新課程背景下初中數學實驗課教學模式的實踐研究

李振華

摘 要：新課改視域下，重視并優化初中數學實驗教學，指導學生在數學實驗探究中，不僅完成了數學知識的主動建構，也促進了學生觀察、分析、思考、探究等諸多能力和素養的發展，真正契合了初中數學核心素養下的教學目標。特針對新課程背景下初中數學實驗教學的要求，對數學實驗教學的現狀進行簡要分析，并隨之提出行之有效的優化路徑。

關鍵詞：初中數學;核心素養;實驗課;教學模式

中圖分類號：G63? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2022）12-0026-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.12.009

數學學科與實驗探究之間存在密切的聯系，教師在教學中，應將數學實驗納入課堂教學中，引導學生在數學實驗中自主探究真相，并促進多種能力和素養的發展。

一、新課程背景下初中數學實驗課教學現狀

（一）認識存在誤區

雖然數學新課程改革已經實施了一段時間，但一些數學教師依然束縛在應試教學理念中，認為數學實驗可有可無，甚至會浪費有限的課堂時間，影響教學進度。在這種理念下，教師常常為了追趕教學進度，直接忽略實驗教學，或者將數學實驗內容復述一遍。還有一部分教師由于對數學實驗課研究和認識不夠全面、深刻，在對數學實驗的認識上也存在一定的誤區，諸如：數學實驗是優等生的專利、數學實驗與數學活動等同，這種錯誤的認知制約了數學實驗課的開展效果和數學核心素養的落實。

（二）只關注實驗結果

在數學核心素養下，教師不僅要關注初中學生的數學實驗學習結果，還要關注數學實驗的操作過程，旨在引導學生在實驗操作的過程中，了解數學知識的生成和發展過程，并體會數學思維的變化。但在當前的數學實驗教學中，受到應試教學理念的束縛，數學教師過分關注學生的數學實驗結果，忽視了數學實驗操作過程的指導，致使數學實驗教學成為走形式、走過場，雖然活躍了數學課堂的氛圍，但實效性卻相對較差。

（三）過分追求趣味性

與傳統的初中數學課堂教學模式相比，數學實驗教學的趣味性更強，能夠活躍數學課堂氛圍，提升學生的實驗學習興趣。但在具體實施的過程中，由于教師對其認識不夠全面，缺乏明確的數學實驗教學目標，只單純地關注數學實驗的趣味性，忽視了數學實驗背后蘊含的數學知識。如此，學生就會將數學實驗課視為單純的數學活動課，無法在實驗操作中體會數學知識、感悟數學知識等，難以真正達到預期的教學目標。

（四）片面關注數學知識和技能

數學實驗是一種綜合性的學習方式，通過有效的數學實驗課，學生可在操作中獲得數學知識，并在觀察和思考中促進思維能力的發展，感悟其中蘊含的數學思想等，真正促進數學核心素養的落實。但在調查中發現，初中數學教師在開展實驗課教學時，常常將教學目標局限于知識與技能層面，忽視了學生在實驗探究中對數學思想的感悟、數學思維的發展等，難以真正實現數學實驗課的教學目標[1]。

二、新課程背景下初中數學實驗課教學模式構建策略

（一）轉變教師自身的觀念，提升師生整體素養

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》中明確提出了人才培養的最終目的，即“提高學生的綜合素質，使其成為德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人”。因此，素質教育背景下，數學教師應清晰地認識到：數學教學不是單純地應付“中考”，積極開展數學實驗課，有助于實現學生的長遠發展。除了思想上重視，教師還要積極參與數學實驗課教學研究，提升自身的專業理論素養，以及動手操作和制作教具的能力等，以更好地滿足數學實驗課教學需求。另一方面，從學生的角度上來說，數學實驗課基本上都是通過小組合作的形式進行。在具體的數學實驗課程中，通過數學教師的指導，明確數學實驗應具備的工具、實驗步驟等。結合所學的數學知識，對數學實驗進行合理的猜想。接著，通過合作探究的方式完成數學實驗操作，對猜想進行驗證，并展開分析、歸納和總結。這一過程也對學生提出了更高的要求，即：多動腦想一想、多動手做一做等。學生唯有從思想上重視實驗學習，逐漸提升自身的操作能力、合作探究能力、思維想象能力等，才能更好地滿足數學實驗學習[2]。

（二）科學設計數學實驗內容

科學設計數學實驗內容，是優化數學實驗課教學的基礎和重要保障。在調查中發現，初中數學教師在設計數學實驗課內容時，基本上都是依據教材中的內容，圍繞“操作與思考”“數學實驗室”等環節展開的，并在此基礎上結合初中階段學生的實際情況，進行針對性的刪減、重組等。但面對初中數學核心素養的要求，數學實驗課教學內容不能局限于數學教材的限制中，還應指向“數學核心素養”的內容，立足于學生的實際學情，科學設計數學實驗課內容，拓展實驗課教學資源。

