數(shù)學實驗：發(fā)展數(shù)學思考力的有效支點

孫珊

[摘 ?要] 數(shù)學實驗是發(fā)展學生數(shù)學思考力的有效支點，讓思考力發(fā)展建立在學生直觀體驗基礎(chǔ)上，思考力也因為學生親身經(jīng)歷而變得更加深刻。文章以“觀察物體”教學為例，探討了數(shù)學實驗教學中發(fā)展學生數(shù)學思考力的策略。

[關(guān)鍵詞] 小學數(shù)學;數(shù)學實驗;數(shù)學思考力

現(xiàn)代數(shù)學教學論認為，數(shù)學實驗是指在數(shù)學思維的參與下，利用特定的材料工具或技術(shù)手段，通過觀察、操作、分析、猜想、推理等一系列數(shù)學活動，進行探索數(shù)學規(guī)律、建構(gòu)數(shù)學概念或解決數(shù)學問題的一種數(shù)學探究、研究活動。在數(shù)學實驗過程中，學生學、做、思合一，不僅親歷數(shù)學知識的生成過程，厘清數(shù)學本質(zhì)，深刻理解數(shù)學知識，而且能使學生在數(shù)學實驗操作過程中形成主動思考的意識和思考方法，驅(qū)動數(shù)學思維的創(chuàng)新，實現(xiàn)學會學習、學會探究等素養(yǎng)養(yǎng)成。

下面以“觀察物體”為例，簡要說說借助數(shù)學實驗發(fā)展學生思考力的策略。

[?] 一、創(chuàng)設(shè)實驗情境，激發(fā)主動思考意識

學生思考力的發(fā)展需要內(nèi)力支持，只有當學生對數(shù)學學習內(nèi)容產(chǎn)生濃厚興趣時，學生思考力才能獲得較好的發(fā)展。教師應(yīng)基于小學生思考力發(fā)展的特點，對數(shù)學實驗環(huán)境進行優(yōu)化，借助小學生感興趣或者熟悉的生活情境素材，創(chuàng)設(shè)生動的實驗情境，調(diào)動學生參與數(shù)學實驗的積極性，激發(fā)學生主動思考的意識，從而使學生思考力發(fā)展獲得內(nèi)生動力，在學生積極情緒的驅(qū)動下，學生思考力才能得到有效激活。

“觀察物體”一課，在引入數(shù)學實驗時，筆者利用積木創(chuàng)設(shè)實驗情境，給學生提供一組積木，讓學生說說用積木可以搭建哪些模型。在此基礎(chǔ)上，再借助積木搭建的一些模型圖片，讓學生想一想并說一說模型是由哪些形狀的積木搭建而成的，圖片又是從什么角度拍攝的。然后，選擇其中的一組讓學生用積木搭一搭，驗證自己的猜想是否正確。

本環(huán)節(jié)在開展數(shù)學實驗之前，利用學生感興趣的積木創(chuàng)設(shè)實驗情境，借助積木的親和力和學生搭積木的經(jīng)驗，讓學生對數(shù)學學習內(nèi)容產(chǎn)生興趣。在此基礎(chǔ)上，給學生提供積木搭建的模型，讓學生根據(jù)模型圖片開動腦筋，積極地思考積木模型是由哪些形狀的積木搭建而成，再猜一猜照片是從哪個角度拍攝的。在實驗情境幫助下，學生帶著驗證的期待進入實驗，驗證猜想是否正確，在實驗過程中學生目的性得到有效增強;同時，在實驗過程中，學生既有的知識儲備也被調(diào)動起來，為新知識和更難知識的建構(gòu)建立起有效的通道。

[?] 二、豐富實驗類型，引領(lǐng)思考不斷進階

數(shù)學實驗對學生思考力產(chǎn)生的效果與數(shù)學實驗類型有關(guān)，目前，小學數(shù)學實驗類型相對單一化，主要以演示實驗為主，單一化的數(shù)學實驗制約了學生思考力的進一步發(fā)展。教師應(yīng)基于數(shù)學教學內(nèi)容，遵循學生數(shù)學思考力發(fā)展需求，改變單一化的數(shù)學實驗類型，將演示實驗、制作實驗、探究性實驗等有機結(jié)合起來，引領(lǐng)學生思考不斷走向深入，實現(xiàn)學生思考力進階，提高數(shù)學實驗對學生思考力發(fā)展的促進效果。

