让小学数学实验教学走向“深度”

花白根

摘   要：数学实验是小学数学教学的有效途径之一，在核心素养的理念下，小学数学实验教学十分受重视。教师只有采用实验教学法，才能有效地促进学生数学学科核心素养的提升。

关键词：小学数学   实验教学   核心素养

在核心素养理念下，数学实验教学已然成为近年来备受师生双方认可及推崇的授课模式，它能够实现学生细致观察、动手操作和自主思考的统一。将小学数学实验教学付诸实践，可以成功打开“学、创、思”共生的崭新教学局面。然而，依据小学数学实验教学现状，多数教师在实际的实验操作中“一带而过”，令学生陷入被动、浮于表面的学习状态。对此，教师应当围绕数学实验开展深入研究，摸索出一条具有充分可行性的教学道路。

一、开展实验，让学生经历学习过程

在小学数学教学中，教师要善于根据教学内容，组织学生开展数学实验活动，只有这样，才能促使学生经历数学自主学习的过程。

（一）创设实验情境，激发学生数学思维

小学数学教师应当采取有效的教学策略，引导学生活跃自身的数学思维，进行自主思考。与此同时，教师还应全面考虑学生在数学思维水平上的显著差异，因材施教，使每个学生能够得到一定的进步。教师在数学教学中采取实验教学法，为数学实验创设情境，能够最大限度地发掘学生潜在的数学思维能力。

例如，教师在围绕“圆柱的体积”展开教学时，可以创设具有对比性的实验情境，如展示一张长方形的纸，并向学生提问：“若要将这张长方形的纸卷成圆柱体，大家能够想出几种方式？其中哪种方式能使得圆柱体的体积最大？”在上述问题的驱动下，学生进行实验操作，并推测圆柱体的体积大小。有的学生提出，沿长方形的长边卷纸，能够卷出体积更大的圆柱体；有的学生提出，沿长方形的短边卷纸，能够卷出体积更大的圆柱体；还有的学生提出，两种方式得到的圆柱体的体积一致。以上三种不同的猜想，都具备一定的道理和逻辑性，对此，教师应把握时机，继续引导：“为进一步验证猜想，应当采取怎样的方式？”对此学生认为，可以分别测定长方形的长、宽的数值，从而计算出圆柱的体积。为辅助学生完成对猜想的验证，教师要预留足够的实验操作时间，使学生自主动手操作、计算，从而培养学生的自主探究能力。

（二）开发实验材料，探索数学规律

数学不仅需要逻辑推理，更需要实验操作。在小学数学教学中，教师要善于根据教学内容为学生开发实验材料，引导学生在数学实验中探索数学规律。

例如，教师在进行与三角形的三边关系相关知识的教学时，往往安排学生参与数学实验，促使学生从中掌握理论知识并发掘数学规律。小学生的逻辑思维能力还有待加强，且脑海中的数学知识体系并不成熟，抽象推理能力较弱。由此可见，数学实验对于三角形三边关系的探究来说意义匪浅。为了尽量减少误差，教师可以选择吸管作为实验材料，来代替三角形的三边，让学生开展“围一围”的实验操作。实验内容具体安排如下。

（1）实验一：剪一剪

有的学生将吸管中的一根剪为两段，成功围成三角形，有的学生则无法围成三角形。教师在安排学生进行作品展示后，需要触发学生的深入思考与活跃讨论，让学生充分分析“两根短管长度之和短于最长管”或“两根短管的长度加起来正好与第三根長管相等”的实验失败要素，最终得到“三角形两边之和大于第三边”的基本数学规律。经过后续的尝试与观察，学生得到“三角形任意两边的长度之和大于第三边”的结论。在教师的引导下，学生回顾实验过程并加以反思：“若想保证任意两边的长度之和超过第三边，应该将哪根吸管剪短？”而后得出明确结论，即“要将长吸管剪短，确保剪后的两根吸管长度之和超过第三根，才能围出三角形”。经过上述实验，学生能够将三角形的三边关系的规律进一步内化，成功突破教学难点。

