探討數(shù)學(xué)實驗在中學(xué)數(shù)學(xué)教育中的重要性

王鋒

摘? 要：數(shù)學(xué)實驗是一項以實體教具或計算機建模程序為工具基礎(chǔ)，幫助學(xué)生認(rèn)識、演繹和解決數(shù)學(xué)問題的實踐性學(xué)習(xí)活動。基于此，該文首先對數(shù)學(xué)實驗在中學(xué)數(shù)學(xué)教育中的重要性表現(xiàn)進行了分析;其次，圍繞學(xué)習(xí)興趣、思維能力、綜合素養(yǎng)3個方面，重點提出了數(shù)學(xué)實驗在中學(xué)數(shù)學(xué)教育中發(fā)揮重要性的策略方向。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)實驗? 現(xiàn)代教育理念? 學(xué)習(xí)興趣

中圖分類號：G633.6 ? ?文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）02（a）-0122-02

黨的十九大提出了“努力讓每個孩子都能享有公平而有質(zhì)量的教育”的現(xiàn)代教育發(fā)展戰(zhàn)略，“有質(zhì)量”3個字?jǐn)S地有聲。所以，為了強化初中數(shù)學(xué)教育的整體質(zhì)量，我們有必要對數(shù)學(xué)實驗的重要性進行討論研究。

1? 數(shù)學(xué)實驗在中學(xué)數(shù)學(xué)教育中的重要性表現(xiàn)

數(shù)學(xué)實驗是一項以實體教具或計算機建模程序為工具基礎(chǔ)，幫助學(xué)生認(rèn)識、演繹和解決數(shù)學(xué)問題的實踐性學(xué)習(xí)活動。在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中，可根據(jù)數(shù)學(xué)實驗工具基礎(chǔ)的不同，將其分為傳統(tǒng)數(shù)學(xué)實驗和現(xiàn)代數(shù)學(xué)實驗兩類。其中，前者的實驗工具主要以幾何體模型、折紙、剪刀等實物材料，要求學(xué)生通過觸摸、折疊、裁剪、擠壓等方式，親手完成實驗環(huán)節(jié);后者則更加信息化、現(xiàn)代化，要求學(xué)生將實驗活動延伸到網(wǎng)絡(luò)平臺當(dāng)中，通過建模、制圖等計算機程序應(yīng)用手段，對數(shù)學(xué)知識進行全方位、多層次的實踐研究[1]。

由此可見，無論是哪種數(shù)學(xué)實驗，都對學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中的親身體驗、主動實踐做出了強調(diào)。通過參與這樣的學(xué)習(xí)活動，中學(xué)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣和理論應(yīng)用能力將得到顯著提升，繼而消除傳統(tǒng)中紙筆運算方式帶給學(xué)生的枯燥感，達(dá)成更加高質(zhì)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果。所以，從階段性學(xué)習(xí)的角度來講，數(shù)學(xué)實驗在中學(xué)數(shù)學(xué)教育中的應(yīng)用發(fā)展是極為重要的。

另一方面，基于我國社會水平的不斷提升，服務(wù)、生產(chǎn)、科研等各個行業(yè)領(lǐng)域運行發(fā)展都離不開信息化建設(shè)的推動和支持，故而對學(xué)生人才的計算機應(yīng)用素養(yǎng)提出了很高要求。此時，將數(shù)學(xué)實驗引入到中學(xué)數(shù)學(xué)教育工作中，有助培養(yǎng)學(xué)生實現(xiàn)理論知識學(xué)習(xí)與計算機操作技能的同步發(fā)展，最終成為符合社會實際、迎合崗位需求的高質(zhì)量綜合性人才。所以，從長遠(yuǎn)性成長的角度來講，數(shù)學(xué)實驗在中學(xué)數(shù)學(xué)教育中的應(yīng)用發(fā)展也是不可或缺的。

2? 數(shù)學(xué)實驗在中學(xué)數(shù)學(xué)教育中重要性的發(fā)揮方向

2.1 在數(shù)學(xué)實驗中培養(yǎng)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣

中學(xué)階段學(xué)生在學(xué)習(xí)學(xué)科知識、參與教育活動時，會受到很強的興趣導(dǎo)向影響。此時，若學(xué)生缺乏持續(xù)、高漲的主動學(xué)習(xí)興趣作為支持，將很難長時間、全身心地投入到學(xué)習(xí)活動當(dāng)中，其最終學(xué)習(xí)效果也必然會大打折扣。在傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生從數(shù)學(xué)教師身上接收到的知識信息往往是書面化、理論化的。此類知識信息對大多數(shù)中學(xué)學(xué)生來講，缺乏足夠的吸引力，很難支撐起學(xué)生長期高效的主動學(xué)習(xí)行為，也很難刺激學(xué)生產(chǎn)生進一步的創(chuàng)新意識和變通思維。同時，加之傳統(tǒng)中數(shù)學(xué)教師對“唯分?jǐn)?shù)論”理念的推崇，中學(xué)學(xué)生在學(xué)校內(nèi)能接觸到的學(xué)習(xí)實踐活動也大多以考試為主，進而出現(xiàn)懼怕考試、擔(dān)心分?jǐn)?shù)的負(fù)面心理狀態(tài)，造成學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸情緒。

為了扭轉(zhuǎn)這一局面，中學(xué)數(shù)學(xué)教育者應(yīng)積極將數(shù)學(xué)實驗引入到課堂環(huán)境當(dāng)中，為學(xué)生提供出互動化、趣味化的特色實踐活動，使學(xué)生擺脫傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)困境，在主動思考、自主操作的過程中愛上數(shù)學(xué)。例如，在學(xué)習(xí)立體幾何相關(guān)知識時，學(xué)生可以通過傳統(tǒng)數(shù)學(xué)實驗和現(xiàn)代數(shù)學(xué)實驗兩種方式進行實踐學(xué)習(xí)。在傳統(tǒng)數(shù)學(xué)實驗的視閾下，學(xué)生可用自由觀察、翻轉(zhuǎn)和移動圓錐體、正方體等幾何形狀的塑料教具，并根據(jù)自己不同角度的觀察結(jié)果，動手繪制出各教具物體的俯視圖、主視圖和側(cè)視圖，從而了解幾何體在不同空間角度中的形狀差異;在現(xiàn)代數(shù)學(xué)實驗的視閾下，學(xué)生亦可將長、寬、高等標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)輸入到建模程序當(dāng)中，構(gòu)建出不同比例、不同形狀的幾何體數(shù)據(jù)模型。其后，學(xué)生便可以通過鼠標(biāo)的拖動控制，對幾何體模型進行360°的旋轉(zhuǎn)觀察，從而了解幾何體在不同視角下的形狀差異。通過這樣的實驗方式，圓錐體、三視圖等數(shù)學(xué)概念及其規(guī)律特點被生動、立體地展現(xiàn)到學(xué)生眼前，進而通過實踐觀察被內(nèi)化到學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)當(dāng)中，實現(xiàn)高質(zhì)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果[2]。

2.2 在數(shù)學(xué)實驗中強化數(shù)學(xué)思維能力

隨著學(xué)習(xí)單元的逐漸推進，中學(xué)學(xué)生所能接觸到的知識理論、公式規(guī)則將越來越抽象化、邏輯化。此時，若學(xué)生仍秉持傳統(tǒng)中以死記硬背為主的學(xué)習(xí)理念，其數(shù)學(xué)思維將很難得到活躍發(fā)展，進而陷入到理論積累與實踐應(yīng)用相分離的泥沼當(dāng)中。久而久之，學(xué)生在理解知識、解答問題等過程中便很難形成類比思維和創(chuàng)新思維，對“同骨不同皮”的同類題型無法做到舉一反三，最終導(dǎo)致其數(shù)學(xué)知識應(yīng)用能力的降低。

