初中數學實驗的理論研究與實踐操作探究

甘肅省平涼市涇川縣高平中學 王永杰

由于新課標對于初中教育教學提出了新的要求，學生實踐能力培養方面越發受教師的關注、重視。然而因為初中數學自身理論性強等因素，教師想要在課堂中有效進行實驗教學有一定阻礙，實驗教學效果也不佳。因此，想要使初中數學實驗教學效果能進一步提升，教師應該明晰初中數學實驗教學的本質，在進行實驗教學時要選擇與學生現有知識儲備相適應的實驗，如此才能利用合理的實驗教學使學生的實踐能力得到有效提升。

一、關于初中數學實驗教學

初中數學教師對于實驗教學的理解可以從兩方面來看。第一個方面便是教師在進行實驗教學時需要以理論知識、數學中心思想為主來引導學生，盡可能使用簡單的物體揭示深奧、抽象的數學知識，使學生能夠理解其中的邏輯關系，能夠對數學知識充分理解并加以把握。第二個方面便是以數學思維為主來開展實驗教學，對于實驗中所要進行的操作與流程進行科學合理設計，以此來得出正確的理論結果。這個過程也可以認為是緊密實踐與理論的有效途徑，能夠使學生的綜合能力得到長足提升。

二、初中數學實驗類型

初中數學操作性實驗指的是客觀實物上的數學實驗，通常是一些數學教具或實物模型。借助客觀實物來論證其中蘊含的數學關系和數學規律，能夠起到化抽象為具體的作用，幫助學生降低理解門檻。思維性實驗指的是建立在實物模擬下的數學思考，如勾股定理、求三角形的外角、圓周角與圓心角之間的關系等。計算機模擬實驗在初中數學實驗中涉及得并不多，但大都是抽象性很強、理解難度較大的數學實驗，如利用計算機模擬拋物線、模擬圓的軌跡方程等。

三、提升初中數學實驗教學效果的策略

（一）轉換教學模式，提供學生實操機會

在初中數學教學中，想要使學生真正、有效投入學習，令教學效果切實提升，不僅需要教師進行數學實驗，還需學生與教師共同參與。在傳統教學中，一般是由教師全權掌握教學，大部分時間都由教師進行講解，留給學生在課堂上實踐的時間沒有多少。學生身為教學的主體，其主體地位卻不能凸顯，師生在教學中的關系不對等，由此導致學生對于數學知識的理解較淺而無法充分應用知識。因此，想要有效進行實驗教學，教師必須提供給學生實操的機會，讓學生高度參與實驗過程，積極進行動手實驗，進而對數學原理有更透徹的理解，提升教學效果。

（二）引入新課標教學理念，培養學生自主學習能力

由于社會需要、人才發展需要對于教育提出的新要求，教師應對傳統學習模式做出改變，使其更加適應學生活潑好動的特點，達到培養學生自主學習能力的目的。在傳統教學中，教師給予學生的思考空間不夠，大部分的解題思路教師已經給學生指出，學生在課堂上只需要遵循教師的指引。長此以往，學生在面對教師沒有教授過的難題時，便不能發散其數學思維，解答出正確答案，不利于學生數學實際應用能力的發展。因此，初中數學教師應培養好學生的自主探究能力，利用好數學實驗教學，使學生能夠積極地通過實驗得出結果。比如教師在教學新人教版七年級下冊第五章“平移”相關知識時，可以令每位學生帶一副三角板到課堂中，讓其隨意繪制多邊形然后將其進行左移2 厘米、下移3 厘米的操作，讓學生在實際動手中體會平移的概念，培養學生的空間觀念，進而使學生的實踐能力得到提升。

（三）注重過程教學，化抽象為具體，化繁雜為簡單

數學實驗在初中數學教學過程中的有效應用能夠將抽象、深奧的數學公式、數學規律、數學原理或數學思想轉化為現實可感的數學現象，從而直接地呈現在學生的面前，幫助學生降低理解門檻，促進學生對所學內容的消化和吸收。例如：在學習多邊形的內角和及其邊數之間的關系這部分內容時，教師可以引導學生進行如下實驗：

（1）首先，讓同學們自己準備幾個不同的多邊形形狀的紙片，如四邊形、五邊形、六邊形、七邊形；

（2）其次，給同學們提供一個預先設計好的實驗數據記錄表，表格樣式及其內容如下：

多邊形的邊數能夠剪成的三角形的數量多邊形內角和4 2 360°5 6 7……n

（3）再次，讓學生將不同的多邊形紙片剪成幾個三角形，然后填寫完表格，所得結果如下：

多邊形的邊數能夠剪成的三角形的數量多邊形內角和4 2 360°5 3 540°6 4 720°7 5 900°…… …… ……n n-2 180° (n-2)

這是一個思維和操作相結合的數學實驗，學生在教師的引導下，通過動手實驗，對多邊形的邊長與內角和之間的關系進行歸納演繹，最終由特殊上升到一般性，總結出多邊形邊數與其內角和之間存在的數量關系。這樣一來，在教會學生必備的數學規律的同時，還訓練了學生的動手操作能力、歸納推理能力，并且滲透了數學思想中的“特殊與一般思想”，這對于優化學生的知識體系、全面提升學生的數學學科核心素養大有裨益。

（四）鼓勵學生，令其積極創新實驗

開展數學實驗時，應以理論思想為基礎合理地進行，在初中數學教學中引導學生創新，可以令學生的觀察、自主探索等能力得到有效培養。教師應引導學生在實驗流程的基礎上，積極創新已有數學實驗。比如在直角坐標系的教學中，教師可以令學生多進行不同坐標系的建立，在此過程中進行反思，并且將自身認知結果記錄下來，以此提升學生對于空間概念的理解，發散學生的數學思維，提升學生的思維能力。另外，教師也可以令學生進行分組合作，使學生提升團隊合作意識，進而提升學生的協同與合作能力。

四、結語

綜上所述，初中數學課程中有許多實驗，教師應在理論的基礎上引導學生多動手進行數學實驗，令學生通過實驗驗證在數學中學習到的原理。初中數學教師在實際開展實驗教學之前，應明晰實驗教學的本質，如此才能更好地進行數學實驗教學，提升教學效果。