“觀察物體”一課，導(dǎo)入環(huán)節(jié)借助情境給學生創(chuàng)造驗證猜想的實驗機會，在引入數(shù)學教學內(nèi)容基礎(chǔ)上。筆者又組織學生開展制作類實驗和探究性實驗。

實驗一：按照要求運用四個正方體擺一擺（如圖1）。

實驗二：按照上述三個要求，搭建模型。

該環(huán)節(jié)兩個數(shù)學實驗，注意實驗的難易度。第一個數(shù)學實驗難度較低，是操作性實驗，學生按照正面、側(cè)面和上面三個視角，搭建出模型，從單個視角的層面引導(dǎo)學生進行專項操作實踐，讓學生對三個觀察角度獲得深刻的認識，此時學生思考力發(fā)展處于淺層階段。第二個實驗具有綜合性，屬于探究性實驗，學生需要兼顧三個視角搭建出數(shù)學模型，學生需要進行深層次的思考，需要學生調(diào)動系統(tǒng)性思維，使數(shù)學實驗同時滿足三個觀察視角。通過差異性數(shù)學實驗，學生思考從淺層走向深層，從單一化思維走向綜合性，長期的訓練將有助于學生思維進階，讓學生思考力獲得系統(tǒng)化發(fā)展。

[?] 三、關(guān)注實驗生成，引領(lǐng)思考趨向本質(zhì)

數(shù)學學習沒有既定的教學流程，具有動態(tài)化特征。數(shù)學教學活動的特點使得數(shù)學實驗生成成為一種常態(tài)，如何處理好實驗生成需要教師調(diào)動教學智慧，數(shù)學實驗生成的處理也直接關(guān)系著教學效果和學生思考力發(fā)展水平。教師應(yīng)關(guān)注數(shù)學實驗過程中的生成，引領(lǐng)學生借助數(shù)學實驗過程中的自然生成，透過數(shù)學實驗表象，引領(lǐng)學生思考趨向數(shù)學本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)數(shù)學本質(zhì)規(guī)律，引領(lǐng)數(shù)學課堂不斷走向深入。

“觀察物體”一課，圍繞數(shù)學實驗二，學生在開展小組實驗過程中，出現(xiàn)了不同的結(jié)果。其中一個突出的現(xiàn)象是一個小組運用了五個正方體，其他小組則是運用四個正方體。這個小組搭建出的數(shù)學模型也符合建構(gòu)的要求。針對學生數(shù)學實驗過程中出現(xiàn)的自然生成，筆者組織學生借助實驗再試一試，打破四塊正方體束縛，嘗試不同的建構(gòu)方法，并將正面、側(cè)面、上面觀察到的平面圖進行比較。

這個環(huán)節(jié)借助數(shù)學實驗中的自然生成，學生打破常規(guī)思維束縛，積極思考和探索多種建構(gòu)方法。在建構(gòu)過程中，學生獲得了新的發(fā)現(xiàn)，對于正面、側(cè)面和上面觀察到的圖形獲得了更為豐富的認識，數(shù)學學習視野更加開闊。同時，學生在探索多樣化建構(gòu)方法的過程中，對觀察圖形的認識也逐漸地從表面走向深入，從現(xiàn)象走向本質(zhì)，逐步抵達數(shù)學本質(zhì)。

[?] 四、激發(fā)數(shù)學想象，培養(yǎng)思考的邏輯性

數(shù)學學習內(nèi)容包括代數(shù)和幾何，無論是代數(shù)內(nèi)容的學習還是幾何內(nèi)容的學習，都離不開數(shù)學想象，數(shù)學想象力也是學生思考力的重要促進力量。數(shù)學實驗設(shè)計時，教師應(yīng)基于數(shù)學學習內(nèi)容和數(shù)學實驗，給學生創(chuàng)造數(shù)學想象的機會，讓學生憑借數(shù)學實驗獲得的經(jīng)驗、方法等，及時進行想象，借助想象培養(yǎng)學生思考的邏輯性。

