以实验促思考培养综合素养*——浅谈小学数学实验的实践研究

梁欣荣

(安徽省合肥市少儿艺术学校 安徽 合肥 230011)

数学具有一定的抽象性，各种公式、结论需要通过实验进行验证，才能有效加深小学生对数学知识的印象和理解。但如果教师在进行数学教学时，仅通过讲解、示范完成数学知识的教学，那么小学生难以正确掌握数学中抽象的公式和概念，且难以理解数学知识之间的逻辑关系，最终无法有效激发其数学思维，这会严重阻碍小学生数学学习水平的提升。

1.创设问题情境

问题是开展教学的关键起点，在小学数学实验教学中也不例外。教师应始终遵循“质疑、猜想、实验、探讨、下结论”的模式开展教学活动，通过创设问题情境，激发小学生对数学实验的兴趣，以此保证教学的实效性。

例如，在教学“多边形的面积”这一课时，教师可先设计习题：在一个宽为12厘米、长为16厘米的长方形中，裁出3厘米×4厘米的直角三角形，最终能得到几个一样的直角三角形？得出正确答案的学生较少，原因在于小学生缺少实验操作经验，也没有与之相关的生活经验，因此很难灵活答题。

针对这一现象，教师可通过问题情境的创设，开展数学实验，帮助小学生打破思维的禁锢，了解数学问题的本质，进而灵活解答问题。如教师可以提问：在上述长方形中裁剪出4厘米长的正方形，最终能得到几个正方形？然后引导小学生开展实验，并总结实验操作经验。再提问：若要裁剪成5厘米长的正方形，又可以得到几个？这一次则让小学生自行开展实验，教师可以给予提示：能否沿用第一次实验的经验？实验过后让小学生探讨交流，总结实验操作经验。最后回到第一个问题，让小学生根据两次实验操作经验完成剪裁，指出哪种方法能快速获得更多的3厘米×4厘米的直角三角形，并总结自己感悟最深的实验结论。通过三次实验，教师能让小学生产生一定的实验需求，而且有了问题的引导，教师可以有效调动小学生做数学实验的积极性，总结解题的思路，更好地完成解答。此外，在问题的指引下，小学生能明白实验的目的及所要解决的数学问题，再利用数学实验一步一步地验证问题和答案，最终促使数学思维得到质的飞跃。

2.增强沟通互动，培养创新思维

素质教育要求学生能够进行创新并且自主实践，教师和学生要构建平等的师生关系。教师在教学时要注重和学生之间的互动，现在小学生的注意力集中时间非常短，教师在教学时要隔一段时间提醒一下学生，这就导致课程进展缓慢，教师在实验教学时要和学生多互动交流，才能促进他们发展。

例如：现在教师在教学时多以自我为主，没有和学生产生互动，这样的教学让学生和教师之间产生不对等的关系，学生对于教师产生恐惧心理，对于课程也就不能很好的进行学习。所以教师要和学生之间进行沟通。在学习“鸡兔同笼”问题时，很多学生会对这部分内容的思考存在误区，教师就可以在正式讲课之前，让学生撕出卡片，卡片内容分别写上鸡的头和鸡的脚术以及兔的头和兔的脚数，然后运用这种土办法让学生通过数数的方法进行验证题目。通过这个实验教师就可以继续往下引导，如果五十只鸡不知道兔的总数该怎么做呢？教师就可以引出今天的数学知识，增强学生的好奇心，学生会非常想知道简便方法算出鸡兔的数量，就会集中注意力，紧跟教师教学节奏。

3.基于学生认知，开展数学实验

小学数学教学中数学实验的设计要结合学生的实际情况，考虑到学生的认知水平，基于教学内容开展实验教学，实验的设计要保证具有一定的可操作性，能够为学生所接受。同时，数学实验还要能够反映出教学内容的特点，帮助学生突破重难点，掌握所学习的知识内容。例如在学习《三角形的特性》相关知识内容时，在教育教学中可以让学生准备相同长短的小棒，让学生独立的摆出三角形、平行四边形，发挥学生的想象力，让学生摆出多个三角形、平行四边形，在摆出多个之后，学生发现三角形的外形都是不变的，但是平行四边形可以有不同的外形，进而让学生认知三角形唯一性的特征。接着让学生拉动自己制作的三角形和平行四边形，可以发现三角形是拉不动的，但是平行四边形却很容易拉动，进而认识到三角形具有稳定性的特征，平行四边形具有易变性的特征。最后，结合学生的实际生活让学生认识到一个坏的凳子，如果钉成三角形，则比较稳定，但是如果钉成平行四边形则不牢固，进而优化教育教学效果。

