数学实验在小学数学教学中的应用探索

叶丽

【摘要】在小学数学课堂中，数学实验既是展开探究的重要载体，也是提高学生参与度的有效方式。数学实验的目的就是培养学生的学习兴趣，增强学生的探究意识，使学生能够全身心投入到学习中。教师要联系生活实际准备实验材料，基于数学探究开展实验活动，组织学生讨论交流并引导实验反思，从而提高数学实验效果。

【关键词】小学数学;实验教学;开展

现阶段的教育观念倡导以学生的发展为中心，旨在为社会培养更多的全面型人才。对此，教师在教学改革中，应顺应时代潮流，促进学生能力发展。而学生各方面能力的发展，又离不开其兴趣的支撑，因此，教师在教学过程中，更应从学生学习需求的角度出发，努力发展学生的数学学习兴趣。但由于小学生的直观思维特点较为显著，因而在小学数学课堂教学中，教师应当以直观的方式激发学生的数学学习兴趣。教师可借助实验教学，在解决数学问题的过程中为学生提供丰富的实验内容，创设实验机会，使学生在动手操作的过程中形成自主探究意识。此外，教师还需要将具体的实验步骤与数学思想关联在一起，帮助学生实现“想”与“做”的高度统一，以促进学生思考、行动、创造能力的共同发展。这样的数学课堂才充满生机和活力，饱含智慧和灵气。数学实验的目的就是使学生全身心投入，既有手、脑的投入，又有心灵的投入。这样才能架构统一的实验活动，使学生亲历体会和思考的过程。

一、联系生活实际，准备实验材料

实验材料是支撑实验的重要基础，因此，教师应当根据实验内容、学生各方面的能力等选择实验材料。数学实验不必像物理、化学实验那样制定严苛的标准，但是也不可过于随意。首先应当保证材料和实验内容之间的匹配度，其次应当增强材料的适应性与可利用性。小学阶段的数学实验较简单，教师要具备敏锐的双眼，从学生周围的生活中选取实验材料，省去制作实验材料的时间，提高实验教学的效率。

（一）基于生活实际，就地取材

教师应当重视实验材料的功能，确保其获取的便捷性与普适性，从而顺利开展数学实验活动。同时，教师应关注学生的认知经验和操作能力，明确材料选择的范围，增强实验材料的可操作性，激发学生对于数学实验的兴趣，提高操作效果。

以“长方体和正方体”的学习为例，在课堂教学之前，教师所选择的实验材料是一根萝卜，这是学生生活中常见的实物，能够引导学生展开多维度的观察。首先，教师要求学生切割萝卜，得到不同的立体图形，感受其形成过程。通过这一环节，学生可以体会到不同立体图形的特点。其次，开展小组交流活动，要求学生对具体的切割步骤展开探讨，并讨论和解决在切割过程中遇到的问题。这两个环节，使教学轻松有效，学生收获了课本中没有的知识，深化了对立体图形的认知和理解。学生通过切割顺利得到立体图形之后，通过眼与手的合作感知，实现多维度观察，顺利实现了初步认知的学习目标，获得了成就感，增强了学习动力。

从上述案例可以看出，学生在自己所熟知的实验材料面前不仅倍感亲切，而且对数学的学习变得更具主动性，从而使实验更具有意义和价值。在此过程中，学生的操作也为其打开了学习思路，使得数学学习不再机械而枯燥。

（二）结合生活实际，一材多用

在数学实验中，有些材料比较特殊，需要在实验室内准备，难以广泛运用，难以提高实验效率，使得学生获取知识的途径更为复杂。教师在深入研读教材的基础上，针对学生的学习重难点，选择既符合学生生活经验又具有较强可利用性的材料，一方面可有效解决材料获取不便的问题，另一方面有助于提高实验效率。对此，教师在寻找生活中的数学实验材料时，应当抓住生活物品与数学实验之间的契合点，实现生活物品一材多用。

