基于“五新”主張，優(yōu)化小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)

□江蘇省南通市通州區(qū)金沙小學(xué)銀河校區(qū) 曹桂芳

“五新”主張是小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)優(yōu)化的指南。所謂“五新”主張，是指五種創(chuàng)新主張，即理念創(chuàng)新、視野創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、材料創(chuàng)新、實驗裝置創(chuàng)新。“五新”主張借助新理念、新視野、新技術(shù)、新材料、新實驗裝置，對數(shù)學(xué)實驗進行優(yōu)化，將其迭代更新，豐富數(shù)學(xué)實驗內(nèi)涵，優(yōu)化實驗方式，增添實驗活力，提升實驗效能。

一、創(chuàng)新理念，豐厚數(shù)學(xué)實驗內(nèi)涵

在小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，首先應(yīng)當堅持理念創(chuàng)新，以新理念為教學(xué)指導(dǎo)思想，用新理念優(yōu)化實驗設(shè)計，豐富數(shù)學(xué)實驗內(nèi)涵，彰顯數(shù)學(xué)實驗新價值。

在小學(xué)數(shù)學(xué)實驗設(shè)計中，我們要堅持核心素養(yǎng)導(dǎo)向，要圍繞學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展設(shè)計實驗、組織實驗，要調(diào)動學(xué)生實驗的主動性，要引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，采取合作的方式開展實驗操作活動。我們要堅持跨學(xué)科教學(xué)理念，開展學(xué)科融合，打開數(shù)學(xué)實驗新格局。例如，“運動與身體變化”一課是組織學(xué)生通過實驗研究運動對脈搏的影響，從而培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的統(tǒng)計知識解決實際問題的能力。在該課教學(xué)中，我們可以實施跨學(xué)科教學(xué)，將數(shù)學(xué)與科學(xué)、體育等學(xué)科融為一體。學(xué)生在實驗中搜集脈搏跳動的次數(shù)后，先引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)角度進行分析，總結(jié)出運動前后脈搏跳動變化的規(guī)律。之后，我們可以引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)的角度、體育與健康的角度進行思考與討論，了解運動與身體變化中的科學(xué)知識，掌握科學(xué)運動的方法和道理，促進學(xué)生身心健康，提高數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的廣度與深度，促進學(xué)生全面發(fā)展。

二、創(chuàng)新視野，優(yōu)化數(shù)學(xué)實驗方式

開展數(shù)學(xué)實驗的方式有多種，除了借助實驗器材的操作實驗之外，還有借助計算機輔助的模擬實驗，通過想象推理的思維實驗，借助數(shù)學(xué)情境的探究實驗，學(xué)生獨立完成的個人實驗，通過小組合作的分組實驗等。

數(shù)學(xué)課程改革注重應(yīng)用性與實踐性，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體的“做中學(xué)”。例如，“怎樣滾得遠”一課中，開闊教學(xué)視野，讓學(xué)生手腦雙揮，自主探究實踐，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷完整的“做數(shù)學(xué)”過程。首先引導(dǎo)學(xué)生在生活場景中提出問題：“斜坡與地面呈什么角度時，物體滾得遠一些？”接著，組織學(xué)生小組討論，自主設(shè)計實驗方案，在此基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)學(xué)生走出教室，來到空曠平整的操場上，讓學(xué)生利用木板、膠帶、卷尺等材料，分小組開展實驗探究，學(xué)生親密合作，動手操作，認真觀察，細心測量，準確記錄。最后，組織學(xué)生回到教室，整理分析數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)規(guī)律，得出“斜坡角度為45°時物體滾得遠”的結(jié)論。

三、創(chuàng)新技術(shù)，增添數(shù)學(xué)實驗活力

小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)需要借助新技術(shù)，讓數(shù)學(xué)實驗數(shù)字化，創(chuàng)新數(shù)學(xué)實驗手段，為數(shù)學(xué)實驗增添活力，提升數(shù)學(xué)實驗的效能，讓數(shù)學(xué)實驗變得易操作，觀察更直接，結(jié)果更清晰。

