设计有效实验

【摘

要】数学是小学阶段非常重要的学科，不仅能帮助学生夯实基础，形成数学技能，而且能帮助他们形成数学关键能力，丰富精神世界，为后续发展奠基。而数学实验的应用，可以激发学生学习数学的兴趣，促使他们主动获取数学知识，提升思维品质，感悟数学的魅力和精彩。所以，教师应结合教材内容，思考小学数学的实验内容、对象和预期结果，积极探寻小学数学的实验形式，让学生在实验中掌握知识，收获快乐，建构有生命活力的数学课堂。【关键词】小学数学;实验;课堂教学数学是小学非常重要的学科，重在传授知识、训练技能、锻炼思维，而《义务教育数学课程标准（2022年版）》的实施，对教师的课堂教学提出了更高的要求，教师应优化课堂教学结构，引导学生高品质学习数学，形成数学关键能力。而在以往的数学教学中，很多教师喜欢采用直白式的告知，將课本知识直接注入给学生，用教师的分析代替了学生的思考，致使学生的课堂参与性不强，对所学知识的印象也不够深刻，长期以往，必将阻碍学生的发展和提升。在培养“全面发展的人”教育理念提出之际，教师应科学施教，提升课堂教学成效，而实验便是切实可行的方式之一。实验是以获取知识、检验猜想为目的，以动手操作为凭借的思维活动，将抽象的数学知识融入实验中，可以提升学生的课堂参与性，实现“学”“做”“用”的和谐统一，体验数学的魅力，畅享数学学习的异彩。一、设计实验，唤醒求知欲望（一）引入趣味实验，调动学习兴趣受到以往教育观念的影响，很多教师采取机械灌输的教学形式，导致数学课堂乏味、无趣，学生学习的自信心也大打折扣。新课标指出，教师应关注学生的学习情绪，让学生愿意亲近数学，主动地获取数学知识。那么怎样调动学生的学习兴趣呢？而应用趣味实验便是切实可行的方式之一，教师应精心挖掘教材，根据学生的认知特点，引入富有趣味的实验，改变他们对数学的印象，让深奥的数学知识形象地呈现在学生的眼前，让学习过程变得更轻松。在教学圆锥的体积时，教师在课前准备了等底等高的圆柱形和圆锥形容器。然后向学生问道：“这两个容器的容积是否相等？”学生通过观察直接给出了结果，认为它们的容积不相等，圆柱的容积更大一些，且大家的意见是一致的。当问及它们的容积会有怎样的关系时？学生们的意见发生了分歧，有学生认为圆柱的容积是圆锥容积的2倍，还有学生认为圆柱的容积是圆锥容积的3倍……可见，学生们的意见不一致，很快争执了起来，怎样解决这个问题呢？教师自然地引出了趣味性实验，拿出了课前准备的水，让学生想办法进行验证，得出最终的结论。（二）借助冲突实验，打破认知平衡所谓认知冲突，是学生已经拥有的认知结构和所要学习的知识不一致时，原先的认知结构就会失衡，驱使学生寻求新的平衡点，建立新的知识建构。在数学教学中，教师应针对教学内容，通过合理的路径，为学生制造冲突，让学生在冲突的影响下，产生探索新知识的热情。所以在应用实验教学的过程中，教师可以为学生设计冲突实验，激励学生积极探索，唤醒其探索的渴望，促进其展开数学思考，寻求新的平衡点，实现对新知的理解与掌握，更好地提升课堂教学成效。在教学三角形的三边关系时，教师向学生询问：“如果要围成一个三角形，你需要几根小棒？”教师的话音刚落，学生们就给出了答案：“3根。”教师追问：“是不是任意长度的3根小棒，都能围成一个三角形呢？”对此，学生们都坚信不已。于是教师为学生设计了实验，实验的内容大体包括以下几个环节：（1）我来抽，让学生们到讲台前抽取了不同长度的3根小棒。（2）我来围，用自己所抽的3根小棒围三角形。（3）我来说，和自己的同学说一说，自己所抽小棒有没有围成三角形。这样的实验过程，对于四年级学生来说难度很小，学生们很快发现了问题，因为有的学生可以围成三角形，有的学生则不能。这样自然地激起了学生的冲突，学生们必定想一探究竟，探寻其中的缘由，学生在这样的学习过程中会表现得更加积极。二、设计实验，促进学生探索（一）应用探索实验，实现新知内化《义务教育数学课程标准（2022年版）》实施后，广大数学教师应该更新育人理念，抛弃一讲到底的做法，将学习的主动权交还给学生，让学生发挥主观能动性，积极地获取数学知识。所以在数学课堂中，教师应注重探索性实验的应用，集中学生的注意力，为他们提供充分的时空，更好地吸纳和掌握数学知识。教学实践证明，应用探索性实验，可以帮助学生降低学习的难度，让他们更好地吸纳、掌握所学知识，使探究学习发挥出应有的价值和意义。在教学长方形和正方形的认识时，在学生们认识到无论是长方形还是正方形都有4条边后，教师为学生设计了探索性实验，让他们发挥自主能动性，得出长方形4条边、正方形4条边的关系。对于长方形，教师为学生设计了下面问题：长方形的4条边一样长吗？有没有相同长度的边？