淺談用“數學實驗”培養中學生創新意識

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傳統數學教學常常把數學過分形式化,忽視探索重要數學知識形成過程的實踐活動,制約了學生的發展。數學實驗教學是再現數學發現過程的有效途徑,它為學生提供了主體參與、積極探索、大膽實踐、勇於創新的學習環境,提供了一條解決數學問題的全新思路。資訊技術與數學課程的整合,更為數學實驗教學開闢了無限廣泛的前景。

淺談用“數學實驗”培養中學生創新意識

一、數學實驗的價值

所謂數學實驗,是根據研究目標創設或改變某種數學情境,在某種條件下通過思考或操作活動,研究數學現象和發現數學規律的過程。讓學生在教師的指導下進行實驗,可大大增強學生的好奇心,激發其探索和創造的慾望,使學生的學習過程,變為自己動手實驗、觀察發現、猜想驗證、動腦設計的親身經歷。在數學教學中,充分挖掘實驗環境,特別是利用計算機為學生創設良好的實驗環境進行數學實驗,是實施數學素質教育的重要途徑。

二、數學實驗教學模式的基本環節

數學實驗教學模式的基本思路是:從問題情境(實際問題或數學問題)出發,學生在教師的指導下,設計研究步驟,進行探索性實驗,發現規律、提出猜想、進行證明或驗證。根據這一思想,教學模式一般主要包括以下五個環節:

創設情境創設情境是數學實驗教學過程的前提和條件,其目的是為學生創設思維場景,激發學生的學習興趣。問題情境的創設要精心設計,要有助於喚起學生的積極思維。

活動與實驗這是這種教學模式的主體部分和核心環節。教師根據具體情況組織適當的活動和實驗;數學活動形式可根據具體情況而定,最好是以2~4人的小組形式進行,也可以是個人探索或全班進行。這一環節對創設情境和提出猜想兩大環節起著承上啟下的作用。

討論與交流這是開展數學實驗必不可少的環節,也是培養合作精神、進行數學交流的重要環節。讓學生積極主動地參與到數學實驗活動中去,對知識的掌握,思維能力的發展,學業成績的提高以及學習興趣、態度、意志品質的培養都具有積極的意義。

歸納與猜想歸納與猜想這一環節和活動與實驗、討論與交流密不可分,常常相互交融在一起,有時甚至是先提出猜想,再通過實驗驗證。

驗證與數學化提出猜想得出結論,並不代表實驗結束,還需要驗證,通常有實驗法、演繹法和反例法。

三、數學實驗教學的實施

讓學生動手做數學實驗,開啟學生數學的眼睛,激發學生用數學的眼光探索數學的新知識,是調動學生熱愛數學,學好數學、用好數學,發現步入數學殿堂大門之路的十分有效的數學教學方法。下面結合例子,談談筆者的一些做法。

一是藉助數學實驗教學,引導學生加深對概念的理解。

案例1:無理數的概念教學

課前準備:課前準備一把剪刀、兩張同樣大小的正方形紙片(邊長設為1)、計算器。

要求:1.讓學生利用這些工具剪拼出面積為2的正方形;

2.利用計算器探求2開方的小數部分。

探究問題:(1)怎樣拼得面積為2的正方形?(2)它的邊長是多少?(3)估計2開方的值在哪兩個整數之間?(4)2開方能用分數表示嗎?

探究結果:拼圖對學生來說易如反掌,通過動手操作,班級交流,全班一致認為最容易、最美觀的拼圖是:

因為學生已經學習了算術平方根的概念,所以馬上能說出大正方形的.邊長是2開方。但接下去的用計算器探求2開方的小數部分就有點困難了。

教師提示:(1)輸入大於1小於2的數,平方的結果比2大了,怎樣調整結果比2小呢?(2)我們能否找到一個有限的小數,使得它的平方剛好等於2?(3)大家有沒有發現1.4142出現迴圈?你認為在省略號的背後,有沒有可能出現迴圈?(4)它能不能用分數表示?如果不能用分數表示則是無限不迴圈小數。事實上,2開方=1.4142是一個無限不迴圈小數,從而使學生切身感受到除有理數外還有另一類數,從而引出無理數來。

在動手操作實驗和展示結果的過程,增強學生的感性認識、培養合作精神,並從中體驗成功的喜悅,加深了對概念的理解。

二是數學實驗教學,有助於培養學生髮現數學規律。

案例2:浙江版國中數學七年級上冊教材51頁探究活動:

1.一張紙的厚度為0.09mm,那麼你的身高是紙的厚度的多少倍?

2.將這張紙按圖2-14的方法(圖略)連續對摺6次,這時它的厚度是多少?

3.假設連續對摺始終是可能的,那麼對摺多少次後,所得的厚度可以超過你的身高?先猜一猜,然後計算出實際答案。你的猜想符合實際問題嗎?

實驗準備:全班每四人一組,每人準備一張A4白紙。

實驗要求:讓學生將手中的紙按要求對摺,並記錄每一次對摺後紙張的層數,計算出它的高度,尋找出資料變化的規律,並解決上述問題。

實驗結果:對於問題1,學生很快就解決了。解決問題2時,學生列出了這樣一份表格:

對摺次數1234567n

紙張層數22*22*2*2242526272n

學生動手操作,找到規律,很快就解決了問題3。

三是通過數學實驗,培養學生的創新思維能力和數學應用意識。

學生的創新思維往往來自與學習過程中的思維偏差和好奇心,而實驗教學恰恰是提供學生探索發現、嘗試錯誤和猜想檢驗的機會。只要教師善於發現學生的閃光點,善於捕捉學生思維偏差的契機,恰當引導,實驗教學有時會收到意想不到的效果。

實踐證明,學生在思維偏差的引導下動手實驗,學到了教材上學不到的知識,使學生通過學數學而變得聰明起來。

合理運用實驗教學,充分發揮其作用,使學生主動參與、交流、合作、探究等多種學習活動,改進學習方式,真正成為學習的主人。