数学实验 促进小学数学知行合一

刘晓亮

随着素质教育和新课标逐步落实，对小学生综合素质的培养已经成为当前新的教育要求。对小学数学这门课程来说，为了更好地培养学生的综合素养，实验教学成为小学数学课堂教学中不可或缺的一部分。数学实验的开展能够促进小学数学知行合一，让学生充分了解书本上的理论知识在现实生活中的应用。因此，为了让小学生更好地掌握理论知识，小学数学教师应该结合课程内容需要来适时地开展数学实验教学，让学生可以自己动手实践去探索数学规律，发现数学之美。本文探讨了开展数学实验教学的重要作用，并提出有效策略，以真正做到知行合一。

一、小学数学实验教学的重要作用

（一）借助数学实验培养学生的数学思维

在目前国家政策和教育行业发展背景下，小学数学教师要注重对小学生数学思维的培养，这符合素质教育对学生培养的要求，能够提高学生的数学水平和自我学习能力，对学生在当前和未来的学习都有着非常重要的影响。为了更好地培养学生的数学思维，小学数学教师可以借助开展数学实验的方式。数学实验由于其自身更加形象直观、动手操作性强、需要知识多维融合的特点，使小学生可以对数学各个知识内容都有更深刻的理解。在小学数学课堂上开展数学实验，有利于培养学生的自我思考能力和动手操作能力，教师可以在提出问题之后让学生去思考，设计实验来验证自己思考的结果，并与书本上的结论进行对比，从而使学生更轻松地理解知识点，而不再去死记硬背知识。比如，在讲解平面四边形、三角形、圆柱、圆锥等概念的时候，教师就可以借助数学实验的方式，让学生对课本上提到的概念、定理等內容有更进一步的理解，促进小学生数学思维和逻辑思维的培养。

（二）利用数学实验，提高学生的数学学习兴趣

兴趣是最好的老师，对学习来说也是如此。学生如果能够从数学科目学习中感受到乐趣，必然有助于学生学习能力和学习成绩的提高。小学数学教师利用数学实验开展课堂教学，能够增加数学课堂的趣味性，让学生对数学课堂充满兴趣。小学生正处于活泼好动的年龄段，数学实验正好可以锻炼学生的动手能力，让学生真正融入数学课堂，提高数学课堂教学效果。因此，小学数学教师要善于利用数学实验，借助数学实验提高学生对数学学习的兴趣。同时，小学数学教师还可以根据学生的反馈情况来不断改进数学实验方式。

二、小学数学实验实施的有效策略

（一）对数学概念的理解性实验

小学生年龄尚小，思维能力尚未发育到最佳状态，新概念和新定理的理解对小学生来说尤为困难。为了让小学生更好地理解新的概念和定理，小学数学教师可以根据学生的认知能力和认知习惯，借助数学实验的方式，将学生从已知概念引入到新的未知概念，这样学生能够更加轻松地理解新概念，同时能够将相关的知识内容串联起来，形成完整的知识框架。

例如，在讲解“圆柱与圆锥”相关内容的时候，学生必须了解的概念就是“体积”，这个概念是学生之前不曾接触到的，这时，小学数学教师就可以设计一个用器具装东西的实验，让学生更好地理解什么叫体积。

首先，教师将沙子倒入事先准备好的器具中，再将器具中的沙子全部倒在一起，不与其他物品掺杂。其次，教师在器具中放置石头、木块等物品，将之前倒出来的沙子装入器具。这时，能够很显然地发现，很多沙子无法倒入器具中。针对这一现象，教师可以组织学生进行交流讨论，这时学生已经对器具能够装的沙子的“量”有了认知，但是对“体积”这一概念还没有具体认知，更多的是理解了抽象的概念。

在这一实验的基础之上，教师可以再设计一个实验，这个实验与小学语文中提到的“乌鸦喝水”的故事有相似之处。学生在器具中倒满水，然后参照“乌鸦喝水”的故事，在器具里放入一块石头，这时水会溢出来。显然，这是因为加入的石头占据了器具的一部分空间。通过这两个实验，学生应该对“体积”的概念有了一定的了解，即“物体所占的空间”。在上述两个实验中，数学教师并没有直接向学生解释“体积”的含义，而是指导学生实际参与实验过程，让学生逐步形成认知。在这一过程中，学生会充分发挥自身的思考能力，更好地去理解实验所要传达的知识点。