（2）实验二：添一添

数学水平不同的学生在实验中的收获也不尽相同。有的学生绘制三角形时，分别以3厘米和8厘米作为其中两条边的长度，而后测量第三边的长度。有的学生将8厘米作为最长边，立足于“两边长度之和大于第三边”的基本规律，最终确定剩下一边的长度必须超过5厘米，方能围出三角形。还有的学生推论得出，若未知边是三角形的最长边，那么它的长度一定要小于11厘米。综上所述，学生得出最终结论，第三边长度应在5厘米到11厘米的范围之内。

二、经历实验过程，形成高阶思维

（一）巧设实验过程，验证数学结论

验证型实验的前提是学生已经预设了相关的数学结论，他们通过实验操作等途径，尝试在现有知识及方法的帮助下，对结论进行再次发现与创造。教师在实际教学过程中，应当尽量避免外部干预对学生分析问题的过程造成干扰。教师围绕实验环节进行巧妙设计，能够完善学生的知识框架，让学生切实了解数学学科的特质，获取积极正面的情感体验，增强学生的创新意识与实践能力。

例如，教师在进行与长方形与正方形面积计算相关知识的教学时，应全面调查学生的相关认知储备。经调查，教师能够发现，已有许多学生掌握了长方形的面积计算公式，然而他们并不了解公式的推导过程。立足于上述的学情，教师引导学生再次探索和推导长方形的面积计算公式，这样一来，就取得了很好的教学效果。

（二）经历探究过程，丰富数学体验

“体验”应当成为数学学习的常态，对于数学实验而言更是如此。学生只有亲身参与其中，才能够使得数学教学有深度。数学实验必须以学生的充分体验为基石。

例如，教师在进行长方形面积的相关教学时，设计了三个层次递进的活动：首先，教师给学生提供数个单位面积相等的小正方形，并要求学生将这些小正方形摆成一个长方形。学生通过计算，得出摆出的长方形的面积。其次，教师要求学生摆出一个更大的长方形，而此前的小正方形的数量显然不足，学生需要找出应对之策。该教学环节能够启发、触动学生，学生在简短交流后，初步提出沿边铺出长方形的长与宽，从而测算出铺满长方形需要使用的小正方形个数。最后，教师向学生展示另一个面积更大的空白长方形，在前两个活动的启发下，学生便自主建构起长方形面积和小正方形面积的彼此对照关系，从而推导出长方形的面积计算公式。

三、开展实验活动，提升综合能力

在小学数学教学中，开展数学实验的目的是提升学生的思维能力与动手能力，打破学科的界限，开阔学生的视野。为此，教师需要推行多元化的实验方式，带领学生亲身体会数学实验过程，优化数学教学方法。

（一）以学生为实验主体

数学传统教学模式将学生置于课堂的从属地位。各项数学实验活动多由教师负责筹备与组织，因而造成学生的活动参与度低、学习效率低的问题。在小学数学教学中，数学实验要充分凸显学生的主体地位。由学生独立主导完成的实验，才能充分发挥其教育价值。

例如，教师在教学“用方向和距离确定位置”的相关内容时，需要将其中的许多知识点直接传授给学生，如一些表示方位的专业用语等。在这个过程中，学生容易陷入“盲目接受知识”的状态，缺乏深度思考。为应对上述问题，教师可以引导学生自主建立知识框架。首先，教师可以向学生展示一张海上搜救图，要求他们自主设计施救的具体路线，并在这个过程中厘清相关的地理概念。其次，教师可以将指南针作为教学工具，引起学生的注意，并将“测量基准方向”作为具体的目标。最后，教师可以拿出量角器，要求学生在量角器的辅助下正确标出待救船只的方位。学生在上述的实验过程中，能够自主完成对概念的深入解读，并准确描述船只的最终位置。在具体的操作与尝试中，学生能够显著提升自己的思维能力、创新能力和自主学习能力。

