浅谈初中数学实验实物类工具开发的基本原则

摘 要：数学实验是学生们利用一些学习数学的工具，如剪刀，测量工具，模型，作图工具等来手脑配合学数学的一种学习方式，是一种实际动手操作的数学知识验证或探究活动.对于激发学生的创新意识和提高学生的实践能力起着非常重要的作用.本文就数学实验的具体意义以及实验开发的基本原则进行探讨.

关键词：数学实验;开发;原则

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2020）11-0028-02

随着新课程改革的不断实施，学生们除了要掌握教材的基本知识外，初中数学教育还应注重培养和发展学生的学习兴趣和数学应用实践技能.初中数学实验教育的实行，不仅通过实验引导学生观察，探索，操作，有效地激发学生学习数学的兴趣，而且将学生从“学数学”转变为动手“做数学”，进而普遍提高了学生对数学的运用实践能力，并促进数学知识框架的建设.因此，数学实验的研究和探讨在初中数学教学上还是具有非常重要的意义.

一、数学实验在数学教育中的意义

由于中学生的身心发育尚不成熟，他们的生活经历和理解能力有局限，因此对一些与数学相关的数学思想和方法不能完全了解，无法掌握理解特别抽象的数学概念.面对这种情况，如果教师们能够通过实验教学的方法，帮助学生们更好地理解数学知识生成和发展的过程，进而他们可以独立地总结数学运算方式和数学规律.不仅可以改善课堂学习效率，同时也可以提高学生们学习数学的能力和培养数学学科素养.此外，由于数学实验的方式方法基本上是基于学生的现实生活，学生们可以将抽象的数学概念与现实生活结合起来，使他们能够彻底理解数学知识并认识到数学的重要作用，另一方面也可以培养和改善学生的数学实践能力和应用水平，实现学习目标.同时，在数学实验中，学生能够通过实验学习和探讨逐步提高他们的合作意识以及创造力，并且可以学习其他同学的长处来发现自己的不足并加以改进，提高数学成绩和学习水平，为将来学习更高难度的数学知识奠定坚实的基础.

二、数学实验实物类工具开发原则

1.目标明确的原则

初中的数学实验都是有明确的目标性，所以设计就要遵循这个原则，教师们就要根据要讲解的内容设计对应的实验，明确数学实验的目的，内容，形式等，必须充分考虑实验内容要做到的目的和其应发挥的作用.符合初中實验的目标原则，根据学生认知能力和实验潜力把实验设计得合理正确.实物类实验工具就是要达到某个或某类数学实验目的而开发的，这些开发要紧密联系主题，有助于改善教学，提高动手动脑能力.

比如，在学习无理数时可以设计一个实验环节，更好地让学生们感受无理数，理解无理数.可以将10个完全相同的乒乓球，分别将0～9这十个数字标在乒乓球上，再将其放入一个不透明的箱子内，让同学们依次有放回地随机摸取乒乓球.两人为一个小组，一人摸球一人做记录，在小数0.5后面写上摸到的小球的数字，随着一次又一次的摸取，就会写出一个不断的小数，记录结果，就可以得到一个具有普遍性的无限不循环小数.2.科学合理的原则

科学性是开发的实验方法要符合科学理论，对学习知识领悟道理，理解数学本质有很好的帮助作用，能够掌握学习方法，科学技能和实验操作能力.比如，在学习锐角三角函数时，为了让同学们更直观地感受到锐角三角形函数的增减变化，遵照科学性制作一个锐角三角函数增减变化工具.取宽4厘米，长100厘米、105厘米的木板各一根，宽2厘米，长100厘米的木板一根，螺栓一个，24厘米半径的三合板一块，用笔标记出木板的中线，并在两根宽木板上打一个孔，利用电脑绘制出量角器，覆盖在三合板上面，圆心打一个孔，用螺栓和钉子把它们拼装起来，利用磁铁将此工具吸在黑板上，调整一端水平，通过调整另一端改变角的大小，在变化的过程中观察变化规律，进而发掘锐角三角形函数的增减变化.

3.简单化原则

遵循简单原则，即指在设计实验时尽可能多地使用简单工具或实验方法，并使用较少的步骤和实验材料，在短时间内进行实验，且效果显著.教师在设计实验时，有必要最大限度地减少实验步数，坚持“删除和简化”的思考，对实验问题进行划分，组合，添加，删减，做出适度调整，使其简单明了，从而精化操作步骤，改善教学环节，做到使实验具有高效性，趣味性，让实验接近学生潜在的思想发展领域，只要努力就可以操作.

4.实验多样性原则

多样性原则就需要教师们设计不同类型，种类，运用不同工具，设计比较新颖的实验，可以满足不同性格，类型学生的需求.如果一些学生在观察方面和动手方面具有很强的实践能力，他们可能会更倾向于动手实践的实验方式，有些学生擅于逻辑推理，他们可能会更倾向于演绎推理的实验方式，有的学生有较高的计算机水平，他们会更喜欢利用计算机来进行实验.5.实验整体性原则

整体性就是要求教师和学生不要将实验局限于一堂课，最好是以单元或者章节为一个整体的划分，分解定义或分割目标设定，也可以在单元中的某个位置或者甚至在更大的范围进行实验目的，实验内容，实验方法，实验方式，实验流程的具体策划和设计.

6.实验启发性原则

在中学数学时常遇到的求点运动轨迹的问题，为了检验学生们的猜测或使学生们得出自己的结论，可以设计一个多功能点轨迹工具，使用中等宽度长度的板子作为底板，并在此板的底部边缘钉一个木条，用塑料板剪出各种图形，如长方形，直角三角形，等边三角形，扇形，按照要求围绕某个点旋转或沿着某条直线翻转，在动点运动的轨迹处用笔在操作的过程中绘画出来.这样同学们就可以非常直观地看出点的运动轨迹，更好地理解它的运动轨迹，比靠单纯的想象要更加容易理解.

综上所述，数学实验是数学教学中比较主要的部分，也是现在乃至未来数学教育领域的必然产物，与此同时，也是学生学习数学知识，理解数学理论的重要手段.学生可以通过实验认识到数学知识间的逻辑关系，自主发掘到学习数学的方法及知识的内在规律，并学会解决问题.实验的主要因素有两个，一个是实验目的另一个便是实验工具，实验工具是达成实验目的的有效途径，保障教学目的得以实现.教师在进行教学实验工具设计开发时要多方面综合考量，才能使实验工具的作用发挥至极致.

参考文献：

[1]钱程.实验融入数学课堂——初中数学实验教学策略探讨[J].课程教育研究，2019（17）：137-138.

[2]赵维坤， 董林伟. 初中数学实验工具的开发与利用[J]. 数学通报， 2018， 57（11）：7-10.

[责任编辑：李 璟]

收稿日期：2020-01-15

作者简介：戚晓明（1981.10-），男，江苏省徐州人，本科，中小学一级教师，从事数学教学研究.