例如，在教学“长方形和正方形的面积”时，教师并没有着手准备相关的实验材料，而是在课前就要求学生自主准备两种图形的卡片，并提出制作建议，让学生在课堂上用自主制作的卡片完成图形旋转的实验。由于卡片的准备环节较为简单，学生对于材料的用途并不会产生过多的想法，因此想要使学生学习和感知深层次的知识点，教师还需要积极引导学生用准备的材料展开更深层次的探究。比如教师在引导学生探究“如何才能顺利求得长方形、正方形的面积？”这一问题时，结合学生手中的实物，拓展其思维：“同学们准备得非常到位，那么长方形和正方形的面积区域可以由什么组成呢？我们用手中的实验道具能完成这次研究吗？”问题细化之后，学生有所领悟，对自己所准备的材料用途有了新的认识，有的选择铺小方块，有的使用数格子的方式等。不管哪种方式，所展现的都是学生的数学思维过程，也是探求新知的自主路径，既能够帮助学生完善对图形面积的认知，也能够促进学生创新思维的进一步发展。

在上述教学过程中，学生能够灵活把握和运用多种教具，每个层次的学生都能够基于现有的水平，通过动手操作顺利完成对知识体系的架构，掌握正确有效的学习方法。实验结束之后设计交流讨论环节，目的是促进学生思维的相互碰撞，使其从不同的角度获得个人感悟，并渗透数学思想。这样的教学过程既能有效锻炼学生的观察、思维能力，又能够使学生把握不同的解读视角，自主发现问题，有效解决问题。

二、基于数学探究，开展实验活动

基于儿童文化视野的数学实验，符合学生的认知特点与规律，对学生深入学习、探讨数学知识具有重要的引导作用，同时是育人的重要载体和媒介。教师应当把数学实验作为促进学生做思共生的认知活动，实现跨学科、跨边界、跨领域的极具意义的数学教学。恰当安排数学实验，不仅能够促进学生主动探究数学知识，而且能激发学生的学习潜能，有效发展学生的抽象思维。学生在教师的正确引导下，亲历完整的数学实验过程，改变传统的学习方式，从而深化、拓展数学实验的育人价值。

（一）开展主体性实验活动

在传统教学模式下，教师对课堂的把控程度较高，主导和确定与实验相关的所有问题;学生处于被控制的地位，只能作为被组织的对象，成为被實验的主体。这样的实验是无价值、无意义的形式主义。新课程改革倡导尊重学生的主体地位。因此，在实验教学中，教师可以让学生自主设计实验环节，让学生自主开展实验，教师则发挥引导、组织作用，提高学生的自主实验能力。

例如，在教学“用方向和距离确定位置”时，会涉及很多约定俗成的表达方式，如北偏东等。这些知识普遍由教师直接告知学生，学生虽然能够掌握相关知识，但是不知其所以然。为了解决这一问题，在实际教学过程中，教师以三个不同的层次对学生进行引导，使其自主完成主体架构：第一层次，创设海上救援的情景，并出示相应的图示，要求学生自己明确搜救路线，顺势推导出北偏东、距离等概念;第二层次，为学生提供指南针，建立测量方向基准，用这一核心问题引发学生的关注，使其初步形成共识;第三层次，提供量角器，引导学生逐渐明确需要救援船只的位置。这一实验过程实现了知识的层层深入，而且充分彰显了学生的主体地位，使学生的思维、探究能力、自主学习能力得到全面的发展和提高。

上述案例中，教师扮演好组织者和引导者的角色，使学生全身心投入到实验过程中，不仅使学生获得成就感，而且使其明确了自主实验对于数学学习的非凡意义。这样的环节也为学生的数学学习开创了有效的方法，拓展了学习途径。

（二）开展游戏性实验活动

在儿童文化视域下，教师考虑到学生的天性活泼、爱动、好玩，将游戏融入教学不失为形成良好教学媒介的有效途径。教师在数学实验也可以融入游戏元素，架构游戏性数学实验。游戏的多样化和趣味性，与数学实验的科学性严谨性虽看似对立，实则能够实现互补，相辅相成，既能为学生的实验过程增添乐趣，又能使学生在乐趣中收获数学知识。这样一举两得的教学模式是教师喜闻乐见的。同时，这样的实验过程，兼具数学性、实验性、游戏性，不仅能够增强对学生的吸引力，而且使学生在学习过程中，逐步感知数学学科的魅力，从而使学生积极投入到数学学习中。

