例谈初中数学课堂中实施“数学实验”的研究价值

裴涛

【摘 要】数学实验不但可以改变传统的教学方式，而且能使数学探究活动变得丰富多彩、灵活多样。数学实验课程的开设，不但有利于培养学生的主体意识，激发学生的探究兴趣，而且还能改变学生的学习方式，拓展问题研究的空间，真正做到富有创造性地学习数学，还能帮助学生构建知识体系，亲身体验数学知识发生、发展的过程;有利于培养学生创新意识和应用能力，能够真正有效地提高学生的核心素养。

【关键词】初中数学实验;探究兴趣;学习方式;感知知识;创新意识和应用能力

新课标中明确提出“数学教学活动，特别是课堂教学应激发学生兴趣，调动学生的积极性，引发学生的数学思考，鼓励学生的创造性思维;学生学习应当是一个生动活泼、主动且富有个性的活动。”由此可体会出初中数学课堂中实施“数学实验”的重要性，“数学实验”让学生的数学学习从做题走向了探究问题。而在苏科版初中数学教材中专门设置了一些引导学生“做”数学的栏目，如：“数学实验室”“数学活动”“课题学习”“数学实践活动”等。那么数学实验在初中数学教学中到底具有哪些价值呢？下面笔者将结合教学实践中的一些具体案例及新课程标准进行探究：

一、借助数学实验，激发学生的探究兴趣

托尔斯泰曾经说过：“成功的教学所需的不是强制，而是激发学生学习的兴趣。”数学实验对初中学生来说是新鲜的，所以用数学实验创设问题情境，更能吸引学生的眼球。而此时数学实验的选择来自学生熟悉的现实背景及已有的生活经验，这样的实验背景是熟悉的、问题是真实的，更能激发学生探究数学问题的兴趣。

【案例1】在学习苏科版《数学》七年级上册“3.3代数式的值”时，课本上有一个用火柴棒搭小鱼然后找规律的活动，很多老师直接让学生看图回答，并没有为他们呈现拼搭的过程。虽然这道题的结论，部分学生通过逻辑推理基本能得到，但印象不够深刻，对于一些基础薄弱的学生来说，理解起来有一定的难度。基于这个原因，笔者在设计这节课时，事先让每个小组的学生准备了一盒火柴，并告诉他们“这节课咱们来做一个用火柴棒搭小鱼的数学实验。”学生们都觉得很新鲜，纷纷加入到搭火柴棒找规律的活动中，课堂气氛非常活跃，反馈效果也很好，学生们对结论记得很清楚。因此，在日常教学中，教师要善于利用贴近学生生活的数学实验，激发学生的学习兴趣，让学生能积极主动地接受新知识，同时，也能给学生带来更多成功的喜悦。

二、借助数学实验，促进学生学习方式的转变

新课改的重点之一就是促进学生学习方式的转变，提倡自主学习、合作学习、探究学习。要改变传统教学中机械、死记硬背、过于强调接受的状况，让学生通过亲身体验探究新知识，并做出总结归纳，在获得知识的同时提高能力。

【案例2】在学习苏科版《数学》八年级上册“3.1勾股定理”时，大部分教师都是直接让学生通过看图进行计算，然后讲解勾股定理，学生被迫接受新知识，而这种学习方式的缺点在于：部分基础薄弱的学生记不牢、用不熟，更谈不上理解。基于此，本人设计了一堂“探索勾股定理”的实验课。

首先，将班级学生分成10个小组，运用全等三角形的知识及割补图形的方法，合作完成4张方格纸中正方形ABCD的面积，并将数据整理在表格中，然后探索正方形的面积与直角三角形三边长之间的关系，感受数形结合的思想。最后，在计算4组图形面积的基础上，猜想直角三角形三边之间的关系，并通过构造图形加以验证，归纳得出勾股定理。

学生通过自己动手实验探究，发现直角三角形的三边关系（勾股定理），感受数形结合的思想，经历了“观察猜想—归纳—验证”的发现过程。

转变学生数学学习的方式在数学教学中有着重要的现实意义，不仅能充分调动学生的主动性，还能使学生的数学知识、技能和创新思维得到发展，从而让学生积极学好数学，用好数学。

三、借助数学实验，帮助学生感知数学知识的形成过程

新课标要求教师在进行数学知识的教学时，应注重知识的“生长点”和“延伸点”，在设计一些新知识的学习活动时，可以展现“知识背景—知识形成—揭示联系”的过程。在平时的教学中，教师要帮助学生构建知识体系，注重学生获得知识的过程，亲身体验数学知识发生、发展的过程。

【案例3】在学习苏科版《数学》八年级下册“10.2分式的基本性质”时，笔者设计了“用糖水实验探索分式的性质”的数学实验：

首先，学生合作完成加糖、加水的实验，让学生感受糖水的甜度变化，然后通过合作交流从实验中抽象出数学式子，然后分小组进行汇报展示，使学生感受其中的不等关系。

其次，以糖水甜度为背景，由浅入深、由表及里、由现象到本质、由具体到抽象的再现分式的基本性质与“等比定理”。

数学结论固然重要，但如果不经历多样化的思维过程和认知方式，不经历一系列的质疑、判断、论争和比较，就难以获得正确的结论，更谈不上真正的理解和巩固了。

四、借助数学实验，提高学生的创新意识和应用能力

培养创新意识和应用能力是现代数学教学的重要任务。传统的接受式学习缺乏对学生创新能力的培养，而数学实验形式多样，以学生主动参与为主，体现学生的主体地位，同时，学生在动手操作的过程中，通过观察、思考、归纳得出猜想和规律，这些都表明，数学实验启发了学生的创造性，培养了他们的实践能力。

【案例4】学习完苏科版《数学》九年级下册“7.6用锐角三角函数解决问题”后，笔者设计了数学实验“测量校园旗杆的高度”，进一步加深了学生对相似三角形、锐角三角函数等相关知识的理解。

首先，让学生通过观察、估计、求平均值等活动，估计学校旗杆的高度。

其次，让每個学生先独立设计测量方案，然后分小组讨论优化测量方案，通过比较各种方案的优点和不足，优选测量工具，改进测量方案，使测量更精确。

最后，进行户外分组实践操作、集中展示汇报等环节，让每个学生全程参与实验过程。学生们借用光线、标杆和测角仪等，用所学的相似三角形、锐角三角函数等知识，顺利求出了旗杆的高度，从而把各式各样测量旗杆高度的试题，变成了自己的原创设计和主动探究。

每种方案都需要在实践操作的基础上回归理性的计算，将动手操作与动脑思考有机结合。这样不仅丰富了学生的数学活动经验，还增强了动手实践的能力，从而对提高学生的创新意识和应用能力具有促进作用。

“凡是给人以成功的乐趣的脑力劳动，总会收到发展学生能力的结果。”数学实验不但可以改变传统的教学方式，而且还使数学探究活动变得丰富多彩、灵活多样。数学实验课程的开设，不但有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的主体意识，而且还改变了学生学习方式，拓展了问题研究的空间，真正做到了富有创造性地学习数学，有利于培养学生创新意识和研究能力，真正有效地提高了学生的核心素养。

【参考文献】

[1]史宁中.义务教育数学课程标准（2011版）解读[M].北京：北京师范大学出版社，2012

[2]董林伟，孙朝仁.初中数学实验的理论与实践研究[J].数学教育学报，2014年（06）

[3]孙立博，赵九松.浅谈中学数学实验[J].数学通讯，2005（09）

[4]陈奕，梁填，陈洁静，等.数学实验综述[J].科教导刊，2014（05）