“做數學 理念下小學生數學實驗教學的研究

“做數學”理念強調學生在數學活動中主動參與、親身體驗、自主探索，從而真正理解數學知識的本質，提高運用數學的能力。數學實驗教學作為“做數學”理念的重要實踐形式，對于培養學生的數學核心素養具有重要意義。然而，當前小學數學實驗教學還存在形式陳舊、實施流于表面等問題。因此，本文探究“做數學”理念下小學生數學實驗教學的優化策略，以期為相關教學實踐提供參考。

一、基于學習目標，選擇實驗教學的內容

1.情境模擬，理解數量關系

情境模擬強調在情境中引入實際問題，使學生在模擬的環境中主動探索和發現。在“做數學”理念下，情境模擬不僅引導學生通過動手操作增加對數學概念的把握，還幫助他們在實踐中建立數量關系的認知。通過真實背景問題的設計，學生可以在參與的過程中進行思維的碰撞與交流，以此加強對數量間關系的理解。這一教學策略鼓勵學生將學習與生活經驗相結合，從而深化對數學本質的理解。

在進行“體積大小的比較”實驗的時候，教師向學生展示了幾個不同形狀的容器，包括圓柱體、長方體和球形，并提問：“你們猜猜這些容器的體積一樣嗎？誰的更大一些呢？”學生分成小組，每組分發一套容器以及足量的水。任務是在實驗中比較這些容器的體積大小。教師引導學生思考如何通過不同形式的水溢出或刻度變化，來確認每個容器的容量。在這個過程中，學生嘗試將水從一個容器倒入另一個容器，并觀察水的變化情況。有的學生注意到，當水從圓柱體倒入長方體時，水位的高度變化直接說明了其體積差異。教師進一步引導學生用數學表達式來表示這一現象，例如，用πrh來表示圓柱體的體積公式，幫助他們在動手實踐中理解公式的意義。在討論環節，學生分享他們的發現，對不同形狀容器之間的體積進行了比較。通過這種情境模擬實驗，學生不僅體驗到數學的實際應用，還培養了對數量關系的深刻理解和概括能力。情境模擬在小學數學教學中，能夠有效促進學生對數量關系的理解，通過實際操作引發思考。在“體積大小的比較”實驗過程中，學生通過具體情景的體驗，形成了對體積公式的直觀理解，并掌握了比較物體體積的方法。這樣的活動為學生提供了探索實踐的機會，符合“做數學”理念，提升了學生的數學素養。

2.測量比較，深化數感量感

數學實驗教學中，通過實際的測量比較活動，學生能夠直觀感受到數量之間的差異，從而深化對數和量的理解。在“做數學”理念的支持下，這類活動強調學生親自參與數據的采集、分析和比較，幫助學生在具體情境中發現數學概念，提升他們的比較及推理能力。

在進行“種子的發芽率”實驗的時候，教師向學生介紹了種子發芽的重要性，并提供了若干種子。學生的任務是通過實驗測量并比較不同條件下種子的發芽率。學生分成小組，每組負責不同類型的種子，并需要記錄每天的發芽數量。在實驗的第一階段，各小組按教師的指導種植種子，并每天定時觀察記錄發芽情況。教師引導學生思考什么是發芽率，并借助數學公式，如發芽率 Σ=Σ （發芽種子數／總種子數） ×100% ，讓學生自己計算出每種種子的發芽率。在第二階段，學生比較了不同組別之間的發芽率，并對差異進行分析。教師鼓勵學生考慮不同環境因素對發芽率的影響，例如，水分、溫度等。在分享環節中，各小組展示他們的結果，通過圖表呈現發芽率數據，進一步鍛煉數據讀取和分析能力。該實驗幫助學生理解了發芽率這一概念的實際意義。通過“種子的發芽率”實驗，學生在測量與比較中深化了對數感和量感的理解。從計算發芽率到分析不同因素的影響，學生學會了用數學的方法解決實際問題。這種實驗教學充分體現了“做數學\"理念，幫助學生在實際操作中培養對數與量的敏感性和分析能力。

3.推理演繹，發展邏輯思維

“做數學”理念注重學生在活動中進行邏輯推理和歸納演繹，通過問題解決和探究使學生逐步形成嚴謹的思維方式。推理演繹不僅幫助學生從具體問題中提煉出一般結論，還強化了他們的邏輯思考能力。在這一過程中，學生通過不斷地假設驗證、因果分析和結論形成，切實感受到數學的邏輯力量。這種教學策略引導學生在實踐中進行推理活動，提高他們的分析能力和抽象思考能力。

