实验教学在初中数学中的应用

明文娟

【摘 要】随着科技的发展，实验教学逐步应用于初中数学课堂中。它可以培养学生的动手操作能力、团结协作能力、推理归纳能力，有助于学生思维的开发，将课堂还给学生。

【关键词】初中数学;实验教学;能力;应用

实验教学是为了帮助学生建构某种数学理论，或检验某个数学猜想，或解决某类数学问题，借助于一定的技术手段或实践操作，通过对实验素材进行实际操作来理解、解释或建构数学的学习活动。根据2011年版的《义务教育数学课程标准（2011）》里的指导思想，我们的数学教学不仅仅是注重知识的传授，更注重知识的形成，关注学生学习的过程、方法和情感。在数学实验教学的过程中，学生可以通过观察、尝试、归纳、抽象、猜想、实验、论证，经历知识的生成、发展、重构、提升的过程，感受生活知识与数学知识之间的紧密联系，获得数学活动经验和数学思考经验。通过演示实验和操作实验，激发学生的思维灵感，记录学生思维的过程，展示学生思维的结果，完善学生的思维品质。通过数学抽象、推理论证，关注学生的数学抽象、逻辑推理、直观想象、数学运算等数学能力，提升学生的数学素养。

一、初中数学实验教学的现状

初中老师受升学和考核制度的压力，平日里的课堂教学总是想尽一切办法把更多知识传授给学生，急功尽利，满堂灌，还要把知识拓展延伸，搞题海战术，总认为讲了做了学生就能听懂、记住、会做，自己心里就平衡了，否则就放心不下。在这种教育方式下数学课上学生基本都在静静的听，师生互动、生生互动很少，课堂上以老师讲授为主，学生缺乏自主学习的兴趣和能力，忽视了课堂教学中学生的主体地位。

数学实验活动设计简单、模式化。一些老师为了应付公开课，在课堂上设计了实验、动手操作、分组合作讨论，但缺乏有效组织，出现问题时束手无策，不能及时引导。这样的课堂看似热闹，事实上学生始终停留于实验活动的表层，不能在实验活动中获得系统的知识，也不利于能力的提高，不能发展任何真正的数学思维。

二、实验教学的重要性

（一）数学实验是培养学生核心素养的有效途径

学生的核心素养是通过数学学习所表现出来的思考方式和解决问题的能力，而数学实验可以通过观察、操作、合作实践等活动提高学生的数学核心素养。由于数学实验有操作性和实践性，注重实测与直观，所以学生在活动过程中有从具体到抽象、从感性到理性的体验，通过实验将实际问题数学化，并根据问题来建立数学模型，从而解决问题。不仅能让学生主动建构数学知识，而且能激发学生的求知欲和好奇心，培养学生的学习兴趣，提升学生的创新思维。

（二）数学实验是实现“再创造”的有效途径

“再创造”思想的核心就是数学过程再现，它颠覆了传统的学习模式，让学生学习“活动”的数学。让学生体验数学的发现过程，在教师的指导下实现对数学的“再创造”，从而学会数学思维的方法，掌握知识规律，培养理性思考的习惯。

三、数学课堂中如何开展实验教学

在数学实验教学中，我们推崇以学生为中心的探究式实验教学。因此，课堂组织形式应以开放式为主，只有将实验过程全方位开放，让每个学生全程参与实验，才能培养学生的思维能力、实验能力、观察能力，提高学生的科学素养，帮助学生掌握相应的数学知识。在整个课堂中，学生亲历了观察、实验、交流、分享等系列探究活动，从中体验了学习数学的乐趣，提高了学生的数学素养，实现了学玩结合，动中做数学。

（一）制作学具、教具进行实验教学

利用制作模型进行实验教学是最形象直观的，同时也符合初中生的年龄特征。

例如笔者在教学“勾股定理”时可以让学生事先准备好4个全等的直角三角形，利用这4个三角形拼成一个大正方形，用它们面积的不同表示方法推导出勾股定理。学生在课堂上分组操作、讨论得出结论，课堂氛围相当好，学生相互交流拼法、推理过程，得出了不同的推导方法。

又如在教授“用频率估计概率”时，笔者设计了用抛黄豆的方式估计巢湖的面积。学生通过实验数据计算巢湖的面积，再与实际面积相比较发现出入不大，让学生切实体会到用频率估计概率的可行性，为此类题目的计算提供了依据。

