小学数学教学中如何有效实施实验教学

张建梅

一直以来，很多人理解数学的教与学，就是讲与练。长期以来一些教师理解的数学生活化，仅仅是数学试题的生活化背景。笔者理解的数学生活化，应该是知识呈现的情景化，问题展现的动态化，过程探索的模拟化。简言之，数学需要开展实验教学。数学实验给学生学习提供了自主探索的空间，帮助学生在动手实践过程中观察分析、对比归纳，主动建构数学知识，充分体会到概念的本质特质，提升了学生的学习力。学生通过数学实验的方式学习数学，能变传统的接受式学习为发现式学习，积累更加丰富的数学感性经验，收获学习的乐趣，增长学习的自信心，让学习过程不断进阶。

一、数学实验——开启具身思维的金钥匙

实验是学生思维的根。有了数学实验，学生思维不会是凭空想象，感性思维就能上升到理性思维，学生解题能力就能得到突破。数学实验是种重要的学习方式，之所以这样充分肯定数学实验的重要性，是因为它是一种重要的学习策略。通过动手操作，反复观察，独立思考，开启了具身思维（动作思维），促使表象思维、抽象思维的顺利展开。南师大教授俞平认为：由感知觉产生的形象思维，发展抽象思维这个核心素养，离不了具身思维，动作思维，具身思维也叫具身学习，是离不了动手操作、实验验证、实践活动的，是反复多次手脑并用、操作观察、有意义思考的结果。动作思维离不了各种感官的积极参与，协同发展，在此基础上形成的具体可感的认知想象等，離不了实际操作的活动，称为具身思维。可见，数学实验学习过程，不仅积累了数学活动体验，理解了数学思想方法，明白数学知识形成过程，为形成一定的解题技能，积淀认知情感，激发学趣，建立科学学习观，奠定基础，而且为表象思维、抽象思维的展开，开了好头。下面结合具体实例阐述，以供更多读者思考学习。

（一）数学实验利于学生理解概念、性质、定理

实验能让学生加深印象。开展数学实验，可以让呆板的数字动起来，数学课堂也可以充满生命力，学生在感观上印象深刻。数学实验，一般因地制宜，简便易行，几乎不受条件的制约，只要善于做有心人，用心准备，充分利用身边条件，动手操作，动脑思考，非常利于理解数学概念、性质、定理。例如，让学生以“窗格图纸”为实验工具，借助已有学习经验自主探索四边形、五边形、六边形的图形特征，自己动手操作，推导出的多边形之间的关联，学生心情舒畅，应用自如，不自觉地记住，自然地运用多边形特征解决问题，掌握学习效果非常好。再如“围一围”实验，学生在钉子板上围出不同的图形——四边形、五边形、六边形，虽然他们围成的图形形状都不一样，但他们发现了这样的规律：有几条边的图形就是几边形。在围钉子板的过程中学生巩固了多边形的概念，在动手实践中体验了自主创造图形的快乐。让他们通过围一围多元操作活动改变图形，加深对多边形的认识，培养思维能力和想象力，借助数学实验提升数学素养。数学实验，助推理解概念性质，是实现要教到不要教的捷径，是理解数学热爱数学的必然，是激发学趣，学会数学，会学数学的路径。

（二）数学实验助益掌握数学思想方法

学习数学的目的，达到“四基”要求，理解掌握基本知识、基本技能，理解掌握数学基本思想方法，和基本活动体验。空洞说教，简单重复，显然无济于事，不须想方设法创造实验。实验活动的过程中，教师不用苦口婆心，学生自然心领神会。“百闻不如一见，百见不如一干”。再简单的实验，也要用心完成，用眼观察，用数学语言表达，从而提高理解表达能力。数学学习关键就是有什么知识，可以解决什么问题，还能做到什么。数学实验教学就能将几个“什么”融合在实验中，让学生看得清清楚楚，明明白白，甚至可以解决除了这样，还可以怎么样。学生拓展思维和创新思维得到启发。例如，利用苇秆验证三角形稳定性，四边形变形性。数学活动实验实践，与学生生活密切相连。从实际出发，抽象出数学知识，反过来，要通过数学实验验证这些数学知识，在实际生活问题上予以应用，彰显数学应用价值，解决问题的能力，在学生通过苇秆验证了三角形的稳定性以及四边形的变形性之后，在生活中借助物品搭梯子时就可以利用三角形稳定性这一特点。学生学习热情高涨，对数学有意味地认识，类比，转化，逻辑推理，数学结合思想方法改变了数学学习认识，学生会更喜欢数学学习，热爱数学学习。

