数学实验在高中数学探究教学中的应用
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[摘 要]数学实验是高中数学的重要内容，教师要认清数学实验与数学教学的关系，明确其相互作用，根据实验课常见类型及存在的困难异找到解决策略。
[关键词]数学实验;高中数学;探究教学
[中图分类号] G633.6 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2019）15-0042-02
在高中数学探究教学过程中，数学实验是一个培养学生实际动手能力的课程，有助于学生对知识的理解。但在实际的数学教学工作中，由于教师专业素质差、课程设置等因素的影响，数学实验并没有得到广泛的应用。大部分高中都开设了数学实验课程，只是没有有效的开展，而这就难以培养学生的实际动手能力，因此，学校应对此重视起来，对数学实验在高中数学探究教学中的应用研究工作加大力度。
一、高中数学探究与数学实验的关系
随着我国教学改革工作的逐渐开展，高中数学教学逐渐对数学知识的形成过程重视起来，教学质量得到了显著的提升。在实验教学过程中，教师必须重视概念教学，促进学生对高中数学各种基础知识的掌握，从而使其对数学的本质和内涵予以了解，逐步实现其对更高难度数学知识的学习。在高中数学教学探究过程中，教师应重视对学生主观能动性的引导，实现学生对各种概念的深层次理解。高中数学探究式教学是一种全新的教学方式，学生的学习和观察能力可以得到很好的激发，综合能力也可以有效提升。在数学探究式教学中最重要的组成部分之一就是数学实验，数学实验与探究式教学之间的关系主要表现为以下三点：首先，数学实验在数学探究式教学这个大环境中得到了良好的应用，两者具有相同的探究性。其次，数学实验是数学学习的重要方法之一，可以促进学生研究数学知识，符合探究式教学的宗旨。最后，探究式教学和数学实验都是对知识的探究过程，具有相同的本质。
二、开展数学实验对高中数学教学的作用
数学实验对于高中数学教学而言，其开展的目的就是为了实现对学生数学实验方法和思想的培养，掌握实验和归纳的方式，进行数学知识的探究。对高中数学教材中所归纳的数学概念和定理，学生可以通过数学实验来进行理解和掌握。总的来说，开展数学实验对于高中数学教学的作用主要有以下几点。
首先，学生的数学实验能力以及对数学的兴趣因数学实验教学得以培养。在高中阶段的数学教学中，数学实验课程的开设对学生的数学实验能力以及数学学习兴趣的培养具有重要的作用，学生在进行数学实验的过程中，往往可以更为深入地理解数学知识，从而实现对数学知识的再开发和再认识。其次，学生在进行数学实验学习和实践的过程中，也能锻炼协作和实际的动手能力，这对高中数学教学以及学生今后的学习都具有重要的意义。再次，在高中阶段的教学中开展数学实验课对教师也具有重要的作用，一方面，实验课程的开展，可以帮助教师以更为生动直观的形式来传授枯燥的数学知识，而教师只需要在数学实验的过程中对学生进行适当的引导和协助就可以了，学生的主体性会得以体现。另外一方面，数学实验课的开展也是对传统教学模式的改进，可以促进学校师资力量的培养和改进，而随着教师各方面综合能力的提升，高中数学教材课改工作的进度也可以得到进一步的加快。
三、高中数学实验课常见类型
就当前的高中数学实验教学情况来看，主要的数学实验类型分为以下几种。
1.探究性数学实验
所谓探究性数学实验，其目的就是培养学生的自主探究能力，学生通过分析问题开展实验并观察，对一般性规律进行归纳和总结，进而验证这一规律。
2.现代数学实验
通过运用计算机等现代化实验辅助工具，对实际的实验进行模拟，从而建立实验模型并让学生结合建模进行实验，就是现代数学实验。
3.验证式数学实验
验证式数学实验是通过传统或现代的数学工具，对已知的数学定理或规律进行验证的过程。
4.数学思想实验
数学思想实验是针对特定的数学问题，通过创设一定的数学情景，经过思想活动来研究某种数学现象、探索数学规律的过程。
四、高中数学探究教学中应用数学实验的困难
1.教师缺乏经验
教师经验的缺乏对数学实验教学的开展造成了极大的阻碍，由于受到传统教育理念的影响，教师并没有开展实验教学的经验，语言教学是数学教学的主要方式。而这种情况也使教师在数学实验教学过程中不知道如何设置教学内容，学生的学习效率得不到保证。另外，教师自身的组织能力和教学能力直接影响数学实验教学的开展，对数学知识的熟练掌握是必不可少的。
2.学生动手实践能力差
在数学实验教学开展过程中，教师经验不足是一个方面，学生自身动手能力差也严重阻碍课堂教学的顺利进行。数学实验的开展过程中，当面对需要独立进行的实验活动时，学生往往表现得不知所措，难以找到入手点，需要教师的帮助。同时，大多数学生都没有独立探究和解决难题的能力。而对于数学这门学科而言，探究和分析问题的能力是非常重要的，是學生必须具备的。
3.缺乏完善的基础设施
