中学数学实验教学的思考

中学数学实验教学的思考谢冬云（株洲九方中学41最新）摘要：本文介绍了实施中学数学实验教学的背景，阐述了数学实验的含义、特点及教学价值，指出了中学数学实验教学中存在的问题及解决这些问题的对策。关键词：数学实验一、实施中学数学实验教学的背景《中共中央国务院关于深化教育改革，全面推行素质教育》中明确指出：要转变教育观念，改革人才培养模式，让学生感受、理解知识的产生和发展过程，在学习知识的过程中，培养学生的科学精神和创新思维习惯，重视能力的培养。中学数学课程标准中要求教师引导中学生去接触大自然，了解社会，参加各种形式的课外实践活动，通过这些活动让学生学会用数学及发现有用的数学，从而形成自主探索，合作交流与实践创新的学习方式。随着计算机科学的飞速发展和信息时代的到来，使得研究数学有了高科技的辅助工具和研究手段，数学实验应运而生。而我国的中学数学教学仍侧重于定理的证明，公式的推导及运用，计算方法与技巧，忽视了数学发现过程中实验性，经验性的一面。因此将数学实验引入中学数学课堂教学是十分必要的。二、数学实验的含义、特点及教学价值本文所说的数学实验指的是：教师引导中学生利用实物模型，科学计算器或计算机软件系统等数学工具，对数学素材进行观察、实验、比较、猜想及证明来进行探索学习数学的教学形式。由中学数学课程标准和数学学科本身的特点可以看出，数学实验具有以下几个特点：1、以问题为载体，通过对实际问题的解决，培养学生用数学知识解决实际问题的意识和能力。2、以计算机及软件系统为工具，合理地使用计算机及其软件系统，能进行高速的数值计算，避免低水平的重复劳动，从而使有限的资源发挥了更好的效益。3、以学生为主体，数学实验要求学生多用脑，多动手进行具有探索性、验证性的操作，在老师的指导下探索建立模型解决实际问题的方法，在失败和成功中获得真知。在中学开展数学实验具有一定的教学价值。它主要体现在三个方面：从教学的角度来看，通过开展数学实验，改变了传统教学的“三个一”（一张纸、一支笔、一个脑袋），增强了实验操作性，由原来的仅重推理或演算能力转变为学生从探索、猜想到自己得出结论，增强了智力开发性；由纯数学转变为联系实际的数学，增强了数学的应用性。从学生的角度来看，通过开展数学实验，不仅能使中学生做事的主动性、创造性和协作精神得到很大提高，而且还能通过改变学习方式从而达到提高学习数学的兴趣。从教师的角度来看，用实验的方式传授数学，是对传统教学方式的有益补充，它既在一定程度上减轻了教师的工作负担，又为教师充实了素质教育和创新教育理论，丰富了数学教学理念，使实验法、归纳法、演绎法一起成为研究数学的重要方法。三、中学数学实验教学存在的问题在发达国家中，数学实验已成为常见的教学形式。美国的中学有专门的数学实验室，英国的中学教材中有许多实验材料。而我国中学数学教材中只有“想一想”、“看一看”及“研究性课题”等阅读材料，而没有专门的实验教材，再加上传统的教育观念和思想的影响，使得在中学数学教学实践中，很少开展数学实验教学或做起实验来困难重重，具体表现在以下几个方面：第一，教师对数学实验认识不足，在教育的理念上,传统的数学讲解式课堂模式,大容量、高强度、多反复的课堂训练模式在绝大多数数学教师身上留下了深深的烙印,有的教师怕影响教学进度和质量及疲于应付中、高考而放弃数学实验。虽然实验教学需要花费一定的时间，但是恰当的数学实验不仅能提高教学的深度与广度，还有利于激发学生的好奇心及培养学生的科学探索精神，更何况有时牺牲一定的进度来换取深度，并非是得不偿失的事情。第二，教学缺乏必要的经验和指导，由于数学实验教学的研究尚处于初始阶段，教材及教学杂志的相关资料比较少，对于在实验过程中如何引导学生设计实验方案，怎样激发问题控制实验，怎样对实验结果进行归纳和总结，怎样对数学教学软件进行二次开发，有的教师感到力不从心。但随着教育环境的宽松，将有越来越多的人面临如何上好数学实验课的问题．第三，学校缺乏实验所需的材料和工具，由于经济条件及教学规模的制约，相当多的学校还未能开辟专门的数学实验室及添置许多数学实验素材和工具。实际上，大多数数学实验都可以利用计算机（或功能较强的计算器）作为工具。无论是作图，还是计算，计算机都可以迅速完成。第四，中学生做数学实验的能力差，由于中学生的年龄结构，学识水平及心理承受能力等方面的限制，使得学生艰难设计出比较理想的实验方案，在实验过程中很难提出有见解的问题，完成不了必要的归纳和总结。这就要求学生要有团体意识及协作精神。四、中学数学实验教学前瞻及对策中学数学实验教学在教育理论处于转型期，新旧观念冲撞突出的现阶段开展起来有一定的困难，但这种教学方式具有可观的前景，它的实施必定推动教育技术的发展，它不仅是实施素质教育与创新教育的需要；而且也能带动数学教学体系、内容和教学方法的改革。为了更好地实施中学数学实验教学，我们工作在数学教学一线的教师首先要求积极地投入到数学实验教学的课题研究中去。加强自己的理论修养及实验经验的积累，经常与同行交流数学实验教学的案例；加大自己对数学实验教学设计及实验操作问题的研究，及对学生认知心理的研究。例如：在什么情况下用数学实验教学形式效果要比授课教学好如何对待实验误差等问题，当这些问题用科学的理论作指导处理好后，才能有针对性指导学生，从而达到理想的实验效果。其次，让学生走出课堂，走到与我们生活息息相关的实际之中去，使之在活动中动起来，并且根据自己的能力进行充分的发挥，如测量学校教学楼前的国旗杆的高度的实验活动中，各层次的学生设计出了不同的方案，有的利用同一时刻物高与影长成比例，有的利用了三角函数，还有的利用了升国旗速度与时间的关系来计算等方法，通过这一问题的解决，使学生对所运用的相关知识有了深刻的理解，做“然后知不足”在学生独立或合作实验的同时，激发了他们进一步学好数学的愿望，也促进了数学教学的良性循环。最后，将现代化的教学手段引进数学实验之中。将计算机引进数学实验课，可以提高效率，计算机还可以模拟一些远比传统教学更富启发性的教学情景，以帮助学生加深对数学概念和定理的理解。如计算机模拟抛硬币实验，来得出“正面朝上”的频率；如研究圆周角定理时可充分利用《几何画板》的软件让学生亲自上机演示操作，从而发现规律，这远比直接将圆周角定理用平铺直叙的方式传授给学生好得多。又如数列极限概念的教学，可以通过学生键入n值观察an的变化，利用数学软件设计“放大镜”来观察数轴上an动态地趋近于极限A的过程，从而帮助学生真正地理解数列极限的概念。这种学生探索证明结论的方法是传统教学无法比拟的。开展中学数学实验教学，可以培养学生理论联系实际的工作作风和一丝不苟的工