基于信息技术条件的高中数学实验教学研究

杨利平

（广东梅县东山中学 广东梅州 514011）

相对其他学科，数学学科具有抽象性的特点，数学语言主要由多种形式符号构成，包含大量公式、定理、概念等内容，不仅增加教学难度，还无法保证学生真正理解知识并能灵活运用。对此需要高中教师借助信息技术，根据教学具体安排，开展多种形式实验教学，合理融入课堂教学各个环节，促使每个学生都能主动加入课堂实验，解决传统教学存在的弊端。

一、开展数学实验教学的意义

数学作为一项基础性学科，能够充分体现学生的综合能力，长久以来被人们所重视，但由于受到应试教育的影响，导致数学教学过程中教师比较注重理论教学，多以定义、证明、推论为核心，讲解大量关于理论性知识，让学生反复进行习题练习。此种教学模式虽然在一定程度上加深学生记忆，细化数学知识，有利于教学工作顺利开展，但无法帮助学生真正理解定义和数学符号，只会按照教师所讲解方法进行运用，难以发现学习的乐趣，增加学习难度。曾有数学家指出：数学包括两个侧面，一方面为系统的演绎科学，另一种为实验性的归纳科学。由此可见，开展数学学习过程中，需要借助相关实验进行探究性学习。其中数学实验教学指：根据教学内容，进行合理的数学实验，教师积极引导学生参与这一环节，使其展开自主交流和探讨，之后提出问题、做出假设、验证假设。并且与化学和物理实验相比，数学实验不仅需要动手操作，还要动脑思考，利用大量数学知识，验证数学知识，可以显著提升学生实践能力、思维能力、合作能力[1]。

二、信息技术对高中数学实验教学的帮助

（一）改变学生学习态度

现阶段，随着新课改的落实，教育部门采取多种措施改变教师“一言堂”的现状，调整学生学习态度，从被动听转变成主动做，积极与教师进行互动，学会利用最适合自己的方法获取知识，发现数学学习的乐趣。开展数学实验教学可以为学生提供良好的学习氛围，保证教学的有效性。而若想激发学生参与意识，应为其提供良好的信息技术条件，充分发挥网络技术的优势，促使学生可以真正感受到数学学习的乐趣，激发其探究创新意识。譬如，讲解椭圆知识点过程中，教师可以在课前播放相关视频，之后引导学生提出问题，并利用几何画板画出椭圆，再通过滑动鼠标让学生发现数据变化情况，促使学生能够准确归纳椭圆定义。

（二）提升数学实验教学成果

高中数学实验需要教师根据教学成果，创设问题情境，利用现有教学工具，鼓励学生加入数学实验环节，属于一种新型教学方式。但实际教学过程中，由于实验内容比较复杂，常常出现无法在课堂完成实验的现象，促使实验教学效果一般，无法让学生掌握本节课重点内容。而通过运用信息技术可以优化实验环节，教师能够借助计算机软件进行动态演示，譬如几何画板、PPT 动画、GGB 教学软件等，不再停留于静态演示，实现将抽象数学知识转变成动态，生动形象地向学生展示，方便学生理解，并能提升学生课堂参与度。譬如，采用实验教学时可以借助Excel，其属于一种现代化集图表、文字、图形等于一体的软件，内部包含数学函数、概率等内容，并具体显著的图表功能，帮助学生系统性分析统计案例。同时，现代化学习软件操作方便，降低学生动手操作难度[2]。譬如，GGB 教学软件，此软件可以大幅度提升数学实验教学效果，通过掌握正确运用方法，能改变传统实验教学存在的弊端，为学生创造良好的教学条件。GGB 软件由美国学者提出，属于一种易学易用的软件，被广泛运用于数学教学工作，软件内部包含代数、几何、计算功能等内容，能够将数学知识以动态形式展现出来。与其他教学软件不同的是，运用GGB软件过程中，可以实现数形结合，包含多元化的功能，并且整体操作流程比较简单，还存在中文指令，教师不用担心语言不同的问题，大幅度降低教师工作压力，激发学生的求知欲望和探索欲望。