第一，數學實驗內容要具備極強的科學性。數學學科涉及了大量的數學概念、數學公式，且這些概念和公式基本上都是通過圖表、數學符號、單位等方式進行表達。因此，在選擇實驗教學內容時，必須要確保這些因素正確無誤。

第二，數學實驗內容應契合初中生的“認知發展區”。新課程理念下，初中數學教師應堅持“生本理念”，結合初中生的知識掌握情況、學習能力、思維發展水平等，科學設計數學實驗內容。否則，如果數學實驗內容缺乏挑戰，就無法激發學生的探究積極性;如果其難度過大，就會打擊學生的探究積極性。

第三，數學實驗內容應具備可操作性。基于數學實驗的特點，教師在設計數學實驗內容時，應堅持可操作性的原則，指導學生在數學實驗操作的過程中，經歷數學知識形成過程，并完成數學知識的構建及思維能力的發展。例如，在“變量和變量的關系”教學中，教師在設計數學實驗時，準備了數學實驗需要的器材，包括：蠟燭、打火機、直尺、實驗報告紙等。接著給學生設置一個合理的時間間隔，針對蠟燭燃燒剩余的長度進行測量，并在實驗報告中將其標注出來，在數學實驗中繪制圖像，探究規律等。由于數學實驗具有極強的可操作性，可促使學生在動手操作的過程中，對變量與變量之間的關系進行直觀感知。

第四，數學實驗內容應保持趣味性。為了充分發揮數學實驗課的價值，提升學生的課堂參與程度，教師在設計數學實驗課內容時，應堅持趣味性的原則，避免實驗內容枯燥無味，促使學生樂于參與數學實驗探究[3]。

（三）多角度確定數學實驗課題

1.圍繞興趣設計數學實驗課題。學生的數學學習興趣是提升數學課堂教學效果、促進數學核心素養落地的關鍵點，也是促進學生學習狀態轉變的源動力。基于此，教師可針對初中學生的興趣設計數學實驗課題，指導學生在趣味性的實驗操作中，輕松理解數學知識、掌握數學知識，并在實驗探究的過程中，感悟到數學知識的魅力。例如，在“軸對稱圖形”的教學中，為了激發初中學生的數學學習興趣，教師在設計數學實驗時，就針對學生的數學學習興趣，以學生日常生活中常見的物體作為切入點，引導學生對生活中常見的對稱圖形進行觀察，形成一定的感性認識。同時，教師利用多媒體信息技術，給學生展示了中國的剪紙作品，包括：百合花、山茶花、靈猴獻壽等;接著，給學生準備好實驗材料，指導學生運用彩紙、剪刀等動手剪一剪，并結合剪紙的結果進行觀察，思考“這些圖形具備什么特點”。由于這一數學實驗活動契合了初中學生的興趣，可快速集中學生的注意力，促使其積極主動參與到數學實驗探究學習中。

2.指向深度理解設計數學實驗。初中數學具備極強的抽象性，學生在數學學習中往往理解不夠深入，難以真正理解數學知識的本質。初中數學教師在開展課堂教學時，應指向學生的深度理解，科學設計數學實驗活動，指導學生在實驗體驗、猜想、思考和交流的過程中，體會數學知識的形成過程，理解數學知識的本質規律等。例如，在“反比例函數”教學中，教師基本上都是借助數量關系抽象的方式，對反比例函數進行解釋。在這種情況下，學生很難理解反比例函數的定義，無法感受到反比例函數中兩個變量的關系。為了實現深度學習，教師給學生設計了一個“表格——表達——圖像”的數學實驗方案，并給學生提供了一個邊長為1cm的正方形網格紙，指導學生結合所學的數學知識，在網格紙上設計一個長方形，確保其面積為22cm2。接著，學生通過討論、動手等方式，將所有的方案都列舉出來。之后，教師引導學生圍繞長方形的長和寬進行思考，并將設計好的長方形置于坐標中，指導學生對反比例函數的定義形成深刻的認識。學生通過實驗操作，真正理解了數學知識，抓住了數學知識的本質規律[4]。

