摘要:在初中数学教学中,实验教学凭借个性化、灵活性和互动性的特点,有效提升学生的数学素养和学习积极性。要最大限度地发挥实验教学的潜力,教师必须根据实验教学的特点科学地规划和实施教学策略,包括合理安排实验教学的时间,开发与课程内容相匹配的教学工具,构建以学生为中心的学习环境,重视学生个体差异。这些措施的共同作用,帮助学生建立坚实的数学基础,激发他们对数学的热情,并培养他们持续学习和终身学习的能力。

　　关键词:数学实验,初中数学,教学实践

　　教师用实验的方法引导学生学习数学知识,可以让学生学会观察生活中的数学问题,学会找到解决数学问题的要点,学会应用数学知识解决生活中的数学问题。实验教学不仅能激发学生对数学的兴趣和热情,还能提升其自信心和自主学习能力,有助于提升学生的综合素质,促进其终身发展。

　　一、初中数学实验教学特点分析

　　1.个性化

　　数学实验教学作为一种以学生为中心的教学模式,充分体现了对学生个性化需求和兴趣的重视,这与传统的“一刀切”的教学法形成了鲜明对比,后者往往忽略了学生个体间的差异,难以满足他们的学习需求。

　　数学实验教学可提供丰富多样的实验材料,如实物器材、计算器、电脑软件等,这能满足不同学生的学习需求,打破传统教材的局限,促使学生从多个角度深入理解并应用数学知识。数学实验教学还强调学生的主动参与和选择权。学生可以依据自己的兴趣选择实验主题,自行设计实验的方法和步骤,这种自主性不仅可以提升他们对数学的兴趣,还可以培养他们的自我管理和创新能力。同时,数学实验教学的个性化特征确保了每位学生都能在自己感兴趣的领域进行探索和发现,这不仅促进了教育的公平性,也提高了教学的有效性。数学实验教学真正实现了根据每个学生的独特需求和兴趣提供个性化学习体验的目标。

　　2.灵活性

　　数学实验教学能灵活融入课程的不同阶段和环节。它可以在课程开始时作为引入新知识的方式之一,激发学生的好奇心和兴趣;也可以在知识点讲解后用于巩固和复习,通过动手实践帮助学生深化对已学内容的理解。

　　数学实验教学能与其他多种教学方法相结合,讲授法、讨论法、合作学习法等各有所长,而数学实验作为一种积极的教学手段,可以与这些方法结合使用,为学生提供更加丰富的学习体验。这样的结合不仅可以满足不同学生的学习偏好,而且有助于学生综合能力的发展。数学实验教学的灵活性使它成为一种极具适应性的教学模式,可以根据教学情况和学生需求做出相应的调整,从而有效提升教学效果。

　　3.互动性

　　数学实验教学有助于促进师生、生生的有效互动,为课堂氛围的活跃和教学效果的提升创设有利条件。

　　通过设计和引导实验,教师鼓励学生主动思考、探究和解决问题,从而使学生在学习过程中发挥更大的主动性和创造性。这种角色转变使教师更加关注每个学生的思维过程、学习需求和情感体验,从而更有针对性地提供帮助和指导。

　　数学实验教学帮助在师生间和生生间建立起信任、尊重和理解的关系。通过共同参与实验、讨论问题,师生关系变得更加平等,学生之间也因为互相合作、交流而建立起友好的互动关系,共同进步。学生在轻松愉快的氛围中积极参与学习,他们的学习兴趣和积极性可得以提高。

　　二、初中数学实验教学的实施策略

　　1.合理安排数学实验教学的时间

　　在传统的数学课程中,大量的知识传授和练习占据了大部分教学时间,因此留给实验探究的时间十分有限。为解决课堂时间限制对数学实验教学的影响,教师可以采取以下几种策略:

　　首先,精心挑选与课程核心内容紧密相关的实验活动。这样可以确保每项实验都能直接支持学生对重要概念的理解和实际应用,使实验活动在有限的时间内发挥最大的作用。其次,利用数字化数学实验来优化那些需要通过重复实验来收集有效数据的数学活动。数字化工具可以更快地处理和分析数据,从而大幅度提高数学实验的效率,节省宝贵的课堂时间。再次,将一些实验作为课后拓展任务,鼓励学生在课外时间自主探索。这样不仅能够鼓励学生独立思考和实践,还能让他们学会自我引导和自我调节学习过程。最后,充分利用在线资源和虚拟实验平台。鼓励学生在课外或自习时间使用这些平台进行实验探究,这不仅可以减轻课堂上的时间压力,还能为学生提供更多样化和个性化的学习机会。

　　2.开发适合数学实验教学的学具

　　数学学具是开展数学实验的基础条件,但与理化生等学科的情况不同,目前多数学校还没有设置数学实验室,且还存在学具等教学资源不足的情况。因此,为了有效地开展数学实验教学,教师需要开发丰富且适宜的学具。其实教师只需要对教材进行简单开发就可以制作出许多简易可行的学具。例如,在学习“三角形全等”时,针对“边边角”是否可以证明全等这一难点,教师只需借助三角板和细木条就可以制作简单的探索学具。又如,在学习“圆的相关定义”时,教师可以制备带有多个小钉子的圆形实物模具。通过用橡皮筋连线的方式,学生就可以构建出各种不同的图形,加深对圆的相关概念的理解。

