计算机辅助高中数学实验的探索

李学军

【摘要】随着计算机技术在数学教学中的广泛应用，数学实验在教学中的作用也日益突出.这需要我们加深对数学教学和技术的探索与实践，将计算机辅助教学与传统教学手段有机结合，有效发挥数学实验在高中数学教学中的作用，切实提高高中数学教学水平.

【关键词】计算机；辅助教学；数学实验；教学效果

计算机信息技术奠定了当今科技变革的基础，近几年它逐渐渗透到经济、文化、政治的各个领域中.计算机辅助数学实验教学应用在高中数学课堂教学中，充分利用计算机的可操作与灵活性，通过学生主动地体验实验，较好地改变了学生的学习方式和我们的授课形式，体现出了计算机辅助教学的良好优点.

一、计算机辅助高中数学实验的意义

开展数学实验的目标是从实际问题着手，借助计算机与相关软件，学生通过实验，通过教师和学生的互动设计与亲身体验，利用实验的手段，采用归纳的方法，帮助学生从实验中学习、研究和认知数学规律，学习数学知识，进而研究数学，掌握数学思想和数学技能.

新的《高中数学课程标准》中对此提出要求：“高中数学教学应当鼓励利用计算机信息技术呈现常规教学中较难演示与表达的教学内容，应当加强数学教学与计算机技术的整合，提倡多开展数学探究等学习活动.”在高中数学教学中利用计算机辅助高中数学实验，其意义不只是使学生掌握基础的数学知识，更重要的是可以借此激发学生学习数学的愿望，提升数学课程的教学质量，从而促进学生创新思维和数学应用能力的培养.

二、基于计算机辅助高中数学实验教学的特点

高中数学实验教学是根据国家课程标准中关于中学阶段的学生的知识结构与教师教学手段的脉络通过创设相关问题情境，然后利用开展实验的方式增加教学中的辅助环节.计算机辅助高中数学实验教学主要是通过引进计算机信息技术引导学生运用现代信息技术，对实验作出猜想，然后作出实验过程验证与结论的证明.计算机辅助高中数学实验教学具有以下几个特点：

（一）问题情境性

利用计算机信息技术开展的数学实验教学可以将数与形融合整理，提供丰富充满动感的演示画面，非常生动与形象地展现出一个缤纷绚烂的数学世界.这种教学方式弥补了常规教学手段在感官表达与情景设置等方面的不足，利用这个特点可处理常规教学方式较难处理的问题，为学会设计出更直观的情景印象，为我们在教学时突破与化解教学重难点，提高教学质量和教学效果提供了一种先进有效的教学手段.

（二）信息丰富性

计算机作为一种多媒体信息的载体，具有丰富的容量、快捷的速度、良好的效果等诸多的优势，在教学中充分利用计算机上述优势可以高效快捷地解决平常我们用纸和笔较难表达与演算的函数性质、向量变化规律、圆等图形关系、方程求解等数学问题.通过计算机向学生演示实验过程，可以让学生从错综复杂的实验中寻找与总结出课程知识的实质，发现数学知识中存在的数与形、繁与易之间的关系，帮助学生全面深入地理解数学概念和数学问题的内涵.

（三）主体能动性

计算机辅助数学实验教学更好地体现了以学生为主体，教师充当辅导员的教学模式.教师通过精心地准备和适时恰当地指导，引导学生利用计算机信息技术在实验中进行自主探索.学生通过亲身操作与实践，在数字化的学习情境中进行数学实验.通过基于计算信息技术的数学实验教学解决常规课程教学中遇到的数学问题，从而促进学生对教材章节中的相关概念、定理等知识的理解与掌握，促进学生运用数学知识解决实际问题能力的培养.

（四）探索实践性

探索性实验是由我们设计或者由我们引导学生提出实验课题，然后我们为学生提供实验器材，提出相关的实验标准，让学生自主或以小组合作形式拟定实验步骤，然后进行实验观察与研究，最终对拟定的实验步骤与结果进行验证的过程.由于探索性实验的结果是未知的，学生在自主实验与探索过程中能够保持较高的探究兴趣和刻苦钻研的毅力.也正因为这样，探索性实验要比一般的演示性实验和阐述性实验更加复杂和具有较高的难度系数.这需要我们在实验时适当地引导学生发现实验需要的条件、正确处理分析数据、仔细分析实验误差等.