三、信息技术条件下高中数学实验教学路径

（一）深入挖掘教材隐藏的实验内容

开展高中数学教学过程中，教材作为不可缺少的一部分，不仅是教师备课主要工具，还是学生最主要学习资料，其中教材内部的数学实验是经过教育部门深入研究通过的，具有较高的教育价值，符合学生当前认识水平。因此，进行数学实验教学过程中，教师应借助现有信息技术条件，查找大量网络资料，深度挖掘数学教材，并结合学生心理特点和兴趣爱好，针对性展开实验设计，合理丰富实验内容，为学生打造良好的实验氛围。相对于其他学科实验，数学实验核心材料为思想，并不是某一个物质，对此需要重视实验内容的体现，教师须挖掘数学知识，以此保证实验教学顺利开展。

现如今，信息化技术、互联网技术等被广泛运用，为很多行业提供新的发展机遇，也为教育领域提供帮助，出现适用于不同学科的教学软件，为教师提供很大便利。学生也能通过教学软件展开学习，不再受到时间和地点的限制，快速获得所需要的学习资源，并能通过教学软件与教师展开沟通，及时解决学习过程中存在的问题，进一步提升教学质量。另外，由于高中数学难度较高，理论性和抽象性较强，增加教学和学习难度，尤其是一些数学实验，学生很难掌握核心知识点。基于此，为了深入挖掘高中数学教材实验内容，教师可以借助于现代化教学软件，以GGB 辅助教学软件为例，与学生共同展开分析，为学生提供感兴趣的数学实验，促使学生具有独立思考的能力，养成良好的学习习惯，提升学生对数学知识的实践运用能力。并且GGB 软件可以将一些抽象的数学知识直观呈现在学生眼前，譬如，几何知识、函数知识等。

同时，应注重实验内容的丰富，在这一过程中需要注重以下几点内容，具体为：

其一，选择趣味性内容。正常情况下，趣味生动的实验更能得到学生的青睐，激发主动学习意识，积极与同学、教师进行讨论，认真解决实验中遇到的问题。此时教师可以迎合学生兴趣爱好，引出本节课重点内容，之后运用现代化教学软件展开实验教学，提高实验的生动性，并鼓励学生列举生活实例，提升数学知识运用能力。譬如学习“三角函数”这一内容时，教师应利用GGB 软件进行动态展示，模拟教材内升旗这一流程，发现隐藏数学知识和问题，之后将学生分成几个小组，并提供相应的学习工具，让每个学生都能亲自动手尝试，感受到数学的魅力，体现数学与日常生活之间的关系。

其二，选择典型内容。为了达到预期实验教学效果，教师在充实实验内容过程中，需要引入典型案例，确保实验内容具有可迁移性和代表性特点。具体而言，应做到由个性到共性、由特殊到普遍、由个别到一般，方便学生发现数学知识点的规律，学会举一反三，找到最适合自己的学习方法。譬如，学习圆柱和圆锥侧面积这一内容时，通过借助GGB 教学软件各项功能，展开动态化实验教学，为学生进行全方位的演示。将圆柱和圆锥用种类丰富的色彩展示出来，之后根据特定顺序逐步将圆柱和圆锥展开，可以发现圆柱由长方形构成，而圆锥为扇形，再借助GGB 软件相关功能，将立体图变成平面图，方便学生理解，并为学生思考提供方向。

其三，选择适合高中学生的内容。数学实验教学主要对象为高中生，对此教师需要结合工作经验，站在学生角度考虑问题，考虑学生之间的差异性，选择最佳实验内容，确保所有学生具有参与实验的能力，避免出现较难的知识点[3]。

（二）开展课堂导入教学实验

相关调查结果显示，采用良好的课堂导入教学手段，能够起到事半功倍的效果，方便学生更好地理解，全身心加入实验环节。学习知识过程中不仅仅需要掌握运用方法，利用知识解决习题，还要掌握知识形成过程，有利于加深知识理解，巩固知识结构，实现灵活运用。基于此，开展高中数学实验教学过程中，教师需要重视导入实验教学，根据学生对数学知识的掌握情况，借助信息化技术，制定多元化的导入教学实验，为提升学生数学能力奠定基础。

