開展實驗教學，發展數學核心素養

周健

【摘要】《數學新課標》明確提出，教學活動是師生共同參與、交往互動的過程。數學實驗的開展，能夠促進學生親歷知識的形成過程，發展自身數學核心素養，并切實貫徹《新課標》所倡導的“自主、探究、合作”的教育主張。文章基于小學數學高年級的課堂教學，闡述了有效開展實驗教學的具體策略。

【關鍵詞】小學數學；實驗教學；數學核心素養

數學這門學科具有較強的抽象性與邏輯性，容易讓學生感到枯燥、乏味，進而喪失學習的興趣與積極性。筆者認為，教師應當把握小學生好奇心強、喜歡觀察有趣事物的性格心理特點，在教學過程中巧妙地融入數學實驗活動，引導他們在“玩”中學，在“做”中學，提高課堂教學效率，發展其數學核心素養。

一、沿波討源，探究數學實驗的內涵意蘊

數學實驗指的是為研究與獲得某種數學理論，驗證某種數學猜想，解決某種數學問題，實驗者運用一定的物質手段，在典型的實驗環境中或特定的實驗條件下所進行的數學探索活動。與物理、化學以及生物實驗相比，數學實驗更強調動腦，思維量大是數學實驗的基本特征。

二、基于生本理念，探究數學實驗的重要作用

現代教學論認為，數學教學是數學思維活動的教學，數學學習本身就是數學思維活動過程。數學實驗活動能夠有效激活學生的思維，強化他們的學習效果。筆者認為，教師應當善于依托數學實驗開展課堂教學，充分發揮數學實驗的重要作用，培養學生數學學科核心素養。

（一）開展數學實驗，理解概念

列夫托爾斯泰有言：“知識，只有當它靠積極的思維得來，而不是憑記憶得來的時候，才是真正的知識。”很多教師在進行概念教學時，往往傾向于直接向學生灌輸相關的數學概念，致使他們難以形成深刻的理解與記憶。教師可以通過開展數學實驗，引導學生通過自主探究生成相關概念，幫助他們打下堅實的基礎。

比如在對“升和毫升”進行教學時，為了讓學生建立升、毫升的概念與表象，筆者組織學生開展了數學實驗活動。在課堂上，筆者首先向學生介紹道：“升和毫升是計量液體的單位，分別用‘L和‘ml表示”。緊接著筆者為學生提供了不同規格的量杯、量筒以及飲料作為實驗用具，并向他們說道：“想要精確測量這瓶飲料的多少，應該如何操作呢？”學生通過觀察發現，在量杯和量筒的表面有刻度線以及數字，將這瓶飲料全部倒入到量杯中可以發現，水平面對應的刻度線為500ml，因此學生得出了答案：這瓶飲料有500毫升。隨后筆者又提問道：“1毫升的水大概有多少？1升的水大概有多少？請大家利用實驗用具感受一下?！睂W生通過利用量杯測量，對升和毫升形成了清晰準確的感受與認識，很好地實現了筆者所預期的知識與能力目標。

（二）開展數學實驗，發現規律

學生自己發現并提出問題是創新的基礎，教師在開展數學實驗活動時，應當有意識地引導學生去發現與探究相關問題中的數學規律，從而提高他們的創造能力，發展其數學素養。

比如教師在對“分數的基本性質”進行教學時，向學生提問道：“唐僧有一張圓形的餅，現在要將其分給八戒，有三種分配方法：法一是將餅平均分成兩份，給八戒一份；法二是將餅平均分成四份，給八戒兩份；法三是將餅分成八份，給八戒四份，大家覺得哪種分配方法能讓八戒得到最多的餅呢？”隨后筆者將若干圓形的卡片發給學生作為學具，引導學生開展數學實驗活動。學生用圓形卡片模擬了三種分餅的過程，并用陰影表示出每種方法下八戒能夠得到的餅的大小。學生發現，三種方法下八戒分到的餅的大小是相等的，用分數可以分別表示為1/2、2/4、4/8，由此可以得到等式1/2=2/4=4/8。筆者講道：“仔細觀察這一等式，三個分數的分子與分母各不相同，但是分數的大小是相同的，大家思考一下其中蘊含著什么規律呢？”最終學生通過交流討論，得到了結論：分數的分子和分母同時乘或除以相同的數（0除外），分數的大小不變。這樣筆者通過設計數學實驗活動，使學生自主探究得到了分數的基本性質，顯著提高了他們的探究能力。

（三）開展數學實驗，強化應用

數學應用意識作為數學核心素養之一，是數學課程培養的重點。筆者認為，教師可以通過組織學生進行數學實驗活動，使他們學會利用課堂所學知識解決現實生活中的問題，強化自身的數學應用能力。