在“表面涂色的長方體\"這一教學實驗中，教師讓學生通過觀察、切割、拼接等操作，探索長方體表面涂色后，切割成小塊后各面涂色的小正方體數量規律。教學這一實驗的時候，教師首先展示了一個表面完全涂色的大長方體，然后引導學生思考：如果將這個長方體切割成若干個小正方體，那么這些小正方體中，有多少個是三面涂色的？多少個是兩面涂色的？多少個是一面涂色的？還有多少個是沒有涂色的？學生通過動手操作，逐步發現：三面涂色的小正方體位于大長方體的頂點處，共有8個；兩面涂色的小正方體位于大長方體的棱上，每條棱上有若干個；一面涂色的小正方體則位于大長方體的面上，每個面都有若干個；而沒有涂色的小正方體則位于大長方體的內部。

二、契合課程需求，創新實驗教學的形式

1.操作型，探究幾何性質

操作型實驗蘊含著巨大的教育潛力，它通過讓學生動手操作來揭示幾何概念和性質的內在聯系。在“做數學”理念的引導下，操作型實驗使枯燥的幾何知識變得生動有趣，使學生在親自動手中探索數學世界的規律。通過這一過程，學生不僅發展了空間想象能力，而且提高了動手能力和解題靈活性。操作型實驗課程能夠有效滿足學生個性化學習的需求，強化他們的自主學習意識。

在“圖形的折疊\"實驗中，教師準備了一些紙張和剪刀，并向學生展示如何從一個平面圖形折疊出立體形狀的技巧。活動開始，教師示范如何將一張正方形紙折疊成一個正方體，并引導學生觀察在折疊過程中，平面圖形是如何變化為立體形狀的。隨后，教師鼓勵學生嘗試用不同形狀的紙（如圓形、三角形)折疊出其他的立體結構。通過這一動手實踐，學生需要思考如何將不同面連接成一個穩定立體的圖形。在此過程中，教師引導學生思考：“哪些邊需要重合，哪些角度需要折起？”逐步引導他們理解角與邊組合間的關系，從而正確完成折疊。在實驗的討論環節，學生通過自己的作品展示發現：原來不規則的圖形經過巧妙的折疊也能成為穩定的立體結構。學生不僅體驗了幾何中平面與立體的轉化，且明白了空間構造的概念，激發起他們對幾何性質探究的興趣。學生在折疊過程中體會到了從平面到立體的變化與規律，并在實際操作中獲得了深入的理解。

2.游戲型，感悟算法算理

游戲型實驗在數學教學中展現了無窮的可能性。將學習內容融入富有趣味的游戲過程中，學生能夠在輕松的環境中探索算法與算理。教學“折紙做乘法”的實驗課上，教師為學生準備了彩色紙張，并介紹如何通過簡單的折紙活動來理解乘法運算。教師首先展示如何將一張紙對折，并解釋每次對折都代表著乘以2。學生分成小組，各組利用不同顏色的紙進行多次對折，并需要計算每次對折后產生的小格子數量。通過這種方式，他們感受到了乘法的疊加效果。學生嘗試對折更多次，并記錄下每次的格子數量，將其列成乘法算式。比如，折三次就意味著2的3次方，共8個小格子。這種直觀的操作幫助學生理解了乘法和指數之間的關系。通過這種有趣的方式，學生不僅學習了乘法算法，還在游戲中自然領悟了背后的數學道理。在動手的過程中，學生體驗到了數學概念的動態發展和應用，對乘法及其擴展有了更直觀的理解。游戲型實驗結合了學習與娛樂，體現了“做數學”理念，讓學生在輕松有趣的氛圍中增長了邏輯思維能力。

3.混合型，發現抽象規律

混合型實驗形式以其綜合性幫助學生在多層次的活動中獲得豐富的數學經驗，其強調動手操作與理論分析的結合，引導學生通過實驗、觀察、建模等多種方式發現并理解抽象的數學原理。“怎樣折容積最大”的實驗通過多種活動方式引導學生探索立體幾何的體積與形狀關系。教師向學生提供了多種形狀的平面紙，如正方形、長方形、圓形，并提出問題：“如何通過折疊，讓這些平面的面積形成容積最大的立體形狀？”學生需要自行設計并動手折疊出不同的三維結構，這不僅考驗動手能力，更強調對空間構造的理解。實驗中，學生嘗試將正方形折成開口不同大小的各種容器，并用米粒填充，測量其容積。

