有效開展實驗教學增強初中數學課堂效果

劉冬

摘 要 數學新課標在注重雙基訓練的基礎上增設數學實驗或活動經驗部分，強調引導學生自主參與實踐，并在實驗和實踐的過程中發現問題、合作交流、分析驗證，最終自主解決問題。分析開展初中數學實驗的原則，并對實驗教學的具體開展方法進行研究。

關鍵詞 初中數學；實驗教學；實驗器材；幾何畫板

中圖分類號：G633.6 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）17-0139-02

1 前言

美籍匈牙利數學家G.波利亞曾經指出：“數學有兩個側面，一方面它是歐幾里得式的嚴謹的科學，從這方面看數學像是一門系統的演繹科學；但另一方面，創造過程中的數學看起來卻像一門實驗性的歸納科學。”[1]這就說明數學教學不但要充分體現它的抽象化與形式化，又要在發現與創造的過程中，展示數學具體化和經驗化的一面。而通過開展實驗教學模式，可以有效培養學生良好的動手實踐能力和創新素養，提升學生的數學綜合素質。

2 初中數學開展實驗教學的原則

數學實驗應具有人人參與性 新課標強調人人參與性原則，注重突出學生主體性，即教師在具體教學中應平等對待每一位學生，關注每一位學生的學習情況。數學實驗應建立在每一位學生都積極參與的基礎之上，所以數學實驗探究的內容不能過于深奧，不能補充大量數學知識來進行，更不能超出初中生的認知范疇，否則學生在實驗過程中會感到莫名其妙、不知所云，出現相反的教學效果。同時，教師應注意實驗的趣味性，以利于激發學生的探究興趣，啟迪學生的數學思維，在拓展學生眼界的同時，調動學生的積極性和主動性。此外，在小組實驗分工時，也應結合學生個體的性格特征與特長進行分工協作，有負責觀察的，有負責實驗操作的，有負責記錄過程的，還有負責總結的；還應采用輪流分工的形式，以促進學生的平衡發展。如在做“一元一次方程”的實驗時，在將直尺放到支點這一環節就比較適合細心謹慎的學生，而記錄總結就應交給思維清晰、語言具有條理性的學生。

數學實驗設計應具有直觀性 教師在設計數學實驗時應把握直觀性原則，不直觀的實驗不易得出正確結論；實驗中所使用的器具也應符合實際，大小適當的器具可以在視覺上給予學生正確引導，便于學生理解和掌握。著名數學家龐加萊曾經指出：“邏輯用于論證，直覺用于發現。”[2]可見，直覺在數學學習過程中占據重要位置，而準確的直覺思維主要來源于眼睛對事物的觀察。波利亞也曾經說過：“直觀的洞察和邏輯的證明是感知真理的兩種不同方式，直觀的洞察可能遠遠超前于形式邏輯的證明。”[3]因此，教師可以利用計算機展示數學實驗模型，將實驗過程以準確無誤的方式呈現出來，便于啟迪學生的數學思維，促使學生順利思考。

如在教學“圖形初步認識”時，就適合采用數學實驗法實施教學，通過實驗展示立體圖形和平面圖形，可以讓學生產生強烈的代入感，調動學生思維的積極性，幫助學生更好地深入探究，從而提高觀察能力和分析能力，因為有些圖形的運動過程只能通過學生自己體會和消化，從而內化為自己的知識體驗。通過仔細觀察立體圖形與平面圖形之間的關系，以及線段和角之間的關系，學生能夠進一步認識更多的圖形，掌握更多圖形的性質，感受數學世界的精彩有趣，充分調動學習欲望，為接下來的學習奠定良好基礎。

數學實驗問題應具有適度性 初中生的思維正處于從形象到抽象的過渡階段，受到理解能力和認知能力的限制，對于很多抽象問題不能很好地消化與把握。為此，教師應結合學生潛力和思維的可塑性，在實驗過程中設計具有適度性的問題，不能過難，也不能過于簡單，而是要“建立在學生認知發展水平和已有知識經驗基礎之上”。此外，數學實驗的選用也受到多方面的影響，如內容、情景、知識量等，所以教師在設置實驗時，應結合知識的廣度、深度、學生能力等做出適當安排，使其符合初中生的年齡特征與認知規律。同時，數學實驗問題的難度不但要適宜，而且要具有一定的挑戰性，充分激發學生的參與熱情，使其體會到成功的樂趣。

如在教學“用扇形圖描述數據”這部分內容時，其難點在于學生對于條形圖和扇形圖的數據描述不是很理解。為了幫助學生突破這一難點，教師可以借助電腦中的Excel軟件和制圖軟件，詳細呈現圖形知識的形成過程，然后鼓勵學生動手操作，通過實踐體驗來掌握兩種統計圖形對數據的描述特征。

