高中数学实验研究综述

宋健

高中数学实验研究综述

宋健

通过对相关文献的研究以及自身的实践探索，从高中数学实验研究的背景、现状以及亟待解决的问题与对策等方面进行分析和研究，并提出处理高中数学实验教学中问题的对策。

高中数学实验；文献综述；研究现状

进入21世纪以来，世界各国纷纷将信息技术引入数学课程。数学软件平台的出现更是给传统的以讲授为主的数学教学模式注入了活力，使数学教学由传统的粉笔、尺规模式进入到可操作的实验模式。我国最新修订的《普通高中数学课程标准》进入了业内征求意见阶段。该意见稿强调在高中阶段的数学学习中应培养学生数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算、直观想象、数据分析六大核心素养；其中数学建模、数学运算、直观想象、数据分析本质上就是技术素养；另两个素养也与技术密切相关。这些无一不表明在高中阶段开展数学实验研究，符合国家教育需求，符合新课标要求，它在学生对概念的理解和学习方面有非常大的帮助作用。

一、概念界定

对于高中数学实验的定义，许多学者给出了不尽相同的定义。通过梳理文献并结合高中数学学科的特点，我们把“高中数学实验”表述为：学生通过动手动脑，在“做中学，学中悟”的一种数学学习活动，是学生运用一定的物质仪器或技术手段（如模型、测量工具、数学软件等），在数学思维活动的参与下进行的一种验证数学结论、理解数学知识、探究数学问题的一种数学实践活动。它着力于学生的学，引导学生自己动手去观察、操作、体验、探索、领悟，是从“做”中学习数学。它通过科学实验的模式，经过主动探究的过程积累基本活动经验，培养学生的学习能力、实践能力和创新精神，进而转变高中数学教与学的方式。

二、高中数学实验的研究现状

1.文献分析。

截至2017年2月底，在中国知网中以“数学实验”为关键词检索到相关研究成果3215篇，以“数学实验”为主题并含“高中”检索得到与高中数学实验相关的研究成果50篇，分析这些文献可以看出大部分研究源于大学，因为数学实验首先是在高校开展实践研究的。这50篇文献中篇名含“高中数学实验”的研究成果9篇，时间跨度从2004年到2016年，其中2015年2篇、2016年3篇，说明数学实验在高中数学教学中真正开展和实施的并不多。

通过对这50篇文献的梳理，可以发现：在实践层面，现有研究成果基本停留在经验的总结和介绍，主要是作者本人对教学过程的一些思考，以及基于对数学实验教学的感性认识所撰写的教学方案等；有些在表层上探讨运用个别教学软件，主要是几何画板、图形计算器等，没有从更深层面上演绎和实践数学实验教学模式，缺乏理论依据和支持。理论研究方面，对高中数学实验的相关研究大多集中在其教育意义与作用，再用相应的例子来验证，很少从教学设计的层面系统地对数学实验进行研究；有些文献则探讨了数学实验的内涵、特征、价值、可行性以及存在的问题等。

2.江苏高中数学实验室建设现状。

江苏省在2011年以前，中学基本没有专门的数学实验室。2011年，江苏省启动了普通高中课程基地建设项目，到2016年底，有近20个学校成功申报高中数学课程基地，大约占总数的7%。这些数学课程基地研究方向主要涉及数学实验、数学文化、数学校本课程的开发、自主学习方式等，且大多建立了数学实验室。但相比全省普通高中总数，数学实验室明显不足。经过5年的建设，数学课程基地虽然在高中数学实验教学、数学文化教学、数学校本课程开发、资源库的建设等方面取得了很大的进展，但主要集中在少数学校和少数教师身上，广大高中数学教师对数学实验教学的认识还有待提高。

三、需要解决的问题与建议

从上面的分析来看，我国高中数学实验教学还存在着以下几个亟待解决的问题。

1.应试教育对数学实验教学的影响。

虽然实施新课改十多年了，但由于高中数学课程内容多，学时少，且高考备受社会关注，时间宝贵，许多高中数学教师不得不放弃用时较多的数学实验，转而希望通过“题海战术”来提高学生的成绩。高中数学教材中的操作题、探究拓展与数学实验等内容只是形同虚设，没有发挥应有的作用。

为解决这一问题，首先，高中数学教师要更新观念，正确认识高中数学实验的价值。高中数学实验教学，不是取代传统教学，而是一种补充。高中数学实验从问题出发，让学生带着一颗强烈的好奇心，通过“做”数学实验，学生观察、猜想、体验、领悟，使学生真正理解数学，学会“用数学的眼光观察世界，用数学的思维分析世界，用数学的语言表达世界”，促进学生数学思维品质、实践能力与创新精神的形成，进而促进学生的全面发展。其次，要加强对高中数学实验素材的研究，事先开发出适合学生进行实验操作的半成品课件，降低数学实验课课堂容量，减少课时用时，同时将相关数学实验课以研究性课题或校本课程数学选修课的形式让学生完成。

2.开展数学实验对师生都是挑战。

从教师的角度来看：一方面，不少中学数学教师对高中数学实验中常用的几何画板、Matlab、Mathematica等软件使用不熟练，对图形计算器等工具接触很少；另一方面，开展数学实验，需要教师本身具有较高的数学素养和很强的科研能力，这就对教师自身的素质提出了更高的要求。

从学生的维度来看：学生很少有机会接触几何画板、Matlab、Mathematica等数学实验软件，更不要谈熟练操作了。学生接触的数学实验很多都是教师设计的程序性实验，学生只是按照教师规定的程序进行操作，不会动脑思考如何自主设计实验，有什么问题需要解决。

对于这些问题，首先教育部门要加强使用相关数学实验软件的培训，尽可能使每一位教师都能熟练使用这些软件；其次，加强教师之间的合作，开发数学实验的教学设计；最后，学校要安排相关数学实验软件的选修课，供学生选修，使学生初步掌握软件的使用。

3.开展数学实验的硬件不足。

开展数学实验教学需要计算机硬件的支持，美国、加拿大、新加坡、澳大利亚、英国等国家很重视数学实验，很多中学建立了专门的数学实验室，而我国建立的数学实验室主要在大学，中学明显偏少。为此，期昐政府不断加大对教育硬件的投入，为学校创建数学实验室提供便利条件。学校应克服困难逐步建立数学实验室，开展数学实验，让学生“做”数学。

［1］唐盛昌.高中国际课程的实践与研究·数学卷［M］.上海：上海教育出版社，2012.

［2］陈奕，梁填，陈洁静，等.数学实验综述［J］.科教导刊，2014（05）.

［3］赵娅玲.高中数学实验教学的实践与探索［D］.上海：上海师范大学，2009.

［4］曹一鸣.数学实验教学模式探究［J］.课程·教材·教法，2003（01）.

［5］董林伟，孙朝仁.初中数学实验的理论研究与实践探索［J］.数学教育学报，2014（06）.

［6］杨建华，夏吉鑫.高中数学实验课教学的认识与思考［J］.甘肃联合大学学报：自然科学版，2012（11）.

G633.6

A

1005-6009（2017）27-0007-02

宋健，江苏省泰州中学（江苏泰州，225300）教师，高级教师，泰州市学科带头人。