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用“数学实验”培养中学生创新意识

2016-10-25 收藏

传统数学教学常常把数学过分形式化,忽视探索重要数学知识形成过程的实践活动,制约了学生的发展。数学实验教学是再现数学发现过程的有效途径,它为学生提供了主体参与、积极探索、大胆实践、勇于创新的学习环境,提供了一条解决数学问题的全新思路。信息技术与数学课程的整合,更为数学实验教学开辟了无限广泛的前景。

一、数学实验的价值

所谓数学实验,是根据研究目标创设或改变某种数学情境,在某种条件下通过思考或操作活动,研究数学现象和发现数学规律的过程。让学生在教师的指导下进行实验,可大大增强学生的好奇心,激发其探索和创造的欲望,使学生的学习过程,变为自己动手实验、观察发现、猜想验证、动脑设计的亲身经历。在数学教学中,充分挖掘实验环境,特别是利用计算机为学生创设良好的实验环境进行数学实验,是实施数学素质教育的重要途径。

二、数学实验教学模式的基本环节

数学实验教学模式的基本思路是:从问题情境(实际问题或数学问题)出发,学生在教师的指导下,设计研究步骤,进行探索性实验,发现规律、提出猜想、进行证明或验证。根据这一思想,教学模式一般主要包括以下五个环节:

创设情境创设情境是数学实验教学过程的前提和条件,其目的是为学生创设思维场景,激发学生的学习兴趣。问题情境的创设要精心设计,要有助于唤起学生的积极思维。

活动与实验这是这种教学模式的主体部分和核心环节。教师根据具体情况组织适当的活动和实验;数学活动形式可根据具体情况而定,最好是以2~4人的小组形式进行,也可以是个人探索或全班进行。这一环节对创设情境和提出猜想两大环节起着承上启下的作用。

讨论与交流这是开展数学实验必不可少的环节,也是培养合作精神、进行数学交流的重要环节。让学生积极主动地参与到数学实验活动中去,对知识的掌握,思维能力的发展,学业成绩的提高以及学习兴趣、态度、意志品质的培养都具有积极的意义。

归纳与猜想归纳与猜想这一环节和活动与实验、讨论与交流密不可分,常常相互交融在一起,有时甚至是先提出猜想,再通过实验验证。

验证与数学化提出猜想得出结论,并不代表实验结束,还需要验证,通常有实验法、演绎法和反例法。

三、数学实验教学的实施

让学生动手做数学实验,开启学生数学的眼睛,激发学生用数学的眼光探索数学的新知识,是调动学生热爱数学,学好数学、用好数学,发现步入数学殿堂大门之路的十分有效的数学教学方法。下面结合例子,谈谈笔者的一些做法。

一是借助数学实验教学,引导学生加深对概念的理解。

案例1:无理数的概念教学

课前准备:课前准备一把剪刀、两张同样大小的正方形纸片(边长设为1)、计算器。

要求:1.让学生利用这些工具剪拼出面积为2的正方形;

2.利用计算器探求2开方的小数部分。

探究问题:(1)怎样拼得面积为2的正方形?(2)它的边长是多少?(3)估计2开方的值在哪两个整数之间?(4)2开方能用分数表示吗?

探究结果:拼图对学生来说易如反掌,通过动手操作,班级交流,全班一致认为最容易、最美观的拼图是:

用“数学实验”培养中学生创新意识1

因为学生已经学习了算术平方根的概念,所以马上能说出大正方形的边长是2开方。但接下去的用计算器探求2开方的小数部分就有点困难了。

教师提示:(1)输入大于1小于2的数,平方的结果比2大了,怎样调整结果比2小呢?(2)我们能否找到一个有限的小数,使得它的平方刚好等于2?(3)大家有没有发现1.4142出现循环?你认为在省略号的背后,有没有可能出现循环?(4)它能不能用分数表示?如果不能用分数表示则是无限不循环小数。事实上,2开方=1.4142是一个无限不循环小数,从而使学生切身感受到除有理数外还有另一类数,从而引出无理数来。

在动手操作实验和展示结果的过程,增强学生的感性认识、培养合作精神,并从中体验成功的喜悦,加深了对概念的理解。

二是数学实验教学,有助于培养学生发现数学规律。

案例2:浙江版初中数学七年级上册教材51页探究活动:

1.一张纸的厚度为0.09mm,那么你的身高是纸的厚度的多少倍?

2.将这张纸按图2-14的方法(图略)连续对折6次,这时它的厚度是多少?

3.假设连续对折始终是可能的,那么对折多少次后,所得的厚度可以超过你的身高?先猜一猜,然后计算出实际答案。你的猜想符合实际问题吗?

实验准备:全班每四人一组,每人准备一张A4白纸。

实验要求:让学生将手中的纸按要求对折,并记录每一次对折后纸张的层数,计算出它的高度,寻找出数据变化的规律,并解决上述问题。

实验结果:对于问题1,学生很快就解决了。解决问题2时,学生列出了这样一份表格:

对折次数1234567n

纸张层数22*22*2*2242526272n

学生动手操作,找到规律,很快就解决了问题3。

三是通过数学实验,培养学生的创新思维能力和数学应用意识。

学生的创新思维往往来自与学习过程中的思维偏差和好奇心,而实验教学恰恰是提供学生探索发现、尝试错误和猜想检验的机会。只要教师善于发现学生的闪光点,善于捕捉学生思维偏差的契机,恰当引导,实验教学有时会收到意想不到的效果。

实践证明,学生在思维偏差的引导下动手实验,学到了教材上学不到的知识,使学生通过学数学而变得聪明起来。

合理运用实验教学,充分发挥其作用,使学生主动参与、交流、合作、探究等多种学习活动,改进学习方式,真正成为学习的主人。

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