追溯知识本源 实践探寻真知

徐丽

【摘要】实验教学是落实课程标准和国家课程方案的重要途径，也是培养全面发展的人才的重要方式.教育2.0时代对互联网数学实验室支持的智慧课堂环境模型进行了系统研究，从完善实验教学体系、创新实验教学方式、规范实验教学实施、提高实验教研能力、保障实验教学条件方面切入，推动初中数学教学从“需要解决什么问题”到“怎样解决问题”转变，全面提高基础教育质量，落实立德树人根本任务.

【关键词】初中数学；实验教学；策略

引 言

互联网数学实验室支持的智慧课堂实验活动研究是以学生为主体，在自主实验中开发他们创造能力的一种教学模式.教育工作者应全面贯彻党的教育方针，构建与教学目标相适应、与“五育融合”体系相适配、与课程标准相统一的教学体系；创设技术丰富的、学习者高度参与的智慧课堂实验环境，在变革与创新中将先进的教学经验和前沿教学技术融入实验教学中，改进教学方式，丰富教学内容，注重教学实效，凸显情境化、生活化教学理念，让学生在情境感知、自主探索、体验求知和创新创造中，不断提高观察能力、逻辑推理能力、创新能力以及团队合作能力；让实验教学助力学生学科核心素养的生成及意志品质的发展.

一、趋势解读：教育2.0时代实验教学的必要性

（一）与时俱进，优势解析

信息技术在教育领域的广泛应用主要体现在教学内容拓展、结构创新、方式变革、教学同步等方面.将信息技术应用于初中数学课堂，教师一方面要充分发挥信息技术的优势，为学生提供丰富的教学资源和科学完善的教学环境，让学生使用有利的学习探索工具，落实教学目标；另一方面以信息技术为底色创新教学活动，以普适性原则促进教学活动的多元融合.不同的学科特征不同、内容不同，育人理念与手段也有所不同，因此对信息技术的功能需求也有所不同.数学教师要结合学生的个性特征和学习需求制订具有针对性的教学计划，为特定的教学内容重构教学方案，以此提高教学效率，达到教学目标.现阶段信息技术视域下智慧课堂的创设基本上是以培养学生的学科核心素养为目标而构建的新型交互式课堂，具有一定的自主性、探究性.根据学科特征构建的智慧课堂的实施有助于提升学生的参与感、表现度、体验感等，这既是智慧课堂的优势所在，也是深度学习的策略之一.因此教育2.0时代智慧课堂的构建，关键在于互联网数学实验室的建设支撑研究和学生积极参与的能动性激发，以及智慧课堂环境的营造.

（二）推陈出新，策略对比

现阶段教学的信息化主要体现在教学内容呈现方式上，大部分教师选择以“投影+PPT”的形式展示教材或课件内容，依次完成教学实际.事实上，“投影+PPT”的现行逻辑与初中阶段学生的知识结构和认知水平是不完全相符的.学生思维倾向于抽象的网状的知识结构，使用PPT串联知识点，虽然能够将更多的知识纳入教学体系中，但是学生在知识的线性排布中很难明确地梳理出知识点间的关联，也不易通过贯通前后知识，衔接新旧知识来完成对数学知识本质的理解.因此初中数学实验课要想充分调动起学生的兴趣，需要借助信息技术来寻求更符合学生特征、更贴近学生实际的实验方式，为学生提供相应的学习支撑.信息技术能够充分展示数学逻辑，在数字化实验中展示探究的过程和结果，让深度学习自然发生.对比一般意义的数字课堂和智慧课堂（见表1），可以发现教育信息2.0时代实验教学的创新优势.

通过对比可以看出相较于以往的多媒体教学，互联网数学实验室的建立在教学环境上关注资源的提供方式和学生学习体验；实验开展的形式也侧重于活动过程的交互性和模拟性；在教学功能上实现数学学科的数据整合、复合计算、简单编程、数形可视化、3D建模等，高效支持数学教学活动的开展.

二、智慧赋能：互联网数学实验室模型搭建

（一）模型解构，方向转变

课堂依托互联网技术所构建的实验教学平台，整合数据分析、统计、计算、图像处理、建模等多种类型的资源，为实验教学提供更加丰富且多元化的供给，综合提高学生的学习体验.在实验过程中，师生双方通过线上平台进行交流、共享和互动，精准对接教师拟定的实验期望和学生的学习需求，获得准确的“教”与“学”成果反馈.教师通过使用在线功能支持实验教学，确立学生的主体地位；通过智能平台的互动，将实验数据科学整合、系统分类，支撑学生深度学习；通过数据资源库，有效推动资源流转，构建完整的知识体系；通过交流和分享，更加直观地展示教学情况，有针对性地构建个性化教学情境.