（三）数学实验让学生发现问题、解决问题

数学实验经历了手脑并用、反复观察、情感铺垫的过程，往往生出很多意想不到的教学智慧，让人感喟不已。例如，在学习三角形内角和的时候，可以让学生去思考如何通过实验验证三角形的内角和为180°，有的学生会利用量角器度量各种大小的三角形内角，把各个内角的度数加在一起;有的学生会把三角形的三个角撕开拼在一起，观察能否组成一个平角。在实际测量过程中，学生面对真实的测量结果，内心的纠结可想而知：他们认为三角形的内角和就应该是180度。可是通过实际测量，有的学生的结论十分接近180度。这里教师除了要向学生渗透科学实验的态度，还要引导学生理性看待测量误差。实施数学实验，让具身思维落地生根，改变灌输式教学实施方案，经过动手操作，动脑思考，感知觉协同发展，有效改变数学学习方式，理解数学，掌握数学，从而实现用数学的眼光观察世界，用数学思维思考世界，用数学语言表达世界，最终实现立德树人的核心素养目标。

二、数学实验——激活课堂的万金油

数学实验教学，让学生参与教学过程，亲自去操作、去体验、去发现、去归纳，从而更好地理解数学概念，以及知识的来由等。但若是一味地要求课堂中一定要用到数学实验来活跃气氛，就显得有些本末倒置，故而小学数学实验教学的合理应用就尤为重要了。

（一）基于学情视角，应用数学实验

在设计数学实验时，教师需要考虑学生的实际学习情况和学生的认知水平及年龄特征，再结合课程适当融入数学实验，并且所设计的数学实验应是学生能接受的、可行的操作，同时数学实验还应反应教学内容的特点或者是能帮助学生突破难点，自己去探索、发现并体会数学知识的由来，明晰它们之间的关系，从而让学生更好地理解数学知识，掌握数学知识。例如，在教学“三角形的特性”这一课时，教师可以给学生一些长短相同的小棒，要求学生独立用小棒摆三角形和平行四边形，学生在认识三角形和平行四边形的基础上，很快就能摆出多个三角形和平行四边形，从而发现摆出来的三角形都是一样的，可平行四边形却是不同的，进而发现三角形“唯一性”这一特性。接着通过让学生拉动自己制作的三角形和平行四边形学具，发现三角形拉不动，而平行四边形能轻易拉动，又很自然地发现了三角形“稳定性”的特征以及平行四边形的“易变性”。最后再利用课件演示坏了的凳子用一个斜杠钉住，形成三角形凳子就变得稳固了，而其他钉法，形成四边形并不牢固的生活实际加深学生对三角形特性的印象。整节课，学生兴趣盎然，教学也很顺利。

（二）应用数学实验，激发学生学习兴趣

小学生的本性都是好奇、好动、好玩的，而数学实验则能让学生在实际操作活动中充分展示他们的天性，发挥他们的才能，激发学生学习数学的兴趣。例如，在教学“平均分”时，教师可以给学生一堆小棒，让学生来分一分小棒，并提出要求：平均分给几个同学，每个同学分得同样多。学生在分的过程中，每个人的积极性都很高，经历了整个分小棒的实验过程后，学生不知不觉就理解了“什么是平均分”以及“怎样平均分”，并且能很好地表述出平均分的概念：每份分的同样多就是平均分。整节课学生学得轻松，理解掌握也相当好，学生感受到数学课堂的有趣，对学习数学就更有兴趣了。

（三）应用数学实验，培养学生创新能力

有效的数学实验教学，给学生提供更多的实践机会，让学生在数学实验活动中脑洞大开，自主发现一个又一个奇妙的世界，创造出一个又一个新的篇章。例如，在教学“小小设计师”这一课时，教师可以给学生提供各种相同的美丽图案，让学生小组合作去剪一剪、拼一拼，看能拼出多少种不同的美麗图案，并且观察这些美丽图案中所隐含的数学知识，比如，轴对称图形、平移、旋转等。最后学生通过想象在脑海中展现出更多美丽图案，在整个活动过程中，学生形象地看到了几个相同图案拼在一起后所形成的新图案，发展了学生的形象思维。