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)動手實驗有利有弊，學(xué)生借助具體事物的操作、觀察、感知，有些數(shù)學(xué)實驗學(xué)生操作起來比較麻煩，而且容易出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致實驗失敗，也不利于學(xué)生展示交流，譬如在教學(xué)“三角形的三邊關(guān)系”中，多數(shù)教師會設(shè)計用小棒圍三角形的實驗，給學(xué)生提供若干根同樣長的小棒，讓他們動手圍一圍。有的學(xué)生用6根小棒也圍出一個三角形，從而得出“三角形的兩邊之和等于第三邊”的結(jié)論。此時，教師可以借助數(shù)字化新技術(shù)，設(shè)計數(shù)字模擬實驗，利用GeoGebra制作的小工具，讓學(xué)生直接在電腦或平板上操作，進行直觀的演示，這種實驗方式既形象生動，又避免了實物操作帶來的誤差，既能激發(fā)學(xué)生實驗興趣，又能幫助學(xué)生正確地認知表象，從而懂得“三角形的兩邊之和不可能等于第三邊”的道理。

數(shù)字化實驗依托新技術(shù)，融合聲光電等元素，實現(xiàn)動靜的結(jié)合，有效刺激視聽感官，吸引學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)生興趣，而且增強了直觀感知效果，有助于學(xué)生感知理解，甚至可以超越時空局限，變不可能為可能，讓一些實物操作無法完成的實驗成為可能。譬如，在教學(xué)“圓的面積”一課中，先讓學(xué)生借助模型進行操作，把一個圓平均分成8份、16份拼成一個近似的長方形，為了幫助學(xué)生更好地理解體會轉(zhuǎn)化思想，利用多媒體課件進行模擬實驗，將圓平均分成32份、64份、128份……多媒體技術(shù)較好地解決了一些傳統(tǒng)動手操作實驗的難題，較好地幫助學(xué)生體驗理解了“把圓平均分的份數(shù)越多，拼成的圖形就越接近長方形”。

實驗樣本數(shù)據(jù)越多，越有助于學(xué)生探尋發(fā)現(xiàn)規(guī)律。再譬如，在教學(xué)“釘子板上的多邊形”一課中，為了幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)多邊形邊上的釘子數(shù)與多邊形的面積之間的關(guān)系，先讓學(xué)生動手操作實驗，用皮筋在釘子板上圍成多邊形內(nèi)只有1枚釘子、2枚釘子的多邊形，通過觀察比較，分析推導(dǎo)出多邊形面積計算公式模型的建構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，借助新技術(shù)，利用計算機輔助模擬實驗，演示多邊形內(nèi)有3枚、4枚……釘子的圍法，數(shù)字化實驗直觀演示，解決了傳統(tǒng)手工操作麻煩的問題，同時又給傳統(tǒng)操作實驗增添了新活力，增強了學(xué)生的表象認知，助推了學(xué)生的分析推理。

四、創(chuàng)新材料，提升數(shù)學(xué)實驗效能

數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，離不開材料的支撐。同一個實驗可以采用不同的材料，自然也會產(chǎn)生不同的效果。有些舊材料已然適應(yīng)不了新形勢，滿足不了現(xiàn)今數(shù)學(xué)實驗教學(xué)需求。因此，在小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，我們需要不斷創(chuàng)新材料，通過替換和更迭傳統(tǒng)材料，以提高學(xué)生實驗動能，方便學(xué)生實驗操作，激活學(xué)生數(shù)學(xué)思維，促進學(xué)生思考理解，提升實驗教學(xué)效能。