例如，教师在教学“长方形和正方形的面积”时，便可根据这一单元的重难点设计游戏性数学实验。在这一单元的学习中，学生需要通过观察、记录、思考等步骤，逐渐把握几何图形的特点。因而教师在设计游戏的过程中，要注意各环节之间的衔接，以学生的自主感知为主，给予学生一定的问题引导，增强学生的学习体验，提高实验效率。具体可以这样设计实验活动。（1）擺一摆：向学生呈现多个面积为1平方厘米的小正方形，要求学生摆出面积不同的长方形。（2）看一看：细致观察所摆出的长方形，了解一共使用了多少个小正方形，其长、宽和面积分别是多少。这种游戏式的实验过程为学生建立了边玩、边做、边思的良好情境，使学生乐于参与探索实践，深化了对知识的理解。

上述案例中，学生对游戏性的实验活动颇具兴趣，清除了对于数学知识难点的畏惧感，勇往直前，展现了自主探究的风采，充分发挥思维能力，理解了数学知识。

（三）开展结构性实验活动

实验材料是打好实验仗的重要武器，因此，教师在选择实验材料时要进行多方面的剖析，力求择出最合适的实验材料，为学生实验活动的开展创造良好的前提条件。在实验材料的选择过程中，教师可以先对材料进行分类，比如按结构性程度分析，包括三种：其一为零结构材料，主要包括学具小棒、小方块等;其二为半结构化材料，这部分材料是为了减少其他因素的干扰;其三是结构化材料，这些材料具有完整的结构与齐全的功能。从复杂性角度看，结构化材料的复杂程度最高;从创造价值角度来看，零结构材料的创造价值更大，因为所涉及的种类较多。蕴含儿童文化的数学实验，能够对学生形成积极引导，使其亲历材料的结构化过程。

例如，教师在教学“认识厘米”的过程中，可以设计以下数学实验：（1）利用1厘米小棒，为学生建立长度表象;（2）用1厘米小棒去测量任意物体的长度，体会测量的局限性，激活学生对小棒进行结构化处理的心理诉求;（3）对多个长度为1厘米的小棒进行拼接，架构直尺的雏形，使学生利用这种自制的直尺完成对物体长度的测量。这一实验过程表面上看是对实验材料的不断结构化处理，实际上是触发学生深度思考以及有效探究的过程，不仅可以使学生体会到结构化材料的便捷之处，而且能够使学生在实验探究的过程中增强获得感和成就感。

由此可见，在教师对实验材料进行一定的分析、选择和处理之后，学生对于实验材料的利用更加如鱼得水，充分发挥数学实验的优势，增强了实验活动的有效性。

三、组织讨论交流，引导实验反思

组织数学实验的目的并非只是满足教学要求，也不只是突出教师的个人表演，重点是引导学生亲历实验，收获真知。教师应当意识到，学生不可能一次就能够完美地完成实验的每一个环节，也不可能一次就能够达到理想的实验结果，所以应当设置循序渐进的环节，让学生对实验过程拥有更丰富的经历和感受。完成实验并不意味着教学的终结，教师还应当带领学生回顾实验过程、实验现象，并对实验结果展开反思总结，使学生充分体会实验过程中所蕴含的趣味，挖掘知识本质。

例如，教师在教学“三角形的内角和”时，为了使学生对三角形的内角和形成更深刻的理解，首先展示问题情境，要求学生谈一谈自己如何设计实验方案。教师对学生的汇报进行了总结。方案一：测量法，先任意绘制一个三角形，然后对三个角分别测量，最终加在一起。方案二：折叠法，准备一张三角形纸片，对三个角进行折叠，之后判断能否拼接成为一个平角。方案三：裁剪法，将三个角分别剪下，然后依次排列。教师要求学生建立学习小组，自主开展实验活动，完成对结论的验证。在实验结束之后，对这三种方法展开对比，学生能够从中发现后两种方法融合了转化思想。

在上述教学案例中，学生自主设计实验过程并深度思考，总结了相关结论，徜徉于数学实验的海洋中。这样的实验过程并非简单的纸笔教学，而是实现了创新超越，能够展现学生在学习数学新知过程中的积极状态与活跃思维。

波利亚认为，数学既可以表现为欧几里德式科学，本身具有极强的严谨性，同时也包含其他方面的元素。在欧几里德所提出的观点中，数学学科具有系统的演绎性，但是如果以创造过程这一视角来看，数学还具有实验性、归纳性。在数学教学中引入数学实验，不仅是为了促进数学思维和动手实践之间的有机融合，而且是使学生置身于真实的情境中，一边完成实验一边展开有效的数学学习，真正实现思、创、行的有机统一，架设“做思共生”的数学课堂创新格局。

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