设计有效实验，建构魅力数学课堂

摘   要：数学是义务教育阶段非常重要的一门学科，具有很强的逻辑性和复杂性，对学生的学习能力要求比较高。处于小学阶段的学生，由于认知经验不足，逻辑思维能力不强，学习数学颇有难度。因此，教师应探寻有效的教学方式，帮助学生内化数学新知识，形成结构化的知识体系，而实验教学便是重要的教学方式之一，能激发学生的学习兴趣，强化学生对数学知识的理解。本文对如何应用实验进行积极的探索、促进学生的高效学习、形成结构化的知识体系、建构富有魅力的数学课堂进行了探讨。

关键词：小学数学 实验 课堂教学

《义务教育数学课程标准（2022年版）》颁布实施后，要求教师从培养全面发展的人出发，优化课堂教学结构，精心设计教学流程，尊重学生的主体地位，让学生主动地获取数学知识，提高学生的思维品质，实现“知识教学”向“能力教学”“素养教学”的转变，使学生形成适应未来社会的关键能力。在以往的课堂中，教师沿用“师讲生听”的教学模式，剥夺了学生学习的主动权，导致学生的参与性不强，对所学知识理解不够透彻。如何引入有效的教学方式，建构高效的数学课堂，是数学教师首要考虑的问题，而做实验便是切实可行的方式之一。实验是以探索知识、检验猜想为目的，以动手操作为载体的思维活动。在教学中，教师应根据教学内容，设计有效的实验，帮助学生深入理解和掌握所学知识，实现学生全面的发展。

一、设计有效实验，唤醒学生的探究欲望

（一）借助实验，进行新课导入

在教学过程中，导入是课堂教学的序幕，导入的内容和形式将直接影响学生学习数学知识的态度。在以往的教学环节，教师对导入环节并不重视，往往采用“开门见山”的讲解方式，无法调动学生参与的热情。因此，教师应改变以往的做法，根据教学内容，精心设计实验，运用实验导入新课，集中学生的注意力，使学生以更加积极的态度融入课堂，主动对数学知识进行探究，自觉建构数学知识。

比如，在教学“百分数”时，笔者带了两个水杯走进教室，一个标为1号水杯，一个标为2号水杯。在教学中，首先，笔者在1号水杯中倒入300克温水，在2号水杯中倒入200克温水，分别在两个水杯里加入40克糖，并提出问题：“哪个杯子里面的糖水更甜一些？”学生开始进行讨论，认为2号杯中的水比1 号杯中的水要少，但加入的糖的数量一样多，所以2号杯中的糖水更甜一些。其次，笔者肯定了学生的想法，然后在1 号杯中加入20克糖，在2 号杯中加入5克糖，再次提出问题：“现在哪个杯中的糖水更甜一些呢？”学生陷入沉默，没有办法进行直接比较。最后，笔者顺利地引导学生进入对新知识的学习。

（二）利用实验，激发学生的认知冲突

所谓认知冲突，是学生已经掌握的知识与所要学习的新知识之间不一致，形成矛盾，打破了原先的认知平衡点。对此，在小学数学教学中，教师可以利用实验，引发学生的认知冲突，激发学生内在的学习需求，促使学生主动思考，进而突破所学知识的难点，将所学数学知识及时融入原来的知识结构中，让学生经历有意义的学习过程。

比如，在教学“3的倍数特征”时，笔者在黑板上写下一个大大的“3”，对学生提问：“你认为3的倍数有怎样的特征呢？”因为学生已经学习了“2和5的倍数特征”，所以学生得出：当个位数是3、6、9中任意一个数时，这个数就是3的倍数。对此，笔者没有进行评论，而是引入实验，让学生根据自己的想法进行验证。在此过程中，学生很快发现了问题，13、16、19等这些数都不是3的倍数，充分说明原先的猜想是不对的。那3的倍数到底有怎样的特征呢？学生充满了对新知识的期待，都想一探究竟，积极进入对新知识的学习之中。