（二）开展游戏类实验

在小学数学教学中，教师应当以多样化的游戏作为重要的教学资源，创作出与学生的年龄特点高度适配的游戏类实验，从而令实验活动实现理论性、数学性与游戏性的统一，具备更强的吸引力。

例如，教师在进行与长方形和正方形的面积相关知识的教学时，可以设计游戏类数学实验：（1）摆一摆——教师为学生提供面积相同的小正方形，要求学生用小正方形摆出长方形并比较大家摆出的长方形的种类。（2）看一看——教师要求学生逐一观察不同的长方形，并对它们的长、宽进行记录，计算其面積大小。（3）想一想——教师可以向学生提问：如果小正方形的数量不足以摆出一个长方形，那么应当采取何种解决办法？上述具备游戏性质的数学实验，能够为学生提供实际动手操作的重要机会，让学生在轻松做实验的同时，完成对数学问题的思考，从而达成寓教于乐的目的。

（三）开展探究类实验

实践对于学生积累相关的数学活动经验而言意义匪浅，然而却往往受到一线教师的忽视。荷兰著名的教育家弗赖登塔尔认为，数学学习作为一种活动，与游泳和骑自行车等具备相同性质，如果学生缺乏亲身实践，仅借助书本研读和他人的讲解与演示，那么就难以正确掌握数学知识。因此，教师可以将数学实验作为载体，精心设计能够打开学生思路的问题，引领学生进行有效的观察、实践、沟通、反思与总结，使学生在获取相关理论知识与经验的同时，显著提升数学学科核心素养。例如，教师在进行数学实践活动“1亿有多大”时，可以依托实验，辅助学生感知大数。对此，笔者设计出如下的实验。

首先，由高度切入，让学生对1亿的大小进行感知。教师要求同桌二人合作完成100张纸的计数，并测量100张纸的高度，再由此推算出1亿张纸的高度。同时，教师可以带领学生尝试比较珠穆朗玛峰和1亿张纸的高度，并让学生阐述自身的感受。

其次，由重量切入，让学生对1亿的大小进行感知。教师可以带领学生亲手掂量，估测出1枚1元硬币的重量，进而得出10枚1元硬币的重量。随后，学生便可以推算出1亿枚1元硬币的重量。

最后，由时间切入，让学生感受1亿的大小。教师可以要求学生记录跳绳100下所耗费的时间，进而推算出跳绳1亿下需要花费的时间，再阐述自身的感受。

学生在实验的引领下，能够逐步对1亿这样的大数形成具象化的认知，通过预测、实验、推理等过程，对比相关的具体素材，获得对大数的直观体会，从而形成良好的“数感”。

总之，数学实验在小学数学课堂教学中具有至关重要的现实价值，已然成为近年来备受师生双方认可及推崇的授课模式，它能够实现学生细致观察、动手操作和自主思考的统一。将小学数学实验教学付诸实践，可以成功打开“学、创、思”共生的崭新教学局面。将数学实验引入课堂后，师生双方能够在教学中找到新位置，学生的课堂主体地位能够得到凸显，教师能够开阔自身的教学视野，从而实现师生双方的共同进步与发展。

参考文献：

[1]吕震波.数学实验工具搭起学会思维的桥梁：以《长方体和正方体的认识》教学为例[J].新智慧，2019，（18）：83-84.

[2]王含阳.携数学常规工具   品数学实验真味：以“玩转三角板”教学为例[J].考试周刊，2020，（58）：59-60.

[3]林梅红.小学数学中培养模型思想的教学实践研究[J].教育艺术，2023，（11）：13，15.

[4]苏勤文.基于体验属性的数学实验基本形态及其实践[J].教师教育论坛，2023，36（10）：54-56.

[5]王芸芸.浅谈小学数学实验课教学模式：以“球的反弹高度”数学实验为例[J].安徽教育科研，2023，（28）：42-44.

[6]刘盼盼.小学数学实践性教学的研究[J].小学生（上旬刊），2023，（10）：16-18.◆（作者单位：江苏省南京市溧水区经济技术开发区小学）