比如教師在對“統計”進行教學時，給學生布置了如下的課后實踐作業：調查六年級所有學生最喜歡的休閑娛樂方式，選項分別為“玩游戲”“讀書”“運動”“看電視”“睡覺”“其他”，選擇適當的統計圖表示出來，并找出最受六年級學生歡迎的休閑娛樂方式。為了解決這一問題，學生開展了數學實驗活動，通過整理并分析調查數據，他們發現各種休閑娛樂方式的占比分別為玩游戲21%、讀書11%、運動24%、看電視32%、睡覺7%、其他5%，并繪制了相應的扇形統計圖。通過觀察扇形統計圖，學生快速發現最受六年級學生歡迎的休閑娛樂方式為“看電視”。在這一活動中，筆者通過組織學生根據課堂所學的知識進行數學實驗活動，使他們充分體會到統計的思想與方法，促進他們對相關知識的理解與認知上升到一個新的高度，有效強化了他們的數學應用能力。

三、培養創新意識，探究數學實驗的基本類型

根據實驗教學的實踐與探索，小學數學實驗活動主要包括三種形式，分別為操作型數學實驗、思維型數學實驗、多媒體模擬型實驗。筆者認為，廣大教師應當善于組織學生開展多元化的數學實驗活動，促進他們學會思考，增強創新意識。

（一）操作型，經歷具體過程

操作型數學實驗教學是通過創設情境，提出問題，然后由教師或學生借助一些工具、材料和實驗器械進行過程演示的教學活動，目的是使學生自主探索知識，親歷知識形成的具體過程，進而加深他們的理解與記憶。教師在對與平面幾何、立體幾何相關的數學知識展開教學時，通過開展操作型數學實驗活動，能夠取得更好的教學效果。

比如在對“多邊形面積的計算”進行教學時，為了使學生通過自主探究，得到多邊形面積求解的方法，筆者組織學生開展了操作型數學實驗活動。在課堂上，筆者講道：“在前面的學習中，我們學習了長方形與正方形面積的計算方法，那么平行四邊形的面積應該如何求解呢？請大家根據所學知識，開展小組探究。”隨后筆者分發各小組若干長為5厘米、高為3厘米的平行四邊形卡片。緊接著學生開始利用學具進行了動手操作活動，經過不斷的摸索與嘗試，他們發現平行四邊形卡片通過切割與拼補，可以轉化成一個長為5厘米、寬為3厘米的長方形，因為長方形的面積=底×高=5×3=15平方厘米，因此平行四邊形卡片的面積為15平方厘米。由此學生歸納出平行四邊形的面積計算公式為“底×高”，并且深刻領悟了轉化的數學思想，高效達成了課堂的教學目標。

（二）思維型，檢驗假設結論

思維型數學實驗教學是指通過創設問題情境，引導學生運用思維方式探究數學知識、檢驗數學結論（或假設）的教學活動。教師通過設計思維型數學實驗活動，能夠使學生的思維得到有效的訓練與提升。

比如在對“圓柱和圓錐”進行教學時，教師向學生提問道：“現在有一個圓錐，底面圓的半徑為2厘米，高為5厘米，該圓錐的體積為多少？”由于學生還未學過圓錐的體積計算方法，大家都面面相覷，非常困惑，于是筆者提示道：“在前面的學習中，我們學習了圓柱的體積計算公式，大家對比一下圓柱和圓錐，覺得兩者的體積之間具有怎樣的數量關系呢？”學生通過觀察與討論，提出了猜想：圓錐體積等于與圓錐等底等高的圓柱體積的三分之一。隨后教師組織學生通過數學實驗活動去驗證這一猜想，首先用一個圓錐形容器盛滿水，然后將水倒入與該圓錐等底等高的圓柱形容器當中，重復上述操作，可以發現倒入三次水后，正好使圓柱形容器盛滿。由此學生成功驗證了猜想，歸納出數學結論：圓錐體積S=1/3·Sh，空間觀念與推理能力得到了有效的提升。

（三）模擬型，培養探究思維

多媒體模擬實驗教學指的是借助計算機的快速運算功能和圖像處理能力，模擬再現問題情境，引導學生探究知識、檢驗結論（或假設）的教學活動。教師在教學中設計模擬型數學實驗活動，有助于培養學生良好的科學探究思維，增強其創新意識。

比如同樣是在對“分數的基本性質”進行教學時，筆者在學生通過動手操作歸納出分數的基本性質之后，又進一步應用計算機強大的數據處理功能，展開了模擬型數學實驗活動。在活動中，筆者在EXCEL文檔的第一列依次輸入分數的分子1、2、4、6、8、16、32、64、128……在第二列輸入分數的分母2、4、8、16、32、64、128、256……在第三列則利用公式計算出第一列與第二列相對應單元格中數字的比值，最后可以發現，第三列得到的結果均為0.5，隨后改變分子、分母的值，重復上述操作。大量的數據成功表明了學生所探究得到的規律的一般性，同時使課堂得到了有效的拓展與延伸。

綜上所述，教師結合課堂教學目標與內容，巧設數學實驗活動，能夠有效強化學生對知識的理解與認知，發展其數學思維能力與創新意識，顯著提高課堂的教學效果與質量?？傊?，廣大教師應當注重充分挖掘數學實驗的教學價值，通過讓學生動手做數學實驗，提升其數學能力與學科素養，建構一個高質量的數學課堂。

【參考文獻】

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