3.以增強思維設計數學實驗。促進數學思維的發展，是數學課程改革的關鍵點。因此，初中數學教師在設計數學實驗課題時，要指向學生的數學思維能力，引導學生在數學實驗中進行推理、思考，并提出猜想、驗證等，最終產生新的知識，而這一過程恰恰也是學生思維發展的關鍵。例如，在“等腰三角形性質”教學中，就借助了數學實驗的方式：首先給學生提供一些等腰三角形的紙張，引導學生動手折疊并思考“折疊1次就可將等腰三角形變成兩個全等的直角三角形”，學生在動手實驗的過程中，經過思考產生多種數學猜想，有的同學表示“等腰三角形兩個底角相等，只要沿著底邊的中線即可得到兩個全等的直角三角形”，也有的同學從等腰三角形的頂角出發，以角平分線為對稱軸，將其變為兩個全等的直角三角形，還有的同學以等腰三角形底邊上的高作為對稱軸達到既定目的。學生經過實驗操作、猜想、驗證和思考等，得出了自己的結論，之后通過教師的引導很容易就明白了等腰三角形底邊上的高、中線、頂角平分線三線合一的性質。在猜想、實驗的過程中，學生從不同的角度進行了思考，學會了從不同角度思考問題，促進了創新思維的發展。

4.指向應用意識設計數學實驗。數學知識與實際生活之間密切相連，提升學生的數學知識應用能力，真正實現數學知識的學以致用，是數學核心素養之一。為了達到這一目標，教師可以數學實驗課作為載體，立足于數學與實際生活的內在聯系，結合教學內容，適當介入生活素材，對學生進行應用訓練。例如，在“概率事件”的教學中，結合學生日常生活設計一個數學實驗課：媽媽買了一盒蛋糕，小紅和小明都想吃，但分完之后還剩下一個怎么辦？教師指導學生以擲骰子的方式進行決定，如果是奇數就給小紅吃，如果是偶數就給小明吃。如此，學生在生活化的實驗課題中，不僅理解了概率的知識，也深化了知識應用意識，契合了數學核心素養下的教學要求。

（四）開展數學實驗探究活動

首先，準備實驗工具。充足的實驗準備是保障數學實驗教學開展的關鍵性因素。在開展數學實驗課之前，針對演示性的數學實驗，應提前準備好實驗工具;對學生操作的數學實驗課題，應由教師準備或者由學生提前準備實驗工具。其次，知識準備。教師應結合數學實驗的內容，將其涉及的數學知識進行整理，或進行講解，以便于學生更好地開展實驗操作。再次，科學合理分組。數學實驗基本上都是以小組的形式進行的，需要小組成員進行分工、合作、交流和討論等。數學教師要遵循“組間同質、組內異質、優勢互補”，不僅要照顧班級中的優秀生，還要關注班級中的后進生，確保所有學生均可參與到數學實驗中，并在數學實驗學習中有所成長、提升。最后，開放合作探究。數學實驗課是一種開放性的探究活動，教師在設計完數學實驗課題后，還應給學生留有足夠的時間、空間，指導學生在開放的環境下大膽實驗、操作，對猜想進行驗證、糾正錯誤等。在這一過程中，教師不能過多干預，允許學生走彎路，指導學生在動手實踐中體驗數學思維的形成過程。

（五）優化數學實驗課教學評價

新的數學課程改革中明確指出了“建立促進學生全面發展的評價體系”。這就要求教師要從傳統的評價模式下解放出來，不僅要關注學生的學習成績，還要關注學生思維、能力、情感態度的發展，幫助學生在評價中認知自我、建立自我等，真正實現學生的全面發展。首先，堅持發展性原則。在對數學實驗課進行評價時，不能只著眼于實驗的結論，還應關注學生的過去、現在、將來，堅持發展性的原則，充分挖掘學生的學習潛能，幫助其在評價中認知自我、建立自信等。其次，堅持適切性原則。在數學實驗教學評價時，應堅持學生身心發展特點、學科特點、實驗教學特點，從不同角度、不同層次對學生進行評價，真正做到適切性，滿足所有學生的學習需求。再次，堅持過程性原則。在對數學實驗進行評價時，不僅關注實驗結果，還應關注學生在整個實驗過程中呈現出來的狀態，關注學生的經歷、過程，使得學生在數學實驗評價中明白“在實驗過程中得到了什么”。最后，堅持多元性原則。從評價的主體上來說，應在教師評價的基礎上，將學生、家長都納入評價主體中;從評價的方式上來說，可通過測試進行，也可以通過小組活動、課堂觀察等方式進行。

綜上所述，數學新課程背景下，明確了數學實驗課的重要性。但在初中數學教學中，數學實驗課在落實的過程中依然存在一些問題，嚴重制約了數學核心素養的落地。教師應轉變自身的教學理念，重視數學實驗課教學，并科學設計數學實驗內容，多角度開展數學實驗，優化實驗教學評價，切實保障數學實驗課的順利開展。

參考文獻：

[1] 劉燕.借助數學實驗 提高初中數學教學有效性[J].數理化解題研究，2021（20）：10.

[2] 王國宏.初中數學實驗教學中存在的問題及對策[J].科學咨詢，2021（24）：243.

[3] 王康寧.初中數學實驗教學現狀的調查與研究[D].揚州大學，2021.

[4] 龐錕.初中數學實驗教學策略探討[J].新課程導學，2021（7）：95.

[責任編輯 杜建立]