設計數學實驗提升探究能力

摘 要：以生為本就要激活學生參與課堂活動興趣與思維，在初中的數學課堂之中，興趣和思維需要同步推進，那么，在課堂之中開展適合的數學實驗，就是最好的教學策略之一.實驗，學生將心、腦、手等，全部參與到數學活動的探究之中，思維深度、廣度都得到保障，學生的主體地位得到實實在在的體現.

關鍵詞：數學實驗;探究能力;主體;初中數學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2020）20-0005-02

作者簡介：劉紅梅（1977.11-），中學一級教師，從事初中數學教學研究.

一、設計操作型實驗，提升學生探究能力

初中階段的數學具有較強的邏輯性，這就造成學生在知識的認知上存在困難，為了讓學生更好地理解數學知識，教師應優化教學策略，設計教學實踐活動，通過操作型實驗，讓學生更好地理解所學知識，掌握知識的本質.當然，教師的實驗并不是隨意設計，要符合教學內容及學生的接受能力，讓學生通過體驗，對所學知識有直觀的認識，改變他們單一的思維模式，讓他們在思維方面更加靈活，不斷提升探究能力.

例如，在教學《圖形的變化》一課中，教師讓學生準備了三種學具，一枚硬幣，長方形紙板，一個三角板，教師首先讓學生想一下，硬幣是一個圓面，如果將硬幣快速旋轉會形成什么圖形？學生拿起手中的硬幣開始動手體驗，在經歷了N次操作后，學生發現硬幣高速旋轉后形成一個立體的圓形，也就是圓球.教師接著讓學生操作，將長方形紙板沿著它的某一條邊旋轉，看能形成什么圖形？由于已經有了硬幣旋轉的經驗，學生的操作變得簡單，學生分別沿著長方形的四條邊進行旋轉，發現兩條對邊旋轉后得到是相同的圖形——圓柱體，不同的旋轉方法得到的圓柱體底面積和高不同，接下來學生自己動手探究，通過三角板的旋轉，得到三種不同的圓錐體，通過圖形旋轉，學生初步認識了圖形的變化.

上述案例，教師通過在課堂引入動手操作實驗，學生不再單純地通過想象來學習知識，而是在實踐的過程中找到了知識的形成過程，培養了學生的探究能力，提高了教學效益.在實際的操作過程中，學生動腦、動手，在活躍的思維中得到有效的訓練和提升，知識得到自主的建構，技能得到切實的訓練，過程和思維也得到充分的保障.

二、設計推理型實驗，提升學生探究能力

推理型實驗就是讓學生根據已學知識，通過某種過程推理出可能存在的結論.目前許多教師注重讓學生“記住”“學會”，很少讓學生通過推理真正明白知識蘊含的本質，學生對知識處于一知半解狀態.因此，教師應該在課堂創設情境，給學生留出探索和交流的時間，根據學生自身特點引導學生通過認真觀察，動手實驗，合理猜想來證明知識的正確性，將實驗過程和教學活動有機結合在一起，通過實驗“悟”出知識，真正地學會數學知識，培養學生的探究能力.

例如，在教學《勾股定理》一課中，教師讓學生猜想：“如果將一根直尺折成三段，將三段的兩端分別連接得到一個直角三角形，假如直角三角形的兩條直角邊分別是3和4，那么斜邊是多長？”這激發了學生的興趣，教師讓學生先動手畫一個直角邊為3厘米和4厘米的直角三角形，測量斜邊的長度，教師提出兩條直角邊的平方之和與斜邊的平方相等嗎？教師引導學生進行推理實驗，教師將提前準備好的學具分給學生進行分組討論，并引導學生可以采用割補、拼接等方式來證明，教師讓學生觀察拼接后圖形的特點，用ab表示直角三角形的兩條直角邊，c表示斜邊，用四個完全相等的直角三角形拼成一個邊長為a+b的大正方形，這時可以用公式4×1/2ab×c2=（a+b）2，即：2ab+c2=a2+2ab+b2可以得到c2=a2+b2，由此推導出勾股定理.

上述案例，教師通過在課堂中讓學生進行動手實驗，并進行推理論證，激發了學生探究的欲望，通過觀察、測量、操作的過程，讓學生對勾股定理的理解更加深刻，培養了學生的推理能力.在這個環節的教學過程中，我們還可以運用圖形的組合、拼裝等形式來啟發學生參與數學實驗的探究與推理，讓學生在實驗深入中，對比過程與方法，總結經驗與思想，促進學生多維度解決問題.

三、構建應用型實驗，提升學生探究能力

傳統的教學模式下，課堂是以教師為主體，學生缺乏進行探究性實驗的機會， 很多學生缺乏應用能力，而初中數學與生活緊密相關，因此，教師在課堂上要引入生活問題，讓學生從數學角度去分析、思考、概括并解決問題，讓學生在動手實驗的過程中深刻感受到數學知識和生活的緊密聯系，數學和生活是息息相關的，數學來源于生活又應用于生活，提高學生的應用意識，培養學生的探究能力，實現全面發展.

例如，在教學《一元一次方程》一課中，教師給學生出了這樣一道題目：某商場開業，為吸引顧客，商場設立了打折銷售活動，所有商品按照8折銷售，已知籃球的進價為60元，打折后商家的利潤率為40%，請問籃球的標價是多少錢？折扣為多少錢？這道題目吸引了學生的興趣，教師給出了利潤率公式：利潤率=利潤/成本，根據這個公式學生將商品標價設為x，利潤=80%x-60，由此可以列算式40%=（80%x-60）/60，由此可以得出籃球的標價為105元，折扣價格為21元，根據這個公式，教師讓學生變換折扣率及毛利率進行探究性實驗.針對這樣應用類的問題，我們可以通過進一步變換數據或者變化數學情境等形式，達成對問題的進一步理解和剖析，促進學生對一元一次方程的真正掌握，并達成學以致用的效果.

上述案例，教師將數學與生活應用相結合，讓學生在分析問題的過程中逐漸構建數學模型，找到解決數學問題的方法，再回歸到生活中，強化了數學的應用價值，提高了學生的應用能力.

其實，教師在課堂中設計數學實驗，讓學生通過實驗理解和掌握數學知識，培養了學生的操作及應用能力，拓展學生分析問題及解決問題的能力，提升探究意識，實現全面發展.而教師需要在教學備課中充分預設教學內容可以開發和實施的數學實驗，激發學生參與到數學實驗中來，在實驗的不斷深入中，促進實驗效果的不斷提升，促進學生會實驗、愛實驗、善實驗.

參考文獻：

[1]張建梅.初中數學實驗的核心素養意蘊[J].數理化解題研究，2019（32）：19-20.

[2]王莉.從數學實驗到數學實驗工具的思考[J].數學教學通訊，2020（02）：51，86.

[責任編輯：李 璟]