还等什么?
再如在学习柱、锥、台的表面积和侧面积展开图时,教师不可放弃让学生做出实物模型(无论是课前还是课后,最好是课前尝试,课后完成)。一个有底的圆锥体作品到课堂上展示,让一位学生上台将作品沿母线剪开,并展开贴于黑板上。学生通过亲身体验和观察,自然地想到,要制作有底的圆锥体必须先画一个扇形,必须弄清圆锥的各个量和它的侧面展开图,即扇形的各个量之间关系。此时教师用手中的圆锥展开成扇形,把展开的扇形又卷成圆锥,并利用几何画板动画演示,有意识地让学生观察分析扇形的半径、弧长与圆锥母线、底面周长的关系——圆锥母线=展开后扇形的半径,圆锥底面周长=展开后扇形弧长。
由此可见:制作学具也是数学实验教学的一部分,寓学于玩,寓学于乐,身体多器官的同时活动,开发了学生的智力。通过测量,画图,计算,进一步理解了公式的来历,挖掘了它们之间的内在知识的联系,让数学真正的看得见,摸得着,有切肤之感,才有心灵之通,促使学生数学多种思维的发展。
四、数学实验能促使教学中难点的突破
对于教学中的一些疑难点,在分析问题的过程中,如不借助于一定的实验手段,就很难达到预定的教学目标。像解平面几何题时添加辅助线是初中数学教学中的一个难点,但辅助线有时是解决问题的关键,巧用数学实验,能探究辅助线的作法,使复杂问题简单化。
如下图(3)所示,在Rt△ABC中,∠ACB=Rt∠,AC=BC,E、F为AB上两点,且∠ECF=45°,求证:以线段AF、FE、 EB为边可以构成直角三角形。
分析:传统解题方法:如图(4)所示,在∠ECF内部做线段CG=CB且∠GCE=∠BCE 连结GE,GF,分别证明△GCE≌ △BCE 和△ACF ≌△GCF,从而得到所要求证的结论。虽然问题解决了,但学生困惑了,怎样想到作这样三条辅助线呢?下面我们通过一个简单实验可以找到问题的突破点:如图(5),准备好一张等腰直角三角形ABC的纸片,按要求在纸片上画好∠ECF,分别把△BCE、△ACF沿CE、CF翻折180°,于是可发现:BC与AC刚好重合 (依据是∠1+∠4=∠ECF=45°) ,通过实验揭示了此题作辅助线的方法是利用图形轴对称变换的思想。
数学实验教学,学生先获得深刻的感性认识,然后师生共同通过对实验分析、概括、推理、
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判断,使学生的认识提升到一种理性的高度,这样处理,使严谨、抽象的几何证明从此充满活力,使学生思维更开阔。
五、数学实验促使学生创造性思维的培养。
著名的数学教育家G?波利亚指出: “只要数学的学习过程稍能反映出数学发明的过程,那么就应让猜想合情合理地占有适当的位置。”这就要求教师根据数学内容,合理地创设一些数学实验,引导学生观察,让学生动手探索,大胆设想,把教学重点放在发现问题和证明方法的探究上,以体现数学的两重性,从而达到培养学生创造性思维之目的。
如在探究等腰三角形的性质教学中,教师可让学生用铅笔、圆规、三角板在白纸上任意画一个等腰三角形,并用剪刀剪下,然后通过观察、折叠等,猜想等腰三角形的性质。当学生猜想出性质后教师再让学生利用“几何画板” 验证我们猜想的结论正确与否。当拖动等腰三角形的顶点垂直上下移动,底边两个端点会同时左右移动,通过计算机的测算功能观察到两个底角相等。当拖动任意三角形的一个端点左右移动,可见只有当三角形变成等腰三角形时,三角形的角平分线、底边上的中线、高线完全重合在一起。当演示完毕后,教师进一步指出:我们猜想的结论只有进行证明才能保证它们的正确性。最后引导学生把定理写成已知、求证的形式,让学生讨论添加辅助线证明。