再如在教授“测量旗杆的长度”时，将学生分成若干小组，自行准备测量的工具，鼓励用多种方法进行测量，在晴朗的上午让他们去操场进行测量，并将所用方案抽象出数学模型、画出数学图形，利用测量数据进行计算。学生在操作中既应用所学知识解决了实际问题，又在数学活动中培养了团结协作的能力。在实验操作中学生不但要观察、分析、比较，还要进行抽象、概括，从中发展思维。

教材中需要制作学具和教具的课程还有许多，如：三角形的三边关系、轴对称、线段垂直平分线以及角平分线的性质及判定、等腰三角形的性质……

学生思维的发展离不开具体事物的支持，离不开直观形象和动手操作。教学实践也证明，动手实验操作能促进思维的活动，动作的内化。因此让学生在动手操作中做数学，可以有效地促进认知的发展、能力的提高。让学生参与计算公式的推导，不仅让学生理解计算公式的来龙去脉，还能激发探究兴趣，认识解决一类数学问题的规律。

（二）利用多媒体技术辅助实验教学

近些年，随着计算机技术的发展和普及，多媒体技术开始在教育教学中得到广泛的应用。在初中数学教学中，一般的问题都需要探究才能得到答案，解题的方法有时候也不止一种，但是学生在解答的时候由于受到传统教学观念的影响和教育环境的制约导致解题思路受到限制，学生的参与性、创新性和探究性受到抑制，嚴重影响到教育教学的质量。为此，在教学大环境的改善下，数学教师应该充分地利用多媒体技术，构建数学立体思维，创设一定的数学实验，以此激发学生的学习热情和探究能力。在数学实验中，多媒体是最好的教学媒介，它可以直观形象地把教学的过程、实验的步骤和结论完完全全地呈献给学生，让学生通过视觉和听觉了解整个数学实验的过程。

例如在教授“a与二次函数形状的关系”时，笔者利用几何画板通过改变a的大小得到的不同函数图象，它们之间的差异让学生一目了然，迅速得出结论，这样省去了许多重复的画图时间。

又如在教授“圆心角、弧、弦、弦心距”之间的关系时，如果单纯地让学生去想象是比较困难的，假如教师能够充分地利用计算机，利用动态的图像展示这个过程，学生就会很清晰地了解问题的答案，并且印象深刻。为此笔者利用flash制作动画，通过旋转让学生直观地感受到它们之间的关系。

同样在一些习题中也需要借助多媒体技术才能较直观的解决问题。例如：

如图，Rt△ABC中，AB⊥BC，AB=6，BC=4，P是△ABC内部的一个动点，且满足∠PAB=∠PBC，则线段CP长的最小值是多少？

本题如果单凭想象只有少数学生能够完成，如果制作几何画板通过拉动点P，观察得出点P的运动轨迹（如上图），对大多數学生来说要直观得多。

（三）通过导学案进行探索发现型实验教学

这类实验教学往往需要学生经历探究、猜想、验证的过程，很多时候笔者是借助导学案完成这一实验教学的。

例如：在教授“多边形的内角和”时笔者事先制作导学案，将多边形以表格的形式呈现出来，学生通过分割、转化、从特殊到一般，推理得出多边形的内角和公式，并鼓励他们用不同的方法进行分割，拓展他们的思维。

又如在教授“幂的运算”时也是通过大量的同类计算推导出最终的结论。

探索发现型实验教学，既能将验证型的实验继续深入，又能将操作思考型的实验教学的效果移植到实验结论的应用上，还能在模拟实验的基础上进一步探究。这种实验教学通常从某种数学原理出发，又回到这一数学原理。实验教学的最终目的是使学生在应用这一原理时，认识数学本质，通过“探索发现”达到“建构”数学知识结构的目的。

四、初中数学实验教学的意义

初中数学实验教学符合初中生的年龄特征，大多数小学生学习数学轻而易举，但进入初中后，学生的已有经验明显缺乏，所以在初中数学课堂教学中恰当地引入数学实验，能帮助学生从形象思维向抽象逻辑思维过渡，从而完善学生的认知结构，提高学生的数学素养。

（一）培养学生的自主思考能力

实验教学的开展，能够培养学生主动学习的意识，提高自主思考的能力，成为课堂的主导者，去深入的思考研究。在初中数学教学过程中巧妙的运用数学实验可以指引学生去发现问题、产生疑问、寻求答案并最终自己解决难题，能够有效地推动学生更加全面的发展。

（二）深化素质教育及创新教育的需要

数学实验的过程是探究学习的过程，以数学实验为背景，让学生相互讨论，互助互教。初中数学实验教学更能培养学生可持续发展的能力。数学实验教学，可激发学生的数学学习兴趣，可调动学生全员参与，培养学生的协作精神。

【参考文献】

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