二、设计有效实验，强化学生的理解

（一）引入实验，促进自主探索

随着新课程改革的稳步推进，自主学习已成为学生学习的重要方式。为了更好地培养学生的学习能力，教师可以适时引入实验，让学生在实验中获取数学知识，明晰“学什么，怎么学”。在教学过程中，教师应扮演好组织者和引导者的角色，一方面关注学生的兴趣点，设计学生感兴趣的实验内容；另一方面研读和剖析教材，做好实验规划，提出具有价值的探究问题，并予以适当、有效的引导，确保教学的有序展开。

以教学“解决问题的策略”为例，在教学中，笔者提出这样的问题：“用18根一米长的木棍，一面靠墙围一个菜园，怎样围面积最大？”学生由于受所学知识的影响，形成了思维定式，认为所围长方形的宽和长接近时，面积最大。显然，学生没有注意到题目中“一面靠墙”这个条件。对此，笔者让学生拿出小棒动手围一围，在实验的过程中，学生发现可以分为两种情况：一是将长方形的长靠墙，二是将长方形的宽靠墙。学生通过摆小棒发现，将长靠墙时，会出现5种情况：长16米、宽1米；长14米、宽2米；长12米、宽3米；长10米、宽4米；长8米、宽5米。将宽靠墙时，会出现2种情况：长8米、宽2米；长7米、宽4米。

（二）融合实验，培养协作意识

处于小学阶段的学生，认知能力有限，在学习稍微复杂的知识点时，难以完成对新知识的突破。对此，教师可以根据教学内容，将实验融入其中，让学生在合作中探索，深化对所学知识的理解。合作性实验不仅能加深学生对所学知识的理解，还能增进“师生”“生生”之间的互动，培养学生的协作意识，让学生形成合作能力。

比如，在教学“校园的绿化面积”时，笔者出示了学校的平面图，让学生说一说校园的绿化面积包括哪些部分。学生指出了校园内的草坪、花圃和树木的位置。然后，笔者抛出问题：“你知道校园的人均绿地面积吗？”由于学生很少关注这样的问题，自然没有办法回答。“要想解决这样的问题，需要得到哪些条件呢？”学生经过思考，认为要知道学校的绿地总面积和全校的师生总人数。于是，笔者为学生设计合作实验，让学生制定测量和统计校园绿地面积的方案，根据活动方案，分小组测量和计算校园内的草坪、花圃、树木的占地面积，再汇总各小组的测量结果，算出全校的绿地总面积，最后用所得结果除以全校师生的总人数，得出实验结论。

（三）应用实验，实现辨伪存真

在学生学习数学知识的过程中，出现错误是不可避免的事情。学生之所以出现错误，是因为出现了思维障碍，没有掌握知识的要领。因此，在学生出现错误时，教师要怀有包容之心，将错误转变为鲜活的教学资源，让学生主动经历找错、析错、改错的过程。在此过程中，为了帮助学生更好地寻找错误的原因，教师可以引入相关的实验，让学生在实验的过程中找到思维的盲点，直击知识的本质，获得豁然开朗的学习感受。

比如，在教学“长方形的周长”时，笔者出示问题：“阳阳有两块完全一样的长方形纸板，长7分米，宽3分米，阳阳打算将它拼成一个大的长方形，所拼长方形的周长是多少？”面对这样的问题，大多数学生是先求出原来一个长方形的周长，再乘2，便认为是所拼大长方形的周长。由此可见，学生在解答的过程中，并没有掌握周长的本质，出现了错误。对此，笔者为学生设计实验：让同桌的两个学生将数学课本放在一起，动手拼一拼，看可以拼成怎样的图形，然后互相说一说所拼长方形的长和宽分别是多少，应该怎样计算周长。这样的实验，既能帮助学生纠正错误，又能强化学生对周长概念的认知。