（二）实验设计，原则遵循

课堂借助数学实验让学生在自主探索和实际操作中加深对数学知识的理解，明白数学从哪里来，到哪里去，培养其正确的科学探究意识.依托信息技术的支撑，学生能够接触到更丰富的资源，根据实验體验内化知识本身.笔者通过将探究、总结、对比贯穿实验的整个过程，结合数学核心素养设计了以下四类智慧课堂实验活动.

1.原理验证实验

原理验证实验就是通过实验验证已有的知识论断.原理验证实验强调“演示”和“证明”.在原理验证实验中，学生通过信息媒介和在线平台功能验证自己所知道的知识，探索想知道的知识，形成一般性假设和科学性判定.

2.情景再现实验

情景再现实验就是构建与知识内涵相对应的实验场景，引导学生在具体的场景中对知识进行描述、探究、预测和推论的实验.它所对应的正是数学核心素养中的数学运算.情景再现实验能够动态展示函数的变化过程、参数范围，展示数据迭代和图像迭代，让学生在全程参与中形成一般的数学认知.

3.动态演示实验

动态演示实验就是依托信息技术将实验的过程进行动态展示，给学生提供更加清晰的、直观的数学概念，让学生完整了解实验过程，归纳实验现象，理解数学原理.这一实验方式对应数学核心素养中的直观想象.通过知识演示实验来完成推论，让学生直面数学原理，实现认知发展.

4.问题探究实验

问题探究实验就是以问题的提出和解决为导向，为学生创设具有探究性的实验情境，在实验中学生针对不理解、不知道的问题结论和数学定理进行深层次探究，实现课堂的有效交互.问题探究实验对应数学核心素养中的数学建模.学生可使用几何画板等工具来进行此类实验.

三、策略搭建：智慧课堂的设计研究

实验课堂的创设关键在于让学生在“做中学、做中思、做中行”，凸显导授并行，以此激发学生的学习兴趣，使学生自觉、自主、自信地学习成长与发展，驱动其获得更多的知识、能力与素养.笔者以苏教版八年级下册“8.2可能性的大小”为例，利用互联网技术搭建智慧课堂.

（一）情境搭建，引思悟理

情境一：展示章节首图及生活中常见的现象，初步感受随机事件；

情景二：播放“红蓝球”概率活动，鼓励学生浅谈发现；

情景三：结合章首“摸球实验”提出核心问题.

利用在线教育平台设计“摸球实验”：

1.让每一名学生进行摸球体验，通过反复多次地摸球，感知概率原理，并进行数据计算；

2.根据“红蓝球”概率活动，鼓励学生自主计算出“全員摸到同一颜色球”的概率；

3.结合数据分析和“摸球实验”，提出问题：随机事件发生的可能性一样吗？

4.回顾之前学过的不可能事件、随机事件和必然事件，发挥想象，探究“它们发生的可能性”.

设计意图：情境创设法是课堂中遵循教材编排意图，结合学生实际认知与成长规律的一种教学方式，在此基础上对章节的首图、内容、问题等加以充分利用，一方面可唤醒学生的旧知，另一方面回归教材内容，让学生从教材中、生活里发现随机事件，充分感悟数学知识的本质与内涵，并依托线上实验活动加深对原理的理解，进而激发学习探究的兴趣和动力.课堂利用信息技术搭建实验场景，加深教材与生活、知识与实际的关联，让实验教学更贴近学生实际，方便学生的知识转化.

（二）自主探究，可观可感

自主探究一：结合教材内容自主体会知识内容，一边通过新旧知识的衔接，体会概率事件发生的可能性大小，一边思考概率事件的特征与原理.

自主探究二：通过自主探究以小组为单位比一比谁能较完整地阐述随机事件发生可能性大小的特征，通过师生、生生之间的交互，提高实验质量.

利用数字实验设计师生活动：

1.将学生分成数个小组，请他们分别展示“抛掷立方体实验”和“转盘实验”（见图1），并在数字平台记录实验过程.