“觀察物體”一課，在學生經(jīng)歷數(shù)學實驗的基礎(chǔ)上，筆者引導(dǎo)學生從數(shù)學實驗走向數(shù)學想象，讓學生積極地開動腦筋。

想象力游戲一：根據(jù)提供的圖片，發(fā)揮想象力，說說該平面圖是從哪個角度觀察的，由哪些立體圖形以及按照怎樣的組合方式組成的。

想象力游戲二：同桌為一組，各自利用正方體搭建一個模型，要求對方發(fā)揮想象力，繪制出正面、側(cè)面和上面觀察到的平面圖。

該環(huán)節(jié)以數(shù)學實驗為基礎(chǔ)，讓學生獲得展開想象的體驗基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學生調(diào)動數(shù)學想象。想象力活動設(shè)計時又采用游戲的方式，利用游戲趣味性激發(fā)學生參與數(shù)學思考的積極性，激發(fā)學生好勝心。在想象力游戲設(shè)計時，又注重活動的互逆性，從圖片想象立體圖形以及組合方式，再引導(dǎo)學生從立體圖形向平面圖形轉(zhuǎn)變，從而使學生的思維經(jīng)歷從直觀到抽象的過程。

[?] 五、對接現(xiàn)實生活，構(gòu)建思考力實踐場

數(shù)學學科源于生活，是人們在實踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。數(shù)學與生活之間的關(guān)聯(lián)性需要教師將數(shù)學實驗與生活有機關(guān)聯(lián)起來，引導(dǎo)學生積極地思考，基于數(shù)學知識點尋求其與生活的密切關(guān)系，并借助數(shù)學知識來解決生活中的數(shù)學問題，使數(shù)學學習更好地服務(wù)學生生活，也為學生思考力生長提供實踐場所，讓數(shù)學學習內(nèi)容得到較好的內(nèi)化，促進學生數(shù)學思考力的再次生長。

“觀察物體”一課，在學生數(shù)學實驗基礎(chǔ)上，筆者引導(dǎo)學生思考本節(jié)課知識對生活的指導(dǎo)意義。為了給學生思考一個有效的支持，筆者借助多媒體投影蘇軾的詩歌《題西林壁》，讓學生運用本節(jié)課所學知識解釋《題西林壁》中“橫看成嶺側(cè)成峰，遠近高低各不同”的現(xiàn)象。同時，設(shè)計一個實驗，結(jié)合實驗解釋這句詩包含的現(xiàn)象。

本環(huán)節(jié)的設(shè)計將數(shù)學實驗與生活有機關(guān)聯(lián)起來，引導(dǎo)學生開動思考。同時，發(fā)揮教師主導(dǎo)性作用，結(jié)合學生語文學習，給學生提供詩歌，并依據(jù)詩歌設(shè)計一個實驗方案，結(jié)合實驗方案運用數(shù)學知識進行闡述。這不僅能夠較好地促進學生思考力發(fā)展，而且也給學生創(chuàng)造實踐的機會，學生通過設(shè)計數(shù)學實驗方案，動手實踐能力得到較好的發(fā)展，也強化了學生實事求是的數(shù)學學習意識，讓學生改變憑空想象的做法，使數(shù)學結(jié)論建立在實踐基礎(chǔ)之上，這樣學生形成的思考力才是高效的，學生才能更好地借助思考力提高運用數(shù)學知識解決實際問題的能力。

總之，數(shù)學實驗是發(fā)展學生數(shù)學思考力的有效支點，讓思考力發(fā)展建立在學生直觀體驗基礎(chǔ)上，思考力也因為學生親身經(jīng)歷而變得更加深刻。因此數(shù)學教學中教師應(yīng)重視加強數(shù)學實驗，引導(dǎo)學生在充滿著感性經(jīng)驗的數(shù)學實驗活動過程中積累豐富的數(shù)學體驗，理解數(shù)學知識，掌握解決數(shù)學問題的方法，激發(fā)數(shù)學深度思考力，驅(qū)動學生走向更深層次的數(shù)學實踐創(chuàng)新，學會用數(shù)學性的思維方式去探究未知的數(shù)學世界，獲得數(shù)學思考力、學習力及實踐能力的全方面發(fā)展。

參考文獻：

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