这是学生动手、观察、想象、归纳和论证等各方面能力的集中训练,是让学生自己动手实验、观察、比较、验证、归纳、结论,亲历数学知识的发现过程,通过实验,手脑并用,体会变化图形的绝妙,以及其中所蕴藏的数学知识。既体现了数学规律的发现过程,又培养了学生的创造性思维。
六、数学实验促使学生应用能力的提高
《新课标》强调:数学课程的内容要从学生熟悉的现实生活开始,获得知识,再应用于生活,强调数学在实际生活中的应用。这就要求教师应努力创设一种实验环境,使学生能受到必要的教学应用的实际训练。如学校每年要举行运动会,运动会场地可组织学生来画,跑道的线宽、道宽的尺寸一般都有规定的标准。当100m、200m、400m、800m等跑步项目终点位置确定时,其起点位置如何确定?相应的每跑道的前伸数如何确定?标枪、铅球、铁饼场地怎样画?相应的角度怎样确定?这些运用到的数学知识虽简单,但在实际操作中却并不简单,通过教师的指导下进行数学实验,使学生领悟到运动场上也蕴含着丰富的数学知识,从而激励学生将学到的数学知识应用于生活。
七、数学实验促使学生学习新知识的解决
课改后,新教材中增添了许多新的知识,《图形和变换》、《事件的可能性》、《直棱柱》、《投影与三视图》等,特别《投影与三视图》一章,整章内容研究光与影的关系,与《科学》学科
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的内容非常接近。仅从传授知识的角度来看,要求教师对照课本分析、讲解知识,学生完成相应的数学习题,但是数学教学绝非仅仅传授知识,必须重视知识的生长过程,而数学实验的某些功能具有其它无法替代的优势,是教学走向真正的成熟。如在讲到三视图时,教师让学生在课前准备了许多小立方体积木,在课堂上出示以下题目:用小立方体堆砌的一个几何体,它的主视图和俯视图如图所示,尝试画出所有可能的左视图,想一想,搭成这个几何体最少需要多少个小立方块?最多需要多少个小立方块?教师让同桌的两位学生合作,通过实践操作,画出图
形。片刻,请合作的两位学生,分别展示成果,一位学生利用小立方块,通过实物投影的清晰影像给大家以展示,另一位学生在黑板上画出相应的左视图。
通过这个实验,使学生的思维过程得到有效的体现,并从原有的知识中自然“生长”出新的知识,这一知识的生长过程是一种主动的探索过程,不仅使新知识找到了牢固的附着点,而且使认识结构在探索中得到发展。
结束语
大量的教学示例表明:在我们数学教学过程中,科学地进行数学实验教学,让学生在实验情境中“做”数学,对知识形成过程,对问题发现、解决、引伸、变换等过程的实验模拟和探索,拓宽了学生的思维活动空间,提高了数学思维能力。同时,它不仅仅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,更重要的是理解、发现和创造。这是一种新的求实精神,因而它更多的是对传统数学教学的矫正,至少也是一种有益的补充,对学生素质的全面发展也具有“点石成金”的意义。
我们不在乎这种所谓的“实验”是否完全符合一般科学实验的形式的标准,重要的是两者间内在本质的相通。创新思维来自于创新意识,创新意识来源于创新的实践,实践的创新需要实践空间的拓广,数学实验正是数学实践空间拓广的一种重要形式。我们坚信:伴随着CAI技术的日新月异,数学实验的教学内容将逐渐增加,实验素材库将不断壮大,实验技术将更为先进与精巧,因而数学实验的教学思想和模式将具有更为广阔的天地、更为重大的作为。而我们的数学实验教学,尚在起步阶段,无论从理论和实践上都还在探索过程之中,肯望得到同行指导和帮助。
[主要参考文献]
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