由此看到，数学实验可以很好地帮助学生掌握相对难以理解的新概念和新定理，激发学生主动思考的潜能，有助于促进小学数学知行合一教育理念的落实。

（二）积极开展探索式实验，构建数学知识体系

小学生年龄较小，对外界的好奇心较为强烈，对未知的事物也充满了探索精神。传统的教学模式很难调动学生的学习热情，因此，小学数学教师应积极转变思维，努力将书本知识与生活实践相结合，积极开展探索式实验，让学生更多地去思考和探索，学生也可以在这一过程中感受到更多的学习乐趣，真正做到“会学”“会用”，达到知行合一的境界，这样也能充分展现数学的价值与魅力。

例如，在教学“周长”和“面积”相关内容时，教师可以合理地设置数学实验，让学生深刻理解“周长”和“面积”的概念，同时清楚地知道如何计算。课程开始之前，教师将学生分组，要求每组学生制作一些边长是1厘米的小正方形，并根据自己的喜好将正方形拼接成长方形。实验完成之后，每个小组分别展示成果。可以发现，每个小组的想法不尽相同，有的小组利用12个小正方形制作成宽度为3厘米，长度为4厘米的长方形，有的小组同样利用12个小正方形，却制作成了宽度为2厘米，长度为6厘米的长方形，还有的小组选择10个小正方形，制作成了宽度为2厘米，长度为5厘米的长方形。

结合各个小组的成果，教师可以让学生根据小正方形的数量对长方形的周长和面积进行分析，进而探究长方形的周长、面积与长方形的长和宽之间的关系。在学生思考和小组讨论之后，教师提出问题：“长方形的周长和面积如何计算呢？”让学生分享自己的思考成果，进而成功得出长方形周长和面积计算公式，这样，学生就能够掌握长方形的周长和面积计算方法。同样，教师可以让学生将小正方形拼接成大正方形，总结正方形的周长和面积计算公式。在得出长方形、正方形的周长和面积计算公式之后，教师引导学生进行对比分析，进而得出矩形的周长和面积计算公式。

探索式的数学实验让学生在实验中去探索知识，充分思考，学生的实践能力、综合分析能力、团队合作能力都有了不同程度的提高，能够促进学生成长，真正做到知行合一。

（三）开展验证性实验，进一步探索理论知识

受传统教育观念和应试教育氛围的影响，在很长的一段时间内，教师都是作为课堂的主动方，积极地向学生传递知识内容，学生作为被动方，只能被动地接受知识的灌输，却很少对知识进行思考，认为教师讲的都是正确的。随着素质教育和新课改的实施，学生综合素养和求知精神的培养已经成为学校教育非常重要的一部分内容，为了更好地培养学生的求知欲，小学数学教师可以开展验证性实验，促使学生主动探究。比如，在课堂上，教师可以引导学生对知识进行发散猜测，再利用验证性实验进行思考、分析和加工，从而更好地掌握课堂所学。

例如，在讲解“倍数”相关内容时，教师可以通过一系列的数字观察，引导学生了解“2的倍数”特征，即偶数都是2的倍数。同样的方法，可以快速得到“5的倍数”特征，即个位数是0或5的数字都是5的倍数。在了解“2”和“5”的倍数特征后，再来研究“3”的倍数特征。这时，教师可以让学生根据“2”和“5”的倍数特点来猜测“3”的倍数特征，学生会猜测奇数是3的倍数或者个位是3或者3的倍数的数字是3的倍数。教师不应直接评判学生的猜测正确与否，而是让学生根据自己的猜测写出几组数字进行验证，看看自己总结的“3”的倍数特征是否正确。

对于猜测奇数是3的倍数的学生可以发现，7、11都是奇数，但不是3的倍数，很显然这个猜测是错误的。猜测个位是3或者3的倍数的数字是3的倍数的学生也可以很快举出反面例子，如13、16、19等都不是3的倍数，所以这个猜测也是错误的。通过这些简单的验证就可以发现“3”的倍数特征似乎与“2”和“5”的倍数特征有所不同，这时教师要引导学生转变思路，先写出是“3”的倍数的数字，再归纳规律特征。学生可以很快举出是“3”的倍数的数字，如“63”“36”“27”“72”“33”“135”“531”