4.激发兴趣，自主实验

小学数学教师要懂得激发学生的内在潜力，使其具备更强大的实验能力，并且让更多的学生具备下面的两个能力，一个是高度的兴趣，另一个是高度的自主性。小学生在以往的课程中存在的问题是：自己把自己视为一个知识的吸纳者和分析者，但是没有能够充分地发扬自己的积极性和活力，没有认识到自己是一个自主性的个体。只有自己能够给自己规划和筹谋，本人才能在数学学习的同时，得到更大的收获。

小学生在学习长方体、正方体的表面积和体积时，教师要让学生试着分析和假设，当一个长方体的表面积和体积是否可能存在：

(1)长方体的表面积和体积均大于正方体？

(2)长方体的表面积大于正方体但是体积小于？

(3)长方体的体积大于正方体但是表面积大于？

教师可以让学生认真地加以假说，并且能够结合具体的材料去构建、去分析、去完成、去搭建，从而能够根据实验得出一个更好的实验结论，这对于学生的数学学习、数学核心素养的提高和各方面的进步都是有着重大的意义和作用的。

在学习圆形的相关知识的同时教师仍然可以让学生认真地完成不同的实验，让学生能通过实验更好领悟圆形的特点和特质，从而能提高本人的数学学习能力和学习效率，这对于学生的未来进步是意义显著的。例如，小学教师可以问学生：为何小车子的轮子都是圆形的？如果换成是其他的形状是否可以？教师可以让学生能够亲自加以实践，将小车子的轮胎从圆形的换成是三角形、正方形、长方形、椭圆形……这些图形如果能够被接入到小车子的轴承上，然后让小车子不断地滚动，结果发现的情况便是……教师要让学生能不断分析和思考相关的场景，又能让学生的学习效率和学习能力取得综合性的提高和发展。

教师不能让学生在数学的体系中感到乏味的疲惫，而是要让学生能成为一个更为出色、更为积极的学习者，在学习和探索数学的过程中，感悟到更为丰富的知识、强化自身的能力，并且得到全方位的进步。

5.利用教具，直观呈现抽象计算知识

小学生心智不成熟，抽象的计算对于他们来说很难接受掌握。所以教师开展教学时，可以利用教具或者让学生们动手折叠，提高学生的参与程度，直观呈现抽象知识，增加课堂的趣味性，给学生们帶来一个和谐的数学课堂。

比如说进行《表内乘法(一)》的教学时，教师要求学生提前找好一些小棒。在课上，教师结合教学内容创设教学情境：第一个学生拿出来两根小棒给教师，第二个学生也给教师两根小棒，那么现在教师有几根。教师继续创设情境，让学生们根据问题“摆一摆、数一数”，通过这种方式，调动学生们的研究积极性，让他们认识乘法，建立对乘法的初步认知。教师再让学生利用纸张折叠成星星，创设情境：给前桌2个星星，给后桌2个星星，给左边的同学2个星星，给右边的同学2个星星。学生根据自己四周有几个同学，自己计算需要折叠几个星星。有的学生坐在墙边，那么他周围的人数不超过3个;有的学生坐在一排，那么周围的人数也不超过3个。通过学生的自主思考，帮助他们快速接受乘法。

6.探寻问题“本源”，找准思维起点

学起于思，思源于疑。问题是撬动思维、开启数学探索的源头，数学实验同样需要问题驱动。教师要基于学生的数学现实，从学生的“真问题”入手，引发数学思考，从而激发实验解题的内在需求。如教学“三角形内角和”时，可以这样提问：“三角形三边长度之间有特定的关系，那么三个内角之间是否也具有某种固定不变的关系呢？”再以△ABC为研究对象，在几何画板上进行数学实验：

(1)实验1：多次拉动顶点A，改变其大小，观察“随着∠A的变化，∠B和∠C会怎样变化”。

(2)猜想：你有什么发现？(3个内角大小相互制约，∠A增加的度数和∠B、∠C减少的度数和可能相等，即三角形内角和固定不变)

(3)实验2：逐渐将顶点A拉向底边，∠A逼近180°。

(4)猜想：三角形内角和可能是多少度？

教师由三角形“三边关系”引发学生对“三个内角关系”的思考，为研究三个内角关系提供了智力背景和动力基础。随后，教师借助几何画板展开两个层次的实验，引导学生经历“三个内角之间有关系→三角形3个内角和可能固定不变→三角形内角和可能是180°”的思考过程，从“模糊”到“清晰”，不断加深对三角形内角和的认识。