三、设计有效实验，提高学生的综合能力

（一）巧用实验，开展跨学科教学

跨学科教学是数学新课程标准重点倡导的教学理念，要求教师打破学科之间的界限，让课堂教学具有趣味性，进而提高整体教学效率。因此，教师应突破狭隘的教学视角，以数学课为窗口，引入跨学科元素，让学生获得多维度的成长。在教学过程中，教师将多学科知识融入实验中，可以开阔学生的视野，让学生学到其他学科的知识，提高学生的思维能力和数学学科核心素养。

比如，在教学“折线统计图”后，笔者没有设计“机械”的练习，而是对学生提问：“我们做菜时，经常要用蒜叶来调味，你关注过蒜叶的生长过程吗？”学生都回答没有关注过。于是，笔者为学生设计实验：选择饱满的蒜瓣，将它放在不同的盆里，一个盆里面放水，两个盆里面放土。然后，把放土的两个盆分别放在阳光下和房间里，完成下面的实验：（1）记录根须的生长。观察放在水中蒜瓣根须的生长，从第2天开始记录相关的数据，然后制作成“折线统计图”，看水中蒜瓣在第几天长出根须，生长变化情况是怎样的。（2）记录蒜叶的生长。从第6天开始，每两天观察一次，分别测量放在阳光下和房间里的蒜瓣长叶的情况，记录好相关的数据，再完成“折线统计图”。然后，说一说阳光下和房间里蒜叶的生长情况有什么相同点，在这样的实验中获取了哪些信息。这样既巩固了学生的“折线统计图”的相关知识，又沟通了数学和科学学科之间的联系，提高了学生的实验能力。

（二）依托实验，培养应用能力

学生学习数学的最终目的，是将所学知识转化为生活技能，形成活学活用的能力。在传统的数学课堂中，教师总是围绕例题，设计大量重复、机械的练习，无形之中固化了学生的思维，不利于培养学生运用知识解决实际问题的能力。因此，在教学中，教师可以依托数学实验，让学生学会以数学的眼光观察、看待生活，提炼出数学问题，应用所学的知识解决问题，进而凸显数学学科的育人价值。

以教学“大树有多高”活动为例，在教学过程中，笔者将学生带到教室外面，指着校园里的一棵大树说：“怎样才能知道这棵大树的高度？”经过思考，有的学生提议，可以将大树锯倒，然后测量出它的高度。但这个方案遭到了其他学生的反对，因为将大树锯倒，大树就不能成活了。有的学生提议，可以让一个人带上卷尺爬到树顶，然后测量出它的高度。这个方案也遭到了其他学生的否定，因为危险性太高，不利于操作。对此，笔者进行点拨：“你能否用比例计算出大树的高度？”这样的实验内容，立即引起了学生的兴趣。在实验过程中，学生要先寻找不同长度的竹竿，测算出影子与竹竿的比值，再测量出大树的影子，就可以计算出大树的高度。这样的实验内容，不仅能营造学生“乐学善思”的氛围，还能沟通数学和生活之间的关系，让学生用数学的思维解决实际的生活问题。

数学家欧拉说，数学这门学科需要观察，也需要实验。在数学课堂中引入实验时，教师应积极地调动学生的学习热情，强化学生对所学知识的理解，让学生形成良好的知识结构；应与时俱进，改变以往“灌输式”教学模式，针对教学内容，对实验的方式进行创新；应发散学生的思维，不断提高学生的创造力、辨析力和判断力，让学生享受学习数学的快乐。

参考文献：

[1]杨凯.让数学实验走进课堂：数学实验在小学数学课堂教学中的应用[J].小学生（中旬刊），2023，（5）：73-75.

[2]林汉英.“双减”政策下如何设计与实施小学数学实验教学[J].试题与研究，2023，（11）：69-71.

[3]钱锦.新课程背景下小学数学实验教学的评价探讨[J].数学之友，2023，37（6）：16-18.

[4]陈正东.做学玩合一，塑精彩课堂：小学数学实验教学策略例谈[J].数学学习与研究，2022，（28）：59-61.

[5]康利燕.小学数学教学中学生数学思维能力的培养策略探究[J].天津教育，2023，（9）：19-21.

（作者单位：江苏省南京师范大学附属中学江宁分校小学部）