小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的開發(fā)與設(shè)計(jì)

陳玉華

摘? 要 闡述小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)與設(shè)計(jì)的基本原則，提出小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)與設(shè)計(jì)的具體策略，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行具體分析，以期為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)改革提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞 小學(xué)數(shù)學(xué);數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)材料;數(shù)學(xué)素養(yǎng);數(shù)字化教學(xué)資源

中圖分類號：G623.5? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）13-0034-03

1 前言

新課標(biāo)倡導(dǎo)教師努力開發(fā)制作簡便實(shí)用的教具和學(xué)具，有條件的學(xué)校還應(yīng)該建立數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室供學(xué)生使用，以期為學(xué)生開辟更寬廣的學(xué)習(xí)道路，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展。小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的開發(fā)與設(shè)計(jì)越來越重要，開發(fā)設(shè)計(jì)更多形式新穎、內(nèi)容豐富的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，已成為幫助小學(xué)生打造堅(jiān)實(shí)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的有效途徑。

2 小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)與設(shè)計(jì)的基本原則

在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師想要高質(zhì)量地完成實(shí)驗(yàn)材料的開發(fā)與設(shè)計(jì)工作，首先應(yīng)該明確數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心理念。從根本上來講，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)就是一項(xiàng)引導(dǎo)學(xué)生將思維與手動操作相結(jié)合的學(xué)習(xí)活動，此活動既有助于學(xué)生對教材知識點(diǎn)的吸納和理解，也能拓展學(xué)生的思考能力和探索能力，促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的提升。實(shí)驗(yàn)材料作為教師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的先決條件，在設(shè)計(jì)和開發(fā)上也有一定的要求。經(jīng)過深入分析和研究，筆者總結(jié)出小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)與設(shè)計(jì)的三個基本原則。

簡單易得原則? 數(shù)學(xué)是一門將生活現(xiàn)象概念化的學(xué)科，數(shù)學(xué)知識也源自生活。因此，教師在進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的開發(fā)設(shè)計(jì)時，應(yīng)該從學(xué)生的日常生活入手，選取簡單易得的實(shí)驗(yàn)材料。這樣既能夠提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，也有助于培養(yǎng)學(xué)生將數(shù)學(xué)與生活相聯(lián)系的思維習(xí)慣，還能節(jié)約單獨(dú)購買實(shí)驗(yàn)材料的成本。例如，學(xué)生的文具、生活中的廢舊紙板、火柴棍、各種包裝盒，都是非常優(yōu)質(zhì)易得的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)與設(shè)計(jì)時應(yīng)該充分予以利用。

可操作性原則? 教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，可以利用多種多樣的實(shí)驗(yàn)材料，但是實(shí)驗(yàn)材料的可操作性也有強(qiáng)弱之分。如果選擇的實(shí)驗(yàn)材料可操作性偏低，不僅無法發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，還會降低教學(xué)質(zhì)量。因此，教師在開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料時應(yīng)該遵循可操作性原則，幫助學(xué)生更深刻地領(lǐng)悟數(shù)學(xué)知識的本質(zhì)。

如在“三角形三邊的關(guān)系”一課中，很多教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時會以吸管為實(shí)驗(yàn)材料，雖然簡單易得、成本低，但是吸管為圓柱體，而且質(zhì)量很輕，在學(xué)生拼組操作時容易滾動、極難控制，影響學(xué)生對三角形重點(diǎn)知識的吸納。教師可以轉(zhuǎn)變一下實(shí)驗(yàn)材料的設(shè)計(jì)思路，把吸管換成硬紙板裁剪成的紙條，同時將紙條的一邊用筆描黑呈線段樣。這樣在進(jìn)行“用三條線段圍成三角形”的實(shí)驗(yàn)操作時，學(xué)生就更容易成功，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)更透徹地理解“三條線段首尾相接圍成的圖形叫作三角形”這一概念。

思辨性原則? 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種以思維為主導(dǎo)的手動操作學(xué)習(xí)形式，教師在利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)鍛煉學(xué)生手動操作能力的同時，更應(yīng)該注重學(xué)生思辨能力的培養(yǎng)。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)該融合創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思路，提升實(shí)驗(yàn)材料的思辨功效。

很多學(xué)生在接觸“容積”這一課時，會將容積和之前學(xué)過的體積的概念相互混淆，影響新知獲取效率。針對這個問題，教師可以選擇兩個相同大小的玻璃杯、一個桃子和一個荔枝作為實(shí)驗(yàn)材料（圖1），引導(dǎo)學(xué)生思考它們的容積是否相同;然后分別在兩個杯子里倒?jié)M水，根據(jù)不同的倒水量引發(fā)學(xué)生對自己認(rèn)識的反思。教師設(shè)計(jì)這個實(shí)驗(yàn)，不僅讓學(xué)生能夠正確地區(qū)分容積和體積的概念，而且滲透了猜想、驗(yàn)證等思考方法，是提高學(xué)生思辨能力的有效途徑。

3 小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)與設(shè)計(jì)的具體策略

結(jié)合教材內(nèi)容，巧用身邊材料? 教師在開發(fā)和設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)材料時，獲取材料的渠道非常多，其中最簡便的就是結(jié)合教材內(nèi)容，因地制宜，巧用身邊的材料。就地取材的方式不僅可以節(jié)約教師的開發(fā)時間，而且能彰顯教師的洞察力，從小材料中映射出大智慧，提高簡易材料的利用率。教師選取身邊容易獲得的材料，也更貼近學(xué)生的日常生活，降低學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作和知識理解的難度，促使學(xué)生更加積極主動地參與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。