（四）应用数学实验，培养学生实践能力

数学实验教学，让学生在看得见、摸得着的活动过程中，获取本该抽象的富有严谨的数学知识，从被动接受改变为主动获取。在数学实验教学过程中，尽可能地让学生去动手操作、在思考中动手，经历猜测、实践、验证的过程，使抽象的数学知识形象化。让学生成为发现者、探索者，从而培养学生的实践能力，也能提高学生学习数学的自信心。例如，树与影的长度测量，找到他们的联系;车位规划为题，观察建模;运动中最佳方案选择;体会黄金分割的美感等。再如，在教学“观察物体”一课时，教师可以先让学生按照要求去摆放正方体，然后从各个方向观察，发现图形形状的异同，学会找平面图形，然后再让学生根据立体图形的某一个面去摆正方体，锻炼学生的动手操作能力，培养他们的实践能力，将本来抽象的观察图形变成直观的摆放图形，从中发现观察物体的一些方法，让学生在实践中学到有趣的数学知识。耐心地引导学生操作实验，只要做就将会有收获，坚持不懈反复做，一定能感悟，做实验忌讳快、做形式。这是因为不同人的智力发展水平不同，感知水平不同，需要引导学生动手做，产生直观感受，加深知识理解，再进行练习，坚持尝试，再反复做实验，加深对实验的印象，助力数学学习。

三、数学实验——文化渗入的良好载体

各地风土人情和历史遗存各不相同，蕴藏着丰富情景创设的数学实验素材，要用数学眼光发现，并加工提炼成实际数学问题，如此创设情境，一来学生感觉亲切，直接披文入理，二来数学知识直接应用生活，解决实际问题，降低思维难度，激发学趣，更加有信心挑战问题解决，挖掘潜力，逐步培养解决实际问题能力。结合实际创设情境，也是解决学困生转化问题的捷径。从生活中截取富含数学味的实验素材，引导动手操作，激励启发，促使学困生感兴趣，愿操作，学思考，知用功，如此一来，不断让学困生品尝学习的乐趣，练习形成技能，学会学习，也就水到渠成了。让调皮生、学困生也想解决实际问题，也能解决实际问题，需要基于数学实验与生活体验的问题情境创设。这种问题情境下的学习，好比跳一跳就能摘到果子，不同层次的学生，只要肯用功，乐于做，都会得到水平的提高，会有不同水平的具身思维体验，持之以恒，数学学力会得到不同的提升，数学激趣启思的功能实现了。例如，南京瞻园里面到处可见精致、漂亮的花窗。花窗上面的图案是由一些大小不同、形状不同的图形连在一起组合而成的。透过花窗，园内的景色显得格外漂亮。教师可让学生来找一找隐藏在花窗中的图形，借助南京瞻园窗格的照片引导学生主动观察，寻找隐藏在窗格中的图形。创设不同情境导入新课，好比拉开的序幕，越切合实际越容易吸引眼球，调动学习的欲望和思维能动性。运用所学知识，解决实际问题，知识运用目的明确，抛出的问题，既有浓郁的乡土文化气息，又有适切的可操作性，符合学生学习的最近发展区，因此数学味很浓，也具有教育和教学价值。数学来源于生活，又必须回归生活。实现数学与本土文化融合的情境创设，首先要求数学人脑中有数学，即数学学习，不是仅仅用来做题考高分用的，而是用来解释生活问题，创造美好生活需要的。其次，眼中要有数学，脑中有数学，转变了数学学习目的认识，那么，善于用数学角度发现现实生活中有待解决的实际问题，活学活用。最后，用数学头脑思考，用数学语言表达来解决生活问题，创造美好生活。

综上所述，数学实验便于学生积极主动地参与数学学习活动，经历数学知识发生、形成和发展的过程，从而更好地理解数学知识。组织学生以数学实验的方式进行学习，有利于他们激发学习兴趣，提高独立思考、动手实践的能力。数学实验教学的重要性不言而喻，激励引导学生动手做做，将数学实验过程和活动体验人本化、文本化，可以进一步感受体悟数学实验的意义和价值。但真正落实到教学实践中，还需教育现代化装备的技术支持，还需教师观念、专业素养的改变与提升，还需要学生从小接纳实验教学，提升动手、观察、建模的能力。