小學數學實驗材料的開發與設計

陳玉華

摘? 要 闡述小學數學實驗材料開發與設計的基本原則，提出小學數學實驗材料開發與設計的具體策略，并結合實例進行具體分析，以期為小學數學教學改革提供借鑒和參考。

關鍵詞 小學數學;數學實驗;實驗材料;數學素養;數字化教學資源

中圖分類號：G623.5? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）13-0034-03

1 前言

新課標倡導教師努力開發制作簡便實用的教具和學具，有條件的學校還應該建立數學實驗室供學生使用，以期為學生開辟更寬廣的學習道路，培養學生的實踐能力和創新精神，實現學生的全面發展。小學數學實驗材料的開發與設計越來越重要，開發設計更多形式新穎、內容豐富的數學實驗，已成為幫助小學生打造堅實數學基礎的有效途徑。

2 小學數學實驗材料開發與設計的基本原則

在小學數學教學中，教師想要高質量地完成實驗材料的開發與設計工作，首先應該明確數學實驗的核心理念。從根本上來講，數學實驗就是一項引導學生將思維與手動操作相結合的學習活動，此活動既有助于學生對教材知識點的吸納和理解，也能拓展學生的思考能力和探索能力，促進學生數學素養的提升。實驗材料作為教師開展實驗教學的先決條件，在設計和開發上也有一定的要求。經過深入分析和研究，筆者總結出小學數學實驗材料開發與設計的三個基本原則。

簡單易得原則? 數學是一門將生活現象概念化的學科，數學知識也源自生活。因此，教師在進行數學實驗材料的開發設計時，應該從學生的日常生活入手，選取簡單易得的實驗材料。這樣既能夠提高實驗教學效率，也有助于培養學生將數學與生活相聯系的思維習慣，還能節約單獨購買實驗材料的成本。例如，學生的文具、生活中的廢舊紙板、火柴棍、各種包裝盒，都是非常優質易得的數學實驗材料，教師在進行實驗材料開發與設計時應該充分予以利用。

可操作性原則? 教師在開展實驗教學時，可以利用多種多樣的實驗材料，但是實驗材料的可操作性也有強弱之分。如果選擇的實驗材料可操作性偏低，不僅無法發揮實驗的教學功能，還會降低教學質量。因此，教師在開發設計實驗材料時應該遵循可操作性原則，幫助學生更深刻地領悟數學知識的本質。

如在“三角形三邊的關系”一課中，很多教師在設計實驗時會以吸管為實驗材料，雖然簡單易得、成本低，但是吸管為圓柱體，而且質量很輕，在學生拼組操作時容易滾動、極難控制，影響學生對三角形重點知識的吸納。教師可以轉變一下實驗材料的設計思路，把吸管換成硬紙板裁剪成的紙條，同時將紙條的一邊用筆描黑呈線段樣。這樣在進行“用三條線段圍成三角形”的實驗操作時，學生就更容易成功，進而通過實驗更透徹地理解“三條線段首尾相接圍成的圖形叫作三角形”這一概念。

思辨性原則? 數學實驗是一種以思維為主導的手動操作學習形式，教師在利用實驗教學鍛煉學生手動操作能力的同時，更應該注重學生思辨能力的培養。因此，教師在教學中應該融合創新的設計思路，提升實驗材料的思辨功效。

很多學生在接觸“容積”這一課時，會將容積和之前學過的體積的概念相互混淆，影響新知獲取效率。針對這個問題，教師可以選擇兩個相同大小的玻璃杯、一個桃子和一個荔枝作為實驗材料（圖1），引導學生思考它們的容積是否相同;然后分別在兩個杯子里倒滿水，根據不同的倒水量引發學生對自己認識的反思。教師設計這個實驗，不僅讓學生能夠正確地區分容積和體積的概念，而且滲透了猜想、驗證等思考方法，是提高學生思辨能力的有效途徑。

3 小學數學實驗材料開發與設計的具體策略

結合教材內容，巧用身邊材料? 教師在開發和設計數學實驗材料時，獲取材料的渠道非常多，其中最簡便的就是結合教材內容，因地制宜，巧用身邊的材料。就地取材的方式不僅可以節約教師的開發時間，而且能彰顯教師的洞察力，從小材料中映射出大智慧，提高簡易材料的利用率。教師選取身邊容易獲得的材料，也更貼近學生的日常生活，降低學生對實驗操作和知識理解的難度，促使學生更加積極主動地參與數學實驗。

如圖2所示一年級下冊數學教材中的一道習題，從題面可以看出，這道題是將長方體的每個面分解出來，讓學生連線。很多學生由于空間觀念還不夠完善，想象能力也不足，僅看題面很難正確完成習題，這時教師可以設計一個數學實驗解決這一問題。從圖2可以看出，習題中的長方體和學生的文具盒極為相似，而文具盒恰好也在學生的手邊。教師在開展實驗教學時，就可以將學生的文具盒作為實驗材料，引導學生將文具盒如圖2擺放，然后仔細觀察文具盒的每個面，同時和圖2右邊的圖形做對比，最終正確連線、完成習題。教師將文具盒作為這個數學實驗的材料，不僅體現了實驗材料設計的精巧，也發揮了身邊材料的優越性，文具盒和教具相比，更貼近學生的生活實際，也更能引發學生的情感共鳴。