“1089”“8091”“1890”等，通过这些有明显特点的数字引导学生猜测“3”的倍数特征是否与各个数位上的数字之和有关系，如“63”“36”；“27”“72”；“1089”“8091”“1890”等。教师可以让学生继续举例去对特点进行验证，进而发现一个数字所有位数上的数字之和如果是“3”的倍数，那么这个数就是“3”的倍数。

这一验证性实验能够充分调动学生参与课堂教学的积极性，学生乐于分析问题、善于总结问题，学会“猜想和验证”这个重要的学习方法，不断探索、不屈服权威的学习态度让学生在课堂上充分感受到数学学习的快乐。

（四）开展实操实验，提高学生知行合一的能力

数学是一门基础的应用性学科，与我们日常生活的联系也最为紧密。为了让学生更好地理解课本上的理论知识，并能够将课本上的理论知识运用到实际生活中，解决生活中常见的问题，提高学生知行合一的能力，小学数学教师应该积极开展一些实操性实验，也就是生活类实验，将日常生活中常见的问题融入数学实验中，让学生从生活的角度去理解数学的价值，进而提高学生的数学能力与核心素养。

例如，在讲解“测量”这节内容时，本课涉及需要测量哪些方面的内容以及如何开展测量等理论性的知识，对于二年级的小学生来说，这些理论知识他们可能并不能充分理解，也不知道如何真正地发挥测量的作用。这时，小学数学教师可以充分利用校园现有条件来开展实操性实验教学，让学生就学校的绿化面积这一实际问题进行测量。

首先，教师可以为学生提供卷尺、长绳等测量工具，带领学生走出教室，走向校园，进行实地测量。其次，将班级学生进行分组，让每个小组进行充分思考和交流，确定好需要测量的范围。最后，为每个小组分配任务，并进行求和汇总。比如，在测量学校花園的时候，花园虽然为长方形，但是花园的中间位置却是空荡荡的，没有种植任何植物，这时如何精准测量出学校花园的绿化面积就显得非常重要。有的小组认为应先测量花园的长度和宽度，再测量中间空地的长度和宽度，分别计算出两者的面积，两者面积之差即为花园的绿化面积。也有的小组认为，直接测量花园和中间空地的长度和宽度，求出花园绿化部分的长度和宽度，长度和宽度之积就是花园绿化的面积。除此之外，小学数学教师还可以让学生利用家中现有的测量工具对身边常见的事物进行测量，树立基本的度量概念，如家人的身高、体重、铅笔的长度、课本的高度等。

这些实操性的实验可以让学生利用理论知识对日常生活中常见的一些现象进行探索和解答，真正让数学课本知识融入生活，提高学生分析实际问题和解决实际问题的能力，让学生做到知行合一。

（五）合理准备实验器材，满足数学实验需求

工欲善其事必先利其器，上文已经分析了诸多提高数学实验效果的策略，但是如果没有充分的实验器材作为支撑，是无法开展数学实验的，也达不到应有的效果和目的。

在小学数学实验教学开展过程中，肯定需要大量的实验器材，充足的实验器材是保证小学数学实验顺利开展的重要前提。不同于初中和高中，也区别于物理、化学等学科，一般来说，小学缺乏专门的用于存放数学实验器材和开展数学实验教学的实验室，所以为了更好地开展数学实验教学，小学数学教师要积极主动地去收集开展数学实验所需的器材。当然，在准备实验器材的时候，小学数学教师应尽可能地考虑到实用性、简易性以及获取性，以便获取实验器材。另外，小学数学教师也可以自己动手制作一些实验器材，用于课堂实验教学。网络上也经常看见教师利用自己制作的实验器材进行实验教学，展示实验现象。在收集和准备实验器材的过程中，小学数学教师要尽可能地考虑到小学生这个群体的特殊性，提高实验器材的安全性和趣味性，让学生在安全、有趣的环境中进行数学实验。

三、结语

综上所述，数学是一门与日常生活联系非常紧密的学科，对学生的综合素质要求相对较高。为了更好地开展数学教学，落实素质教育的要求，不少学校积极利用数学实验进行课堂教学，这样既可以培养学生独立思考和分析能力，又可以真正做到知行合一，让学生将书本上的理论知识与生活中的实际问题相结合，利用学到的知识来解决实际生活中的问题，体现数学的魅力，让学生爱上数学。