大多数高中学校在实验基础设备配置上存在不足，从而造成数学实验难以有效开展，主要原因就是学校不够重视，在资金上没有给予足够的支持。教师的教学理念也较为落后，过分遵循教材，对数学实验的重要作用缺乏认识。同时，学校中的计算机辅助教学难以满足教学的实际需求，形式化严重。另外，偏远地区的高中由于资金不足，难以抽出专门的资金进行实验仪器、教学设备的购买。而上述这些问题也严重阻碍了高中数学教学质量的提升。
在新课程改革的要求下，高校需要将教学水平的提升作为前提，对自身硬件条件进行改善。在软件方面，高中数学探究教学也缺乏相应的平台。同时，在采用计算机进行教学的过程中，教师也要具备熟练操作计算机的能力。 五、提高学生探究数学实验的对策
高中数学实验一般从实际问题出发，通过计算机或传统教辅工具手段根据教学目标设计实验操作，从而发现实验的内在规律，提出猜想并进行验证与归纳，最终得到实验结果。下面以一个现代的高中数学实验为例，具体介绍如何在高中開展数学实验课。
例如，有一矩形纸片ABCD，已知AB = 4 厘米，AD = 8 厘米，将B点向AD边对折（B在A D边上的相应点为B’），EF为折痕（点F也可以落在CD边上）;过B’作B’T垂直于AD，交EF于点T，要求学生观察折痕EF的分布规律并观察T点的轨迹。
实验过程：
（1）按题设要求，将矩形纸片ABCD中的B点向AD边对折（折痕要在15条左右），在折叠过程中按要求过B’作B’T垂直EF于T （可用针尖打洞）。
（2）在实物实验的基础上，让学生用《几何画板》或其他软件，在电脑上再次模拟以上实验，观察实验结果。
（3）电脑上改变矩形ABCD的形状，观察折痕EF和T点轨迹的变化。
实验结果：
学生通过对电脑上图形的观察，可以发现折痕EF边缘是一条抛物线的一部分，而T点正好在此抛物线上。
1.培养教师的数学实验技能
为了保证数学实验教学在高中数学探究教学中得到落实，学校应注重培训和增强教师的实验技能。可通过以下两方面实现教师实验技能的提升：首先，开展与数学实验教学相关的专业技能培训，定期开展培训活动。同时，要采取要求学生的方式去要求教师，定期考查教师的实验教学能力，并有针对性地对教师存在的薄弱项开展培训。其次，采取适当的激励制度，日常对教师的实验教学能力和水平进行考查，将奖励与教师的绩效联系起来，带动教师开展数学实验的积极性，逐步实现实验教学技能的提升。
2.锻炼学生的动手实践能力
在数学实验教学过程中，学生的实际动手能力具有重要的作用，是实验教学顺利进行的前提。在日常教学工作中，教师要为学生设置一些实践教学任务，从而逐渐提升学生的实际动手能力。通过简单的实验或者探究活动，带动学生对数学实验学习的积极性，教师再予以适当的引导，将数学实验的注意事项、相关技能传达给学生。只有学生具备一定的实际动手能力，才能实现数学实验课程的高效开展。
3.完善实验基础设施
开展数学实验教学的基础条件就是实验基础设施的完善，学校应意识到数学实验的重要性，并对自身的实验基础设施进行建设和完善。可以成立专项的资金用于完善学校的实验基础设施，配备专门的数学实验设备，像几何画板等等，条件允许的话也可以设置数学实验室。完善的基础设施，是确保数学实验教学有效开展的前提。
在高中阶段的教学中，数学的知识内容多、难度高且较为抽象。与物理、化学不同，它们本身就属于实验类学科，实验教学的应用是必不可少的，但同时也对实验教学器材、设备等有一定的要求。而数学学科本身的实验性不强，抽象的知识也不适合实验的开展，因此教师需要实现数学知识具体化。多媒体辅助教学的出现和发展，为高中数学实验教学的开展提供了有力的支持，高中数学教学因此有了新的上升空间。
4.不断让学生创新思维能力，提高实验教学效率
创新思维的培养不是短期内就能实现的，要求学生在传统的教学模式中，通过不断思考问题，逐步建立健全思维方式，提高思维能力。教学的思维方式恰恰是为学生提供探索发现、尝试错误和猜想检验的机会。在教学中，要积极发现学生自身的优点，恰当引导，让实验教学取得意想不到的效果。
从上述分析可知，在我国教学改革工作逐步开展的过程中，高中数学教学对学生知识的形成过程重视起来，为了确保学生学习的有效性，以及对学生知识探究能力的培养和提高，数学实验教学逐渐被应用到高中数学探究教学工作中。在这一背景下，学校和教师都应该予以足够的重视，通过完善基础设施、提升教师实验技能等措施，实现对学生动手能力以及自主探究问题能力的培养，从而提升高中数学教学质量。上述意见和建议希望对我国高中数学探究教学工作有所帮助。
[ 参 考 文 献 ]
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[4] 王军凯，李姣凤.新课标背景下的数学实验教学[J].实验教学与仪器，2015（4）：26-27.
（责任编辑 斯 陌）
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