你是怎么得出这个结论的？在此过程中，学生们通过观察，可以得出4条边不一样长。为了更好地探索4条边之间的关系，有的学生用直尺分别量出了4条边的长度，也有的学生用折纸的方法，得出长方形相对的边长度相等，教师因势利导，引出了“长”和“宽”。对于正方形，教师提出了这样的问题：“正方形的4条边一样长吗？你是怎样得出这个结论的？”在此环节中，教师沿用探索长方形的经验，进行量和折，得出了正方形的4条边一样长。基于此，再让学生比较长方形和正方形有什么异同点，就显得简单和容易得多，也有助于学生掌握知识的“内核”，建立正确的认知。（二）运用合作实验，形成协作意识当前，合作学习已经成为学生学习的重要形式之一，因为处于小学阶段的学生能力不足，思维能力不发达，有时依靠单个个体的力量，无法突破所学知识的难点，影响着高效课堂的建构。教师应结合小学数学的教育目标，立足学生的学习需求，按照新课标的教学要求，设计形式多样的合作学习活动，让学生优势互补，共同进步，增强学生的协作意识，培养合作能力。所以，在日常的教学中，教师应注重合作性。实验的应用，让学生发挥创造性和自主性，促使他们在交流合作中深入地掌握所学知识，形成合作意识，进一步提升团结合作的能力，获得真实的体验。在教学长方体和正方体的体积时，教师拿出了苹果、梨、土豆、鸡蛋等物品，问这些物品的体积是多少？学生们一看，顿时傻眼了，因为这些物品既不是长方体也不是正方体，无法直接进行计算。对此，教师没有进行讲解，而是让学生想办法测量出它的体积。于是教师引入了小组合作实验，并为他们提供了长方体容器、尺子和水等物品，让他们想办法进行测量。于是学生们先量出长方体容器的长和宽，并且算出它的底面积，再倒入适量的水，用尺子量出水面的高度，然后将相应的物品浸没水中，这时水面无疑会上升，用尺子量出现在水面的高度。这时候就可以计算出两次水面的高度差，然后根据所学长方体和正方体的知识，就可以求出相应物品的体积，得出了最终的结论。可见，这样的实验，既让学生拥有了亲身实践的机会，又培养了他们的合作能力。三、设计实验，提升综合能力（一）依托应用实验，实现活学活用随着新课改的深入发展，小学数学课堂被赋予了新的内容与要求，在此过程中，培养学生的应用能力已经成为课堂教学的必然趋势。为了帮助学生建立数学和生活的联系，教师应注重生活实际问题的引入，将抽象、枯燥的数学知识点具象化、可视化、动态化，带领学生掌握更多的技能。所以在日常的教学中，教师应注重应用性实验的应用，让学生能够用数学的眼光看待生活，将课堂中所学的数学知识转化为技能，形成探究意识，升华学生的认知，提升他们学以致用的能力。在教学长方形和正方形的面积后，教师出示题目：“一张长30厘米，宽20厘米的纸，剪去一个最大的正方形，剩下图形的周长和面积是多少？”大多数学生都是用原来长方形的周长和面积，减去最大正方形的周长和面积，对于学生的结果，教师没有急于评价，而是将这个问题设计成了应用性实验，让学生拿出长方形纸动手做一做，相互之间说一说，剩下图形的长和宽各是多少厘米？根据相应的公式，分别算出它的周长和面积，然后比一比，看和原先的结果是否一致。在此过程中，学生自然会发现原先计算的面积是正确的，而原先的周长是不对的，进而让学生寻找出错的根源，升华了他们的认知。（二）开展创造实验，培养发散思维数学在小学阶段的重要性不言而喻，它对培养学生的学习品质具有不可替代的作用。新课标明确指出，培养学生的创造性思维是数学课堂的重要任务之一，教师应将其落到实處。创新意识的培养不是一蹴而就的，它是一个长期的过程，教师应制定科学合理的教学策略，培养学生的发散思维，助力综合素养的提升。而创造性实验的应用，就是有效的途径之一，可以培养学生灵活多变的思维方式，让他们敢于创新，学会从多角度、多方位地解决、分析数学问题，拓展思维空间，逐步实现创造力的提升。在教学长方体的表面积时，教师让学生在课前准备了长方体纸盒。在教学的过程中，教师让学生借助自己准备的物品，探索长方体表面积计算方法。学生们在探索的过程中，认为可以用“长×宽×2+长×高×2+宽×高×2”进行计算，因为长方体相对的面完全相同。也有学生认为可以用“（长×宽+长×高+宽×高）×2”进行计算，也就是先算出上面、前面、右面的面积，然后再乘2。正当教师进行总结时，有学生站起来说还有不同的方法，教师让那个学生说出了他所想到的计算方法，也就是“（长+宽）×2×高+长×宽×2”，当问及学生为什么这样算时，那个学生表达了自己的想法。因为长方体的侧面展开图是一个大的长方形，其长就是长方体的底面周长，宽就是其高，再加上上面和下面的面积，就可以求出长方体的表面积。显然前面的两种算法是常规性的，而最后一种