創(chuàng)新數(shù)學(xué)實驗材料遵循生活化原則，即立足生活源泉，從生活中選取隨手可得的材料，用于實驗活動的開展。創(chuàng)新數(shù)學(xué)實驗材料還可以堅持現(xiàn)代化原則，即在實驗中與時俱進，充分利用高科技的新型材料，替代傳統(tǒng)的實驗材料，如傳統(tǒng)的測量距離用的是米尺、卷尺等工具，我們還可以使用現(xiàn)代化的激光測距儀等工具。例如，在“圓的周長”一課中，探索圓的周長與直徑的關(guān)系是教學(xué)的重點內(nèi)容，在教學(xué)該內(nèi)容時，教師一般都會給學(xué)生提供材料，讓學(xué)生親手測量圓的周長和直徑，在操作實踐中感悟“化曲為直”“轉(zhuǎn)化”等數(shù)學(xué)思想，通過對實驗數(shù)據(jù)的計算、分析、歸納，從而發(fā)現(xiàn)圓周長與直徑的關(guān)系，推導(dǎo)出圓的周長計算公式。教師常常給學(xué)生一元錢硬幣、棉線、直尺、三角尺等材料，讓他們用一元硬幣在直尺上滾動，測量出圓形硬幣的周長，這樣設(shè)計的弊端是在滾動硬幣的過程中，容易出現(xiàn)打滑問題，從而影響數(shù)據(jù)測量的準確性。我們可以將滾動法改為線繞法：用棉線纏繞硬幣一圈，然后拉直用直尺測量出長度。我們還可以將繞線法進行改進，進行材料替換，提高實驗的可操作性。譬如，把棉線換成寬紙條，因為硬幣的厚度薄，棉線不容易纏住，寬紙條就能避免這種問題。我們還可以把硬幣換成學(xué)生常用的圓形膠帶，因為膠帶的厚度比較大，便于棉線的纏繞。在測量圓的直徑時，教師一般讓學(xué)生用直尺和三角尺卡住硬幣進行測量，其實，我們還可以給學(xué)生提供游標卡尺，讓他們借助游標卡尺去測量硬幣的直徑，這樣測量又快又精準。

五、創(chuàng)新裝置，凸顯數(shù)學(xué)實驗效果

實驗裝置是否具有結(jié)構(gòu)性與科學(xué)性，會對數(shù)學(xué)實驗造成一定的誤差，會影響實驗操作的便利性、實效性，好的實驗裝置能夠起到事半功倍的效果，學(xué)生操作容易，實驗效果明顯。

數(shù)學(xué)實驗裝置不同于科學(xué)、物理、化學(xué)等實驗裝置，數(shù)學(xué)專用儀器設(shè)備較少，裝置的要求沒有那么高。目前，學(xué)校有一些現(xiàn)成的數(shù)學(xué)實驗儀器裝置，如“圓周率計算公式推導(dǎo)演示模型”“圓面積計算公式推導(dǎo)演示模型”“分數(shù)計算演示器”等，我們可以直接拿來使用，也有些數(shù)學(xué)實驗沒有現(xiàn)成的裝置，這就需要數(shù)學(xué)教師自己想辦法，自己創(chuàng)新制作實驗裝置，作為實驗教學(xué)的教具和學(xué)生學(xué)習(xí)的學(xué)具。例如，在教學(xué)“圖形的旋轉(zhuǎn)”一課中，設(shè)計制作了“三角形旋轉(zhuǎn)裝置”：一張畫有格子的長方形硬紙板，用圖釘將一個直角三角形的頂點釘在硬紙板上。學(xué)生通過該裝置的簡單操作，增強了體驗理解，化模糊為清晰，對圖形順時針旋轉(zhuǎn)、逆時針旋轉(zhuǎn)有了形象的感知，對圖形旋轉(zhuǎn)前后的變化以及對應(yīng)邊的位置有了清晰的認識。

小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，基于“五新”主張，優(yōu)化數(shù)學(xué)實驗，提高教學(xué)質(zhì)效，促進學(xué)生全面發(fā)展。建立完善的數(shù)學(xué)思維體系，為今后學(xué)習(xí)提供堅實基礎(chǔ)，這是優(yōu)化實驗教學(xué)的根本目的與最終效果。