设计意图：以学生为中心的实验课堂，将学的主动权交给学生，让学生在实验中充分感知随机事件，并以实验为载体进一步通过验证总结知识概念，真正实现核心素养导向下尊重主体、面向全体的教学要求.在实验中学生深切感知数学知识与实际生活之间的联系，感知随机事件发生的可能性大小，学会用科学来验证猜想，激活科学思维和实验思维.

（三）体验生成，加深理解

（1）在教师的引导下，利用信息技术自动在立方体六个面依次生成1，2，3，4，5，6这些数字，让学生操作平台进行投掷并思考.

思考一：每一次朝上的点数有哪些实验结果？

思考二：连续投掷两次会有什么结果？通过数字表格记录下来.

思考三：如果全班每个人都参与两次投掷，并将投掷出的点数相加，那么这个和会是多少？如果投掷若干次，和是几的可能性最大？

思考四：这些数字的发生概率可能性有多大？是否相同？哪个结果的可能性最大呢？

实验验证并填写数据表.

设计意图：小组合作和自主探究有助于学生理解“古典概型”中随机事件发生的可能性大小，并通过解读统计与概率事件之间的联系，猜测随机事件的可能性大小，从样本数据中论证猜想.这样比较符合初中阶段学生的认识规律，让学生在有趣的操作中体会、感知.

（2）在教师的引导下同样对“转盘实验”进行深层次的体验，利用在线平台的“大转盘”游戏功能，将转盘划分为颜色各异的八等份，让学生一边操作一边思考.

思考一：将转盘转动一次，指针会落在哪个区域上？

思考二：转盘指针最终指向哪个颜色的概率更大？

思考三：将绿色并入红色后，指针最终指向哪个颜色的概率最大？

学生通过“转盘实验”完成实验探究和结论总结，了解到随机事件的可能性大小与面积大小有关联，面积越大，概率越大.

设计意图：实验通过不断变换转盘中不同颜色的面积大小，引导学生在实验中感知随机事件发生的可能性大小，由简单到复杂，由浅入深，层层递进引发学生思考，充分体现活动的层次性.实验借助智慧课堂让学生在对比、甄别中认知、思考、再认识、再思考，实现知识的延伸.

（4）回归情境，交互交流

借鉴RunningMan节目“全员一致”主题活动为学生设计“摸球实验”，通过实验解答教材中提出的数学问题，并引导学生进行总结.

总结一：是否通过实验解决了问题？

总结二：通过实验你有哪些重要的收获？请交流想法.

总结三：在“摸球实验”中能否用一个具体的“量”来表达这些随机事件的可能性大小？

设计意图：回归教材，回归情境，引发学生的思考和总结，让学生在总结中重新梳理知识，深化对随机事件的本质认识.

1.让学生形成问题意识

问题是数学学科的核心，通过实验培养学生的问题意识是本节课的明线，学生在层层递进的问题探究中，通过实验获得新知.实验将课堂让位于学生，将教师与学生的角色互换，营造开放、自由的实验环境，促进学生形成“敢问”“敢想”“敢探究”的实验意识，在问题中激发学生探究兴趣，以内驱力完成实验过程.

2.引导学生产生数学思维

实验课堂是师生、生生、教材与实践交互的平台，其中学生的数学思维发展尤其重要.实验教学聚焦学生的观察、想象、推理和解决数学问题的能力，让学生在“做”的过程中体会数学乐趣，探寻数学真理，调动灵活思维，完成实验目标.

3.培养学生的数学核心素养

课堂依托实验室模型构建框架，从思想和方法等方面引导学生主动对数学问题进行理解与讨论，将知识的发生、发展和应用在具体实验中进行整合，以“做”为基础获得全面、持续的发展，在真探究、真思考、真实验中提升学科核心素养.

结 语

综上所述，初中数学课堂依托信息技术构建实验教学，引导学生在实践操作中感悟数学原理，掌握数学知识，积累活动经验，在深度学习中发展思维.知识是学生“悟”出来的，而不是教师“教”出来的.以数学实验为基础构建现代化智慧课堂，可推动数学学科教学的高质量发展.

【参考文献】

[1]梁月.初中数学智慧课堂模式运用与改进的教学实践研究[D].重庆：西南大学，2023.

[2]王永杰.初中数学实验的理论研究与实践操作探究[J].华夏教师，2020（5）：36-37.

[3]顾捷.刍议初中数学实验教学与学生能力的培养[J].长春教育学院学报，2015，31（1）：155-156.