3 初中數學教學中有效開展實驗的策略

精心設計實驗課題 數學實驗課題即實驗主題，是數學實驗的核心，其取材應圍繞具體的數學問題，既要突出數學實驗的特點，又要表述清晰明確，不能超出學生的認知范圍，更不能籠統模糊，否則會影響學生對實驗主題的解讀，從而導致實驗失敗。初中數學實驗應具有較強的實踐性和可操作性，應適合學生觀察、操作和體驗，所以教師應盡量選擇符合學生認知規律的實驗素材。首先，實驗課題要具有較強的可操作性與實踐性；其次，教師要結合學生的年齡特征和認知規律精心選擇恰當合理的實驗問題，其原理不能過于復雜，而且要明確一個觀念，即：并不是所有的數學課程都適合采用實驗方式進行講解，在一節課中也不需要從頭到尾都進行數學實驗。那么究竟哪些問題可以通過實驗實施講解呢？這是值得教師深入分析和思考的問題。

如在教學“認識簡單幾何體”時，教師可以引入數學實驗。事先準備幾張相應幾何體的平面展開圖，讓學生自主動手制作幾何體，在實驗過程中引導學生仔細觀察幾何體的邊、頂點、棱之間的關系，讓學生經歷知識的形成過程，在腦海中形成深刻印象。又如在教學“圖形的形成”時，教師可以引入多媒體技術呈現圖形的制作過程，當學生全程了解點動成線、線動成面、面動成體的過程后，要求學生自主制作，還可以借助鉛筆、硬幣、直尺等教具的轉動來感受圖形的形成。實踐證明，通過數學實驗，可以幫助學生更好地感受知識的形成過程，更為深刻地體會數學知識的魅力。

做好實驗準備工作 實驗準備包括準備好相應的實驗器材、工具、例題、知識儲備等，這些都是實驗中必須用到的重要因素，數學實驗的準備越充分，就越能節省實驗時間，提高實驗教學的效率。endprint

首先，實驗器材與工具的準備。選用怎樣的實驗工具將直接影響實驗效果。對于演示類的實驗，器材和工具較為簡單，只需根據實驗需求進行準備即可；對于操作類的實驗，應結合實驗內容和實際情況，準備好相應的器材與工具，如學具、剪刀、紙張等；對于同一類型的實驗，器材與工具并不是唯一的。如在教學“可能性”時，教師可以讓學生自主選擇轉盤、擲骰子、拋硬幣、摸牌等多種方式。

其次，知識準備工作。教師應確保學生對實驗中所涉及的知識都有所了解，比如在利用幾何畫板實施數學實驗時，應確保學生具備相應的操作技能，如果將寶貴的課堂時間浪費在講解如何操作上，就會偏離教學目標，降低教學效率。

創設良好實驗情境 問題是進行數學實驗的重要載體，問題無處不在，生活中蘊含大量的數學問題。教師可以利用問題創設良好的實驗情境，吸引學生注意力，激發學生的實驗興趣。如在教學“有理數”時，其中數的產生和發展、有理數大小比較、加減法、數軸等知識都是通過實際需要而引入的。在教學“有理數加減法”時，可以將教材中提供的實驗與“填幻方”作為一種實驗情境：要求學生將“-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4”這幾個數分別填入九個空格中，讓無論是同一橫行、豎行還是斜行上的三個數字加起來都為0。為了幫助學生更好地完成這一任務，教師應鼓勵學生合作交流，讓學生通過小組合作探究的方式獲得正確的解題方法，并在這一過程中很好地掌握了有理數加減法的運算規律。

又如在教學“一元一次方程”時，教師可以事先準備若干一元硬幣、一把直尺、一個較為牢固的支點，在實驗過程中在加強指導的同時，引導學生合作交流，提高學生的實驗技能。首先找到直尺中點，并將中點部分放在支點上，保持直尺左右平衡；其次在直尺兩端各放置一枚一元硬幣，觀察直尺在支點上是否保持平衡；再次在一端的硬幣上再放置一枚硬幣，然后將兩枚摞在一起的硬幣向支點方向移動，直到兩邊平衡為止，此時記錄兩端平衡時支點分別到兩側硬幣的距離a1、b1；接下來，在放置兩枚硬幣的一側再放置一枚硬幣，重復上一步的操作過程，并記錄a2和b2；最后，通過多次重復操作之后，分別記錄a3、b3，a4、b4，...，an、bn，引導學生對這些數據進行思考。結合之前所學知識以及自身實際生活經驗，學生在教師引導下很快得出相應的數學模型，并列出關于x的一元一次方程式。由此可見，學生通過自己動手操作，可以有效激發探究興趣，在解決問題的過程中形成良好的數學思維能力。

4 結語

借助數學實驗實施教學，可以有效調動學生的積極性，激發學生的好奇心與求知欲，幫助學生改變傳統的數學觀念，形成全新的學習方式，拓展學生的數學思維能力，讓數學課堂充滿趣味性和生動性。可見，在初中數學教學中引入實驗法，能夠有效落實素質教育各項要求，因此，數學教師應積極構建完善的數學實驗教學平臺，拓展數學實驗空間，將學生帶入精彩有趣的數學實驗世界，讓學生充分領會數學實驗的魅力。

參考文獻

[1]譚頂良.初中數學實驗的心理功能[J].數學教育學報，

2014（6）：98-99.

[2]喻平.數學實驗的教育價值[J].江蘇教育，2016（10）：

76-77.

[3]董林偉，孫朝仁.初中數學實驗的理論研究與實踐探索[J].數學教育學報，2014（6）：125-126.endprint