7.丰富实验总结归纳过程

在《圆锥的体积》数学实验完毕之后，教师同样也需要积极带领学生展开总结与梳理，从而归纳课堂之中存在的知识点，以此帮助学生加深对于圆锥体积知识的印象，切实强化课堂教学工作的实效性。在笔者的教学过程当中通过以下环节带领学生完成了知识的总结归纳：

师：同学们做实验的过程非常顺利，你们都得出了自己的结论。但是，老师还有一些疑问，所以我想再探究一次，让我们一起共同做实验进行再一次的探究好不好？

生：好！

随后笔者从教具当中随手取出一个空圆锥和空圆柱，分别装满沙子倒上三次，正好装满整个圆柱。

师：(装作恍然大悟的样子。)啊！果然，圆锥的体积真的是圆柱的1/3，同学们实在是太聪明了，让我们一起为自己鼓掌好不好！

最后，通过课堂提问的过程让学生说出自身在实验当中拥有哪些收获，让学生回顾每一个实验的细节，这样既提高了学生对于知识的印象，同样也优化了小学《圆锥的体积》实验课堂教学质量，对于小学生数学学科核心素养的培养具有关键性的作用。

8.拓展学生实验操作能力

拓展学生实验操作能力是小学数学教师开展实验教学的重要目标之一，其不仅可以有效提升学生的数学知识应用能力，同时也可以促使学生养成良好的数学综合素养。在具体的实验教学环节，教师要发挥自身的组织与引导职能，帮助学生及时总结在实验操作中存在的问题与不足之处，从而进行有针对性的改进与提升。比如在实验活动结束后，教师可以为学生们布置与实验总结相关的作业，让学生对实验中出现问题的原因或者是实验成功的原因进行总结与分析，从而让学生认识到数学实验本身的复杂与多变性，为数学实验活动更好地开展提供保障。对促使学生的实验能力得到巩固与拓展的基础上，教师还可以定期开展数学实验理论课程，向学生传授正确的实验操作方法，最大限度减少实验失误。在这一环节，教师可以为学生们演示错误的实验步骤以及错误的实验操作等等，借此来全面增强学生的实验分析与操作能力，帮助学生更好地理解与掌握与之相关的数学知识。

9.分工合作，培养学生的协作精神

分工合作是数学实验课最基本的教学组织形式，在实验探究的过程中，各成员之间既有明确的分工，又有通力协作，互通有无，相互启发，达到共同进步。实验取得成果后，生生之间的成果交流、体验分享，创造了一个真诚倾诉和启迪思维碰撞的机会，有效地培养学生合作的意识和协作精神。如数学实验课《一年会漏掉多少水》教学中，教师根据实验的需要和学生的特长将学生分成6人左右的小组，明确实验的目的是测量水龙头每分钟滴漏的流量，从而计算出一年的漏水量。明确实验的目的后，各组长马上根据组员的特长进行了精细的分工，实验前有学生负责设计实验方案、有学生负责准备活动器材;实验中有学生负责开关水龙头，有学生负责计时，有学生负责收集、记录数据;实验后有学生负责计算，有学生负责数据分析，有学生负责主笔实验报告。

实验过程中，学生们共同经历了实验方案的设计、数据收集、计算分析、交流反思过程，人人都觉得为实验的顺利进行作出一份贡献，其参与意识，协作精神得到进一步增强。

10.演示性实验，优化课堂教学效率

演示性实验是实验教学的另一種重要方式，学生自主性实验不同的是，演示性实验的开展可以在最大程度上节省整个课堂教学的时间，同时也能在一定程度上维护整体教学效率的稳定。例如在平行四边形面积计算这一部分的知识教学中，平行四边形高的确定是一个非常重要的部分，为了传授学生确定平行四边形高的最准确的方法，教师可以进行演示性实验，让全班学生仔细观察每一个实验步骤。教师先用尺规作图工具在黑板上画出了一个非常标准的平行四边形，而后用直角三角板的直角边沿着平行四边形的底边持续推进，直到直角边触碰到平行四边形某一个边的上顶点，此时将直角边所联系的平行四边形的上顶点和底边之间的距离用虚线表示出来，这就是整个平行四边形的高。通过亲自动手操作的方式，教师完成了演示性实验教学，而学生仔细观察教师的教学动作也必然更加明确的认识到平行四边形的高究竟从何而来。与此同时，教师也可以建议学生在观看整个演示性实验后自主操作一番，进一步增强对知识的理解能力。

结语

实验教学法是有助于增强课堂教学效率并培养学生数学学科综合素养的优质教学方法，所以在今后的教育教学中，我们要加强对实验教学法应用的基本分析，充分认识及应用优势并在实际教学过程中以具体的方式将其贯彻和落实下去，这不仅有助于给予学生更加良好的学习体验，同时也有利于促进整体课堂教学效率的提高。