適當加工改造，達到實驗目的? 在一些數學實驗中，教師在設計實驗材料時因缺乏經驗，沒有考慮到實際實驗中可能出現的問題，導致原本的實驗材料實際操作效果并不理想，難以實現預期中的實驗目標。面對這種情況，教師不必氣餒，可以在失敗的基礎上對實驗材料進行加工和改造，使實驗材料更加適宜開展數學實驗活動，從而積累更豐富的實驗材料開發與設計的經驗，有利于為學生開發更廣闊的求知空間。

如在“圓的周長”一課中，教材中圓的周長測量方法有兩種：繞線法和滾動法。在原本的實驗設計中，繞線法是用線圍繞圓紙片一圈，然后測量線的長度，得出圓紙片的周長（圖3）;滾動法是將圓紙片在直尺上滾動一圈，進行圓紙片周長的測量（圖4）。而在實際操作中，實驗效果并不理想，線圈難繞、圓紙片材質太軟，測量出來的數值誤差非常大。

因此，教師在繞線法和滾動法的材料設計基礎上，可以將線換成包裝禮物的寬絲帶，將圓紙片換成高度與絲帶寬度相近的圓柱體包裝盒。這樣一來，原本的線轉換為絲帶而增加了寬度，之前的圓紙片也改成包裝盒，具備了硬度和厚度，學生在實驗中操作測量起來就容易多了，測量出的數據也更加精確。

教師加工改造實驗材料，不僅便于學生的實驗操作，也提高了測量數據的準確性，有利于下一步教學工作的開展。同時，教師加工改造的過程，也能有效培養學生實事求是的科學精神，提升學生的綜合素養，可謂一舉多得。

自行開發設計實驗材料，優化實驗效果? 教師開發和設計實驗材料，主要是為了更順利地開展數學實驗教學。有些數學實驗的材料可以就地取材，或者在生活中找到相應的實際物品，但是有些數學實驗的材料在日常生活中不易得。缺少實驗材料就會影響實驗教學的進度，此時教師就需要自行開發設計實驗材料，達到順利開展實驗以及優化實驗效果的目的。

如圖5所示四年級下冊數學教材中的一道習題，教師要針對這道習題開展數學實驗，實驗材料的獲取成為最主要的問題。首先，學生身邊沒有和圖片中圖形類似的現成的物品;其次，生活中也不容易找到和圖片圖形類似的實物。對于這項實驗所需要的材料，教師就需要自行開發設計。教師可以利用打印設備，將圖片中的圖形打印裁剪出來并分發給學生，使每個學生都擁有一張和圖片相同的圖形材料，為學生提供參與實驗學習的機會。同時，通過指導和啟發等教學手段，引導學生根據習題要求畫一畫、量一量，結合具體的數值最終計算出這個火箭的面積。

對于這一類圖形習題，教師一定不能忽略實驗教學的重要性，因為只有通過實驗，學生才能更透徹地領會圖形知識的本質，提高思維水平和解題能力。因此，只要有相應的實驗材料開發設備，教師就應該努力為學生創造充足的實驗條件，這是極為重要且不可省略的。除此之外，教師在利用打印設備開發圖形實驗材料時，還應該設置適宜的圖形大小，如果太大，會浪費材料資源;如果太小，則會導致學生實驗操作不便。因此，教師應根據不同的圖形習題和實驗內容，靈活設計實驗材料。

利用數字化教學資源，開發模擬實驗? 隨著多媒體技術的普及，數字化教學資源在教學領域也備受推崇。數字化教學資源不僅可以為學生打造富有科技感的智慧數學課堂，也是教師進行實驗材料開發與設計的主要途徑。在小學數學教學中，很多實驗設計單純依靠實物已經難以達到預期的教學效果，因此，教師可以充分利用數字化教學資源和軟件設備，為學生設計多媒體模擬數學實驗，以豐富實驗材料開發設計的形式，解決實驗教學中的難題。從傳統小學數學實驗教學的情況分析來看，大部分教師對數學實驗教學重視程度不夠，主要原因是缺乏實驗材料、實驗器械等。而在現階段，通過利用數字化資源，不僅可為學生開展模擬實驗，讓學生進行實踐操作，而且在模擬實驗情景下還可有效規避常規實驗中的不良事件和浪費行為。

4 結語

綜上所述，教師在小學數學實驗教學中開發設計實驗材料時，首先應該因地制宜、就地取材，或者對已有的實驗材料進行合理加工改造，直到滿足實驗要求;其次，對于不易直接獲取的實驗材料，應該利用現有材料和設備進行自主開發，使實驗教學可以順利進行;最后，在實驗材料開發與設計中也應該融入數字化教學思路，通過模擬實驗提高數學實驗教學的科技感，從而實現學生數學素養與科技視野同步發展。

參考文獻

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