　　对于那些难以用实物操作的实验或需要大量重复的实验,教师可以借助数学软件来创建数字化学具。例如,在学习二次函数图像的知识时,学生可以使用几何画板等工具自由绘制函数图像,并通过控制参数来观察相应函数图像的变化情况,从而加深对函数性质的理解。通过计算机模拟操作,学生能够在短时间内完成数千次实验操作并进行数据分析,这些都显著提升了数学实验教学的效率。

　　3.建立以学生为中心的学习方式

　　数学实验教学强调以学生为中心,鼓励学生成为学习的主人,通过动手操作和思维探索来深化对数学概念和方法的理解。在这种教学模式下,教师的角色转变为学习的引导者和支持者,他们的责任是激发学生的学习兴趣,设计适宜的数学实验活动,并精心规划实验内容、步骤和指导问题,以确保学生能够有目的地进行探索和实践。教师要根据课程标准和学生的实际情况设计合适的数学实验。这要求教师提前准备必要的实验器材和资源,保障实验顺利进行。同时,教师应避免过分关注实验结果,不应为了节省时间或完成教学任务而介入实验过程,代替学生完成实验步骤或直接提供答案。此外,教师应采取积极的措施引导学生乐于实验、主动探索,而不是仅仅停留在口头指导上。

　　4.关注实验教学中的个体差异

　　在数学实验教学中,教师必须认识到学生间存在个体差异,包括认知能力、兴趣爱好、学习风格等方面的差异,它们会直接影响学生在实验教学中的参与程度和学习效果。有些学生可能对实验活动非常热情并积极参与,而其他学生则可能因为缺乏兴趣或面临认知上的挑战而感到困难。因此,教师需要针对数学实验提供个性化的指导,即根据每个学生的兴趣和能力来调整实验的内容或难度。这有助于激发学生的学习热情,确保每个人都能从实验活动中受益。同时,可以引入合作学习的模式,鼓励学生相互帮助和交流经验。在小组合作中,实验能力较强的学生可以帮助那些能力较弱的学生,这不仅促进了学生共同进步,还能减轻部分学生的学习压力。

　　三、初中数学课堂中实验教学案例分析

　　以“勾股定理”课堂教学片段为例,对数学实验教学的设计与实施进行说明。

　　1.创设情境促使学生发现问题

　　教师:中国古代孕育了灿烂的数学文明。直角三角形在古代被称为“勾股形”,其中短的直角边为“勾”,长的直角边为“股”,斜边为“弦”。在公元前1100年左右,就有了“勾三股四弦五”的说法。同学们,你们认为任意直角三角形的三边是否存在数量关系呢?

　　学生进行质疑,提出自己的猜想。

　　2.动手实验进行自主探究

　　探究活动一:特殊直角三角形的三边关系。活动步骤:

　　(1)指导学生按要求剪三角形:将纸板折叠成四层,在第一层纸板上画等腰直角三角形,并用剪刀剪出四个相同的三角形。

　　(2)指导学生动手拼图:你能用这四个等腰直角三角形拼成或围成一个正方形吗?学生动手拼图,一般会得到两种拼法。

　　(3)实践探索,验证猜想:

　　①观察图形,你认为正方形的面积与三角形的面积有什么关系?请小组内进行交流。

　　②从面积关系中,你能得到等腰直角三角形三边的数量关系吗?先独立思考,再在组内进行交流。

　　学生用多种方法推翻或验证自己的猜想并得出实验结论:等腰直角三角形斜边的平方等于两条直角边的平方和。

　　③进行数学思维延伸,感悟数学的思想方法。思考:任意直角三角形的三边关系也存在这样的结论吗?

　　3.提出猜想并深入探究

　　探究活动二:任意直角三角形的三边关系。

　　学生猜想:任意直角三角形斜边的平方都等于两条直角边的平方和。

　　学生活动:设计实验方案,并验证猜想。

　　有了等腰直角三角形的活动经验,学生一般会参照类似的方法进行实验设计。例如,剪出四个等大的直角三角形,拼成正方形,探寻面积关系并将其转化成边的关系。

　　学生在独立思考的基础上进行实验探索,并对研究思路和过程性成果进行展示交流,有效地锻炼了自己的数学发散思维和批判性思维,促进了数学理解和数学品质提升。通过合作和交流,学生还能探索出多种验证直角三角形三边关系的方法。

　　通过参与勾股定理的探索活动,学生不仅掌握了用特殊推演一般的数学方法,同时也积累了宝贵的数学活动经验。这一过程帮助学生从表面的浅层认知深入真正的数学理解中。在不断试验和验证中,学生不断建立了数学自信,并在数学思维和逻辑推理方面取得了进步。

　　4.归纳总结并验证结论

　　在实验探索的基础上,教师引导学生总结得出勾股定理的内容,并进行严谨的数学证明,从而完成“问题发现—实验验证—理论证明”的数学实验教学过程。

　参考文献

　　[1]樊春健.初中数学实验类型及其教学范式[J].数学教学通讯,2024(2):60-61,85.

　　[2]姜合峰,龚苇,谢亚锦,等.信息技术与初中数学教学深度融合的思考[J].教学与管理,2023(3):74-77.