基于此，在保有數(shù)學(xué)實驗的支持以后，學(xué)生能在很大程度上消除“死記硬背法”帶來的思維禁錮，在實踐中達(dá)成數(shù)學(xué)思維的高度活躍與拓展延伸，進而將理論學(xué)習(xí)、問題解答、生活實踐等行為和思維交融在一起，實現(xiàn)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的整體提升。例如，在學(xué)習(xí)應(yīng)用“集合”這一概念的相關(guān)知識時，學(xué)生可通過傳統(tǒng)數(shù)學(xué)實驗的方式，進行這樣的學(xué)習(xí)活動：首先，在計算機建模平臺中生成多個方塊模型，賦予方塊模型以紅、黃、藍(lán)、綠4種顏色。再隨機挑選出幾個方塊模型，在其表面點綴出圓點、花瓣等裝飾花紋。其后，再編制出指標(biāo)不同的模型篩選方式，對所有方塊模型進行分類。這樣以來，不同顏色、不同花紋的方塊模型便會自動進入到不同的分類區(qū)域當(dāng)中，具象化表現(xiàn)出集合的基本概念。同時，藍(lán)色帶花紋等特殊的方塊模型，會同時出現(xiàn)在“藍(lán)色的”“有花紋的”“非紅色的”等多個篩選區(qū)域當(dāng)中，進而使學(xué)生對交集、并集等知識產(chǎn)生理解。此后，學(xué)生在解答集合相關(guān)問題時，便會舉一反三，將各元素看作是方塊模型，從而仔細(xì)地分析不同元素的共性與個性，完成應(yīng)用題目的快速破解。

2.3 在數(shù)學(xué)實驗中提升學(xué)生綜合素養(yǎng)

現(xiàn)階段，我國教育工作正逐漸實現(xiàn)由“全面化”向“有素質(zhì)”發(fā)展的積極態(tài)勢。此時，為了實現(xiàn)實際教育工作與現(xiàn)代教育理念的匹配性，中學(xué)數(shù)學(xué)教育必須重視通過有效手段提升學(xué)生的綜合人文素養(yǎng)，數(shù)學(xué)實驗在這一方面具有良好的應(yīng)用價值。在數(shù)學(xué)實驗中，學(xué)生需要與同學(xué)進行積極有序的交流探討和操作配合，以此逐漸查漏補缺，推動實驗過程向更加高質(zhì)、準(zhǔn)確的結(jié)果方向發(fā)展。這樣以來，學(xué)生便會有意識、有需求地進行自我表達(dá)，并傾聽他人的意見和建議，最終在達(dá)成數(shù)學(xué)知識實踐掌握的同時，實現(xiàn)自身社交能力、共情能力、團隊意識的強化提升。

同時，不同的數(shù)學(xué)實驗類型，還會進一步對學(xué)生的綜合素養(yǎng)進行刺激：在進行以親身感知、親手操作為主的傳統(tǒng)數(shù)學(xué)實驗活動時，學(xué)生的手、腦、眼、口將得到全面調(diào)動，進而實現(xiàn)學(xué)生多感官協(xié)調(diào)能力、觀察能力的發(fā)展;在進行以參數(shù)設(shè)置、流程操作為主的現(xiàn)代數(shù)學(xué)實驗活動時，學(xué)生則會更加重視建模數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，并對模型、圖表的變化進行動態(tài)控制，從而實現(xiàn)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)觀念、行為管理意識的發(fā)展。

3? 結(jié)語

總而言之，將數(shù)學(xué)實驗融入到中學(xué)數(shù)學(xué)教育當(dāng)中，有助于激發(fā)學(xué)生主動、熱情的學(xué)習(xí)意識，促進學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的深刻理解與自主實踐，為學(xué)生成為數(shù)學(xué)水平高、綜合素質(zhì)強的棟梁人才夯實基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 紀(jì)宏偉，錢美蘭.論數(shù)學(xué)實驗的類型內(nèi)涵與教學(xué)意義[J].職業(yè)，2019（25）：95-97.

[2] 楊聯(lián)華，章幸辛.中學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的探索與認(rèn)識——高師數(shù)學(xué)教師教育課程改革實踐研究[J].景德鎮(zhèn)高專學(xué)報，2008，23（4）：37-38.