随着新一轮课改的不断深入,教师的教学观念和方式都发生了很大的变化,合作学习、探究性学习等现代教学方式已广泛应用于中小学的课堂教学,取得可喜的成绩,其中数学实验教学是比较有效的教学方式之一。实验是科学研究的基本方法之一,数学也不例外。不能设想,所有的数学知识和方法都可以离开实验而仅仅通过计算或推理得到,所以数学教学离不开数学实验。数学实验是为了探究数学知识、检验数学结论(或假设)而进行的某种操作或思维活动。数学实验教学是指恰当运用数学实验,创设问题情境,引导学生参与实践、自主探索、合作交流,从而发现问题、提出猜想、验证猜想和创造性解决问题的教学活动。数学实验教学有助于学生对数学概念、规律及本质产生过程的了解和掌握;有助于培养学生应用数学的意识;有助于培养学生操作、分析、探究、归纳和交流的能力。即使我们认识到了初中数学实验教学的重要性,并在课堂教学实践中进行了大胆的尝试,但由于缺乏初中数学实验教学的相关理论支持与经验总结,教学效果也不甚理想。笔者结合数学实验教学实践中一些值得重视、研究、改进的问题谈谈感悟和看法:
一、 数学实验教学要实现从单纯以教具、学具为工具的传统数学实验
数学实验可区分为传统数学实验和现代数学实验两大类。传统数学实验是指运用手工的方法如利用实物模型、实物教具等进行操作的演示性模型实验,或使用纸笔通过具体或特殊数学例子进行的思维性实验;现代的数学实验是指以计算机(器)为工具的实验,具体而言,就是利用计算机或TI图形计算器这些先进的现代技术工具和数学软件为实验手段,模拟再现问题情境,以图形演示、数值计算、符号变换等作为实验内容,以数学理论作为实验原理,以实例分析、模拟仿真、归纳发现等作为主要实验形式,旨在探索数学现象、发现数学规律、验证数学结论或辅助做数学、学数学、用数学的数学学习与研究的实践活动。不难看出,现代数学实验是传统数学实验的技术改造。以计算机为核心的信息技术在数学实验教学中的运用,是对数学实验教学的一种突破。计算机的介入,使得数学实验有了质的飞跃,其迅速的图文处理功能,为抽象的数学思维提供了直观的动态背景,使静态的数学结构表现为时空的动态过程,使学生乐意并有更多的精力投人到现实的探索性的数学活动中去,数学实验教学必将会以其独特的教育功能,在数学教育中呈现出旺盛的生命力。
二、 数学实验教学要着重培养学生的实验素质
由于传统的数学教学中较少涉及数学实验此类问题,现在要求学生自己进行数学实验,学生往往不知所措,首先表现为学生难以设计出一套完整的实验方案,在实验中提不出问题,不善于归纳和形成猜想;其次是学生数学实验基本技能不足――这足以影响数学实验教学的质量和效果。因此,为培养学生的实验素质,首先要做到在教学中无论是演示实验还是操作实验都尽可能给予学生设计、提问、猜想、操作、交流、评估的机会,突出数学实验在能力培养中的载体功能;其次对数学实验的设计思想、实验内容、实验的演示操作过程、实验的归纳和总结都要有意识地增加学生参与的程度;再次是将课堂问题“问→答”变换为问题的“设计→解决→应用→再设计→再解决→再应用”的不断总结提高的过程。
三、 数学实验教学中要突出数学实验的作用
有些貌似数学实验的教学活动中,实验的任务、方案由教师制订好,实验过程受教师控制,实验的结果并没有真正由学生探究得出,而是由教师告知,并且经常是浅尝辄止、草草收场。数学实验强调学生的实践活动,数学实验的过程其实就是一个验证猜想、发现问题、探索知识的过程。让他们在信息技术的帮助下,通过自己的亲身实践而获得数学知识,体验数学思想方法,领悟数学本质。数学实验改变了单纯传授知识、训练解题能力的教学模式,它给学生一个实践和思考的空间,让学生从听数学、学数学到做数学,再到玩数学,过去被动地接收现成的数学知识,而现在象“研究者”一样去发现探索知识。实践表明,通过实验,学生对有关知识的印象比过去死记硬背要深刻得多。同时由于学生通过实验、观察、猜想、验证、归纳、表述等活动,他们不仅形成对数学新的理解,而且学习能力得到了提高。
同时数学实验的过程也是探究式学习的过程,探究式学习旨在让学生在自主学习的环境里,深刻感受、领悟数学抽象知识的产生和发展过程。通过“问题情景――数学实验――课堂交流――课堂操作课堂练习”这种新的学习模式,学生可以理解问题的来龙去脉,以及它的发现及完善过程,从感觉到理解,从意会到表述,从具体到抽象,从说明到证明。一切都是在学生眼前发生的,抽象得易于理解,严谨得合情合理。数学实验缩短了学生和数学之间的距离,数学变得可爱有趣了。
四、 要加强数学课程与数学实验教学的整合
课程内容的调整有利于数学实验教学与数学课程的整合。新一轮基础教育课程改革高度重视教材的优化,加强了教材内容与学生生活及现代社会科技发展的联系,因此,数学学科课程内容的调整和重新定位成为可能而且必要。比如说一些新增的课程内容,如统计与概率、生活中的轴对称、图形的平移与旋转、视图与投影等,都可以作为数学实验教学的内容。
同时要将数学实验作为课程内容的一部分,数学实验才有其独立的教学目标,把培养学生的探索精神和实践能力作为目标,数学实验才能发挥它应有的作用。因此,数学实验应纳入到数学课程内容体系来考虑,而不应只是作为一种教学手段,即数学实验应该由辅助教学模式、手段层面上升到课程层面上来研究和实施。
作为数学教师,我坚信:每当我们从数学的本质特点和学生的身心发展规律、认知特点出发,运用自然器材、数学模型、计算机等多种工具和载体,通过数学实验这种教与学的方式,去帮助学生完善认知结构,去帮助学生本质地理解数学、认识数学,培养学生发现、创造的能力时,我们就把握住了数学教育的时代性、科学性,就深入到了数学素质教育的核心。可以预见,随着课程改革的逐步深入,数学实验教学必将会以其独特的教育功能,在数学教育中呈现出旺盛的生命力。
(马凌军 江苏省泗洪育才实验学校 223900)