學環(huán)節(jié)，做到使實驗具有高效性，趣味性，讓實驗接近學生潛在的思想發(fā)展領域，只要努力就可以操作.

4.實驗多樣性原則

多樣性原則就需要教師們設計不同類型，種類，運用不同工具，設計比較新穎的實驗，可以滿足不同性格，類型學生的需求.如果一些學生在觀察方面和動手方面具有很強的實踐能力，他們可能會更傾向于動手實踐的實驗方式，有些學生擅于邏輯推理，他們可能會更傾向于演繹推理的實驗方式，有的學生有較高的計算機水平，他們會更喜歡利用計算機來進行實驗.5.實驗整體性原則

整體性就是要求教師和學生不要將實驗局限于一堂課，最好是以單元或者章節(jié)為一個整體的劃分，分解定義或分割目標設定，也可以在單元中的某個位置或者甚至在更大的范圍進行實驗目的，實驗內容，實驗方法，實驗方式，實驗流程的具體策劃和設計.

6.實驗啟發(fā)性原則

在中學數學時常遇到的求點運動軌跡的問題，為了檢驗學生們的猜測或使學生們得出自己的結論，可以設計一個多功能點軌跡工具，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，按照要求圍繞某個點旋轉或沿著某條直線翻轉，在動點運動的軌跡處用筆在操作的過程中繪畫出來.這樣同學們就可以非常直觀地看出點的運動軌跡，更好地理解它的運動軌跡，比靠單純的想象要更加容易理解.

綜上所述，數學實驗是數學教學中比較主要的部分，也是現在乃至未來數學教育領域的必然產物，與此同時，也是學生學習數學知識，理解數學理論的重要手段.學生可以通過實驗認識到數學知識間的邏輯關系，自主發(fā)掘到學習數學的方法及知識的內在規(guī)律，并學會解決問題.實驗的主要因素有兩個，一個是實驗目的另一個便是實驗工具，實驗工具是達成實驗目的的有效途徑，保障教學目的得以實現.教師在進行教學實驗工具設計開發(fā)時要多方面綜合考量，才能使實驗工具的作用發(fā)揮至極致.

參考文獻：

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[責任編輯：李 璟]

收稿日期：2020-01-15

作者簡介：戚曉明（1981.10-），男，江蘇省徐州人，本科，中小學一級教師，從事數學教學研究.