通過觀察和比較，學生得出結論：不同的折疊方式會影響到容積大小。教師引導學生進一步思考，提高他們對立體幾何應用的認識。在分享階段，小組演示他們的最佳設計，并交流在實驗過程中遇到的挑戰和解決策略。綜合性較強的混合型實驗，學生不僅體會了幾何形狀與容量的內在聯系，還鍛煉了從操作到理論分析的全方位思考能力。學生在動手操作中直觀地接觸到復雜的幾何概念，并深化了對抽象數學規律的理解。

三、聚焦核心素養，推進實驗教學的實施

1.準備材料，取數字資源

有效的實驗教學離不開充分的準備和精心的材料選擇。隨著數字時代的到來，豐富多樣的數字資源為數學教學提供了全新的視角和工具。利用這些資源，教師可以設計出更具互動性和吸引力的實驗活動，使學生的學習體驗更加生動直觀。在“奇妙的百分率”實驗中，教師利用數字資源設計了一套互動實驗活動，讓學生更好地理解百分率概念。教師準備了一些教學軟件如“模擬城市：我是市長”等，讓學生通過模擬游戲體驗百分數在各種實際場景中的應用。在實驗開始階段，學生登錄一個模擬城市的平臺，扮演城市規劃師，通過調整資源配置，如水、電、土地，來達到城市發展的最佳百分率。在這個過程中，他們必須仔細計算每種資源的合理百分率分配，以確保城市的可持續發展。與此同時，學生還利用Exce1軟件，記錄并分析不同方案帶來的變化，借此掌握百分數的基本運算和應用技巧。例如，他們探索了如何通過合理的預算分配來提升教育和公共衛生的百分率。在實驗的總結環節，學生不僅分享了自己分配資源的策略，還通過互動平臺進行數據對比，觀察不同選擇對實驗結果的影響。數字資源的巧妙應用，使學生在動態的游戲環境中理解了百分率的多樣應用。從模擬規劃到數據分析，他們不僅提高了數學運算能力，還在實踐中領悟了數學的實用價值。

2.小組合作，整合知識結構

小組合作在數學實驗教學中能夠促進知識的深度整合和學生之間的互動交流。通過合作學習，學生不僅能分享彼此的觀點，還能集思廣益，深化對數學概念的理解。在“有趣的多面體”實驗中，教師將學生分成幾個小組，給每組提供多面體模型和必要的構建材料，如紙板、膠水和剪刀。實驗的目標是讓學生通過合作動手制作多面體，并探討其幾何性質。在動手過程中，各小組成員分工合作，有的負責裁剪紙板，有的專注于拼接結構，還有的負責登記和計算多面體的面、邊、頂點數量。在組內討論環節，學生對比感興趣的多面體形狀，如正四面體、立方體、十二面體等，總結出多面體的共同特征。在此過程中，學生不斷進行討論和反思，質疑并驗證自己的假設與觀察。教師適時引導，幫助學生了解復雜多面體的構建方法和規律。通過這一實驗，學生不僅鍛煉了動手能力，還在溝通與協作中整合了幾何知識，深化了對多面體性質的理解。這種小組合作的學習方式增強了學生的合作意識和集體榮譽感。

3.分析數據，得出具體結論

實驗教學中，數據分析可幫助學生在實踐觀察中獲得正確的理論結論。在“感受黃金比”實驗中，教師鼓勵學生通過測量各種日常物品（如書本、卡片、甚至人體比例等)來探索和驗證黃金比的存在。學生在實驗開始時，分組選擇不同物品，通過量尺和計算器測量記錄物品的長寬比，并將數據錄入Excel表格。每組學生用計算軟件分析這些測量結果，尋找接近黃金比（約1.618)的比例。通過分析一系列物品的數據，他們觀察到許多物品的比例與黃金比相近。教師進一步引導學生思考：為何黃金比在自然和藝術中如此常見？各組討論黃金比在建筑、人類美學、自然界等領域的具體應用。通過這種數據驅動的學習過程，學生不僅掌握了如何科學地搜集和處理數據，還對自然與數學之間的神秘聯系產生了濃厚興趣，激發了進一步探究的欲望。“感受黃金比”實驗通過數據分析，讓學生在動手測量和計算中理解了黃金比的概念與意義。學生在這個過程中體會到了數據背后的數學美感和自然規律。

總之，教師應轉變教學觀念，精心設計實驗活動，為學生提供豐富的數學實踐機會，引導學生在操作、游戲、探究中經歷數學知識的生成過程，提高運用數學的能力。同時，教師還應重視學生在實驗過程中的主體地位，鼓勵學生合作交流，培養學生的創新意識和批判性思維。只有不斷深化“做數學”理念，創新實驗教學模式，才能真正提高小學數學教學質量，促進學生全面發展。

【參考文獻】

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