譬如，当讲解“正弦、余弦函数图像和性质”这一内容时，为了帮助学生更好地理解重点知识点，初步掌握正弦函数图像，发现生活中函数图像，可以模拟教材内“简谐振动”。具体操作流程为：让沙漏进行前后单摆运动，促使下方纸带做匀速运动，向左或向右运动，此时沙子在纸带留下正弦函数曲线。整个操作流程教材内已系统性进行描述，但没能描述运动轨迹。而由于教学条件有限或者受到教学时间的限制，促使教师往往通过口述方式讲解或者一句话而带过，导致学生难以真正理解，影响后期教学效果。针对这一现象，可以运用信息技术，到网络上查找相关视频，之后在课堂播放，促进导入实验教学顺利进行，学生能够掌握正弦轨迹形成的原理。

（三）引入验证结论式实验

传统数学教学过程中，讲解一些定理、公式等内容时，教师往往利用逻辑理论进行推导，而无法展示结论形成过程，以及结论的合理性。因此，教师可以引入验证结论式实验，进一步提升高中数学实验教学质量。所谓验证结论式实验主要指：掌握数学结论的基础上，运用多媒体技术打造相对应的数学实验情境，通过检测、验证结论等操作环节，帮助学生更好地理解结论形成过程，掌握更多解题思路和方法。同时，在信息技术条件下，进行数学实验应借助多媒体教学软件，通过动态演示有机结合数与形，让学生清楚了解数学问题的动态变化，打造精彩纷呈的数学世界[4]。

譬如，学习双曲线、椭圆、抛物线知识过程中，三种曲线与离心率e 之间的关系为：当e=1 时，曲线为抛物线；e＞1时，为双曲线；0＜e＜1 时，为椭圆。为了合理验证这一结论，提高学生对知识的理解力，教师可以带领学生操作多媒体展开数学实验。实际教学过程中，可以借助几何画板平台，提前制作动态教学课件，之后让学生任意输入e 值，得到相对应的曲线。或者也可以让学生不断调整e 的大小，仔细观察图像变化特点，之后准确得出双曲线、椭圆、抛物线与离心率之间的关系。

（四）引入探索建构式数学实验

与其他类型数学实验不同的是，探索建构式实验可以构造不同层次的数学知识，当学生通过多媒体技术进行问题探讨时，需要对自身知识结构不断进行完善，形成新的知识体系，而在这一过程中学生能够获得更多知识。根据相关调查结果显示，数学学科内存在部分推广潜力和规律的知识，并且此类知识往往需要通过数学实验获得。数学实验所探索的结论既可以是未知的，也可以是结论拓展，将问题放宽部分条件，重新进行探索和建构，得出更具有学习价值的结论。进行数学实验教育主要是为了帮助学生运用相关结论时，可以掌握结论运用条件，达到建构数学知识的目的[5]。

譬如，学习“蝴蝶定理”这一知识过程中，个别学生得出一般结论之后，运用几何画板展开变式研究，通过放宽定理部分条件，之后针对性探索并得出相应的结论。例如，将一个圆换为两个同心圆，此时也能得到同样的结论。整个探索建构阶段，教师需要为学生留有适当的自主探究时间，发挥自身引导作用，促使学生可以通过几何画板自主猜测、测量、验证等，得到新的结论和知识，从根本上强化学生自主探究能力，真正发现数学学习的乐趣，提升数学素养，改变数学学习态度，可以利用自习时间或课后时间主要研究数学实验内容，对于遇到的问题能够及时与教师讨论。

结语

总而言之，社会快速发展背景下，信息技术被广泛运用于各个领域，也为教育领域提供很多便利，尤其是高中数学实验教学，显著优化实验环节，能够在保证实验效果的基础上，提高实验效率。因此，教师需要了解信息技术对数学实验教学的帮助，结合当前教学情况，充分利用现有教学条件，采用多元化教学策略，引入探索建构式数学实验，引入验证结论式实验，开展课堂导入教学实验，深入挖掘教材隐藏的实验内容，促进高中数学实验教学质量更上一层楼。