三、计算机辅助高中数学实验的作用

（一）有利于学生学习方式的转变

在“计算机辅助数学实验”活动中，计算机为学生提供了探究学习的平台.我们可以实际实验问题，组织学生开展小组讨论，引导学生边讨论边合作地进行实验.这样我们就变成了学生学习的引导者和参与者，学生则通过实验操作和探究合作，由以往的被动学习转变为主动学习，学生对数学知识的印象比以往的死记硬背更为深刻，特别是数学知识的认识和理解能力得到显著提高.

（二）有利于学生个性品质的培养

我国的传统的应试教育较为强调学生求同思维的培养，却缺乏对学生求异思维的培养.《高中数学课程标准》指出：数学教学活动要为学生提供素质全面发展的基础，关注学生个性的发展；要注重学生个性思维的培养，注重学生创新思维与能力的培养.在计算机辅助数学实验中，我们通过鼓励学生自主探索，为学生提供了亲身参与、自主实践、鼓励创新的学习环境，鼓励学生发现问题、研究问题，有利于学生创造个性的发展.

四、计算机辅助高中数学实验教学现状

由于计算机辅助数学实验教学是最近几年才出现的课题，以往的教学中较少涉及这方面的内容.有的学校突然要求学生在教师的指导下进行数学实验，学生由于知识体系的欠缺，就较难设计完整的实验方案，实验过程中也很难发现问题，达不到预期的实验设计目标，由此导致学生在实验中经常表现出不知所措，造成学生在实验中遭遇挫折后容易产生挫败感.

由于计算机辅助数学实验教学对实验条件有较高的技术要求，有的学校在专业的数学实验室的建设上不到位，开展起数学实验教学困难重重.再加上现今的高中数学教材中实验内容还是相对较少，而部分数学教师对数学实验教学的现实意义存在认识不足，观念还停留在类似于以往的动手操作实验上，缺乏对数学课程内容进行主动研究和进一步挖掘的意识.

五、完善计算机辅助高中数学实验的几点建议

（一）实验设计应该考虑学生的知识结构

计算机辅助高中数学实验的数学事实比较客观.这种比较主观的实践方式主要体现在学生选择的认识主体与学生认识的主观风格上.计算机辅助高中数学实验的这种特点可以使数学概念适时建立在现实的背景上，有利于学生的理解和记忆.

因此，我们在实验时所选的实验素材，应当考虑到学生的知识结构，又要突出实验的基本特征，尽量在推导和变换中保持数学知识的本质，激起学生发现数学知识的规律的愿望.例如，我在进行几何实验教学时，把入手点放在使学生学会独立地提取和收集信息，充分应用计算机软件动态演示功能，让学生认知几何画板的特征，将抽象的几何图形通过计算机演示变得动感和形象，这样更有利于几何精髓的教学，培养学生自主探究的学习能力.

（二）实验操作应体现以学生为本的原则

计算机辅助数学实验教学时，我们应当体现“以学生为本”的原则，发挥学生的主体地位和作用，着重培养学生的数学思维.让学生在计算机信息技术的辅助下，更快地学习新知识，理解教学重难点，更快地搭建学生自己的知识结构，形成独有的数学思维方式.

同时，我们还必须注意，应当在课前简短地让学生进行相关实验软件的学习，尽量不要把数学实验课误解为计算机软件学习课，使学生在课程进行时较为熟练地操作和探究.这要求我们在日常教学中经常借助公开课等时间使用数学教学软件进行软件的现场操作，让学生逐渐掌握软件的功能，学会操作实验器材.

（三）加强实验中师生间的讨论与交流

把实验与交流结合起来体现了数学知识的形成过程.加强实验中师生之间的讨论与交流，这是计算机辅助数学实验教学不可或缺的环节，也是培养师生之间合作意识的重要环节.因此，我们在教学中应当自始至终注意不断与学生进行情感交流.当学生讨论与交流的时候，我们可以当个旁观者适时地帮助学生理清实验过程的数学思维，鼓励学生把自己的数学思维活动进行整理，然后清晰地表达出来.同时鼓励学生主动探究、主动参与，鼓励他们积极地向我们询问，进而掌握实验中的教学反馈，进一步强化实验效果.

六、结论与反思

实践证明，通过计算机辅助高中数学实验，有利于学生学习方式的转变.然而，计算机辅助高中数学实验的应用过程中又存在一些学校实验条件和教师教学观念的问题.这需要高中数学教师将计算机辅助教学与传统教学手段有机结合，有效发挥数学实验在高中数学教学中的作用，切实提高高中数学教学水平.

【参考文献】

[1]刘景升.数学实验教学的价值探讨[J].数学通报，2010（10）.

[2]王春雨.数学实验教学的探索与研究[J].数学教育学报，2009（12）.

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