如圖2所示一年級下冊數(shù)學(xué)教材中的一道習(xí)題，從題面可以看出，這道題是將長方體的每個面分解出來，讓學(xué)生連線。很多學(xué)生由于空間觀念還不夠完善，想象能力也不足，僅看題面很難正確完成習(xí)題，這時教師可以設(shè)計(jì)一個數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)解決這一問題。從圖2可以看出，習(xí)題中的長方體和學(xué)生的文具盒極為相似，而文具盒恰好也在學(xué)生的手邊。教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，就可以將學(xué)生的文具盒作為實(shí)驗(yàn)材料，引導(dǎo)學(xué)生將文具盒如圖2擺放，然后仔細(xì)觀察文具盒的每個面，同時和圖2右邊的圖形做對比，最終正確連線、完成習(xí)題。教師將文具盒作為這個數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的材料，不僅體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)的精巧，也發(fā)揮了身邊材料的優(yōu)越性，文具盒和教具相比，更貼近學(xué)生的生活實(shí)際，也更能引發(fā)學(xué)生的情感共鳴。

適當(dāng)加工改造，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 在一些數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料時因缺乏經(jīng)驗(yàn)，沒有考慮到實(shí)際實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題，導(dǎo)致原本的實(shí)驗(yàn)材料實(shí)際操作效果并不理想，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期中的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。面對這種情況，教師不必氣餒，可以在失敗的基礎(chǔ)上對實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行加工和改造，使實(shí)驗(yàn)材料更加適宜開展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)活動，從而積累更豐富的實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)與設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，有利于為學(xué)生開發(fā)更廣闊的求知空間。

如在“圓的周長”一課中，教材中圓的周長測量方法有兩種：繞線法和滾動法。在原本的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，繞線法是用線圍繞圓紙片一圈，然后測量線的長度，得出圓紙片的周長（圖3）;滾動法是將圓紙片在直尺上滾動一圈，進(jìn)行圓紙片周長的測量（圖4）。而在實(shí)際操作中，實(shí)驗(yàn)效果并不理想，線圈難繞、圓紙片材質(zhì)太軟，測量出來的數(shù)值誤差非常大。

因此，教師在繞線法和滾動法的材料設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，可以將線換成包裝禮物的寬絲帶，將圓紙片換成高度與絲帶寬度相近的圓柱體包裝盒。這樣一來，原本的線轉(zhuǎn)換為絲帶而增加了寬度，之前的圓紙片也改成包裝盒，具備了硬度和厚度，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中操作測量起來就容易多了，測量出的數(shù)據(jù)也更加精確。

教師加工改造實(shí)驗(yàn)材料，不僅便于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，也提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有利于下一步教學(xué)工作的開展。同時，教師加工改造的過程，也能有效培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)精神，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，可謂一舉多得。

自行開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果? 教師開發(fā)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料，主要是為了更順利地開展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。有些數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的材料可以就地取材，或者在生活中找到相應(yīng)的實(shí)際物品，但是有些數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的材料在日常生活中不易得。缺少實(shí)驗(yàn)材料就會影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)度，此時教師就需要自行開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料，達(dá)到順利開展實(shí)驗(yàn)以及優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果的目的。

如圖5所示四年級下冊數(shù)學(xué)教材中的一道習(xí)題，教師要針對這道習(xí)題開展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料的獲取成為最主要的問題。首先，學(xué)生身邊沒有和圖片中圖形類似的現(xiàn)成的物品;其次，生活中也不容易找到和圖片圖形類似的實(shí)物。對于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所需要的材料，教師就需要自行開發(fā)設(shè)計(jì)。教師可以利用打印設(shè)備，將圖片中的圖形打印裁剪出來并分發(fā)給學(xué)生，使每個學(xué)生都擁有一張和圖片相同的圖形材料，為學(xué)生提供參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的機(jī)會。同時，通過指導(dǎo)和啟發(fā)等教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)習(xí)題要求畫一畫、量一量，結(jié)合具體的數(shù)值最終計(jì)算出這個火箭的面積。

對于這一類圖形習(xí)題，教師一定不能忽略實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，因?yàn)橹挥型ㄟ^實(shí)驗(yàn)，學(xué)生才能更透徹地領(lǐng)會圖形知識的本質(zhì)，提高思維水平和解題能力。因此，只要有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)設(shè)備，教師就應(yīng)該努力為學(xué)生創(chuàng)造充足的實(shí)驗(yàn)條件，這是極為重要且不可省略的。除此之外，教師在利用打印設(shè)備開發(fā)圖形實(shí)驗(yàn)材料時，還應(yīng)該設(shè)置適宜的圖形大小，如果太大，會浪費(fèi)材料資源;如果太小，則會導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不便。因此，教師應(yīng)根據(jù)不同的圖形習(xí)題和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料。

利用數(shù)字化教學(xué)資源，開發(fā)模擬實(shí)驗(yàn)? 隨著多媒體技術(shù)的普及，數(shù)字化教學(xué)資源在教學(xué)領(lǐng)域也備受推崇。數(shù)字化教學(xué)資源不僅可以為學(xué)生打造富有科技感的智慧數(shù)學(xué)課堂，也是教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)與設(shè)計(jì)的主要途徑。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單純依靠實(shí)物已經(jīng)難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，因此，教師可以充分利用數(shù)字化教學(xué)資源和軟件設(shè)備，為學(xué)生設(shè)計(jì)多媒體模擬數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，以豐富實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)設(shè)計(jì)的形式，解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難題。從傳統(tǒng)小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情況分析來看，大部分教師對數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視程度不夠，主要原因是缺乏實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)器械等。而在現(xiàn)階段，通過利用數(shù)字化資源，不僅可為學(xué)生開展模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，而且在模擬實(shí)驗(yàn)情景下還可有效規(guī)避常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的不良事件和浪費(fèi)行為。

4 結(jié)語

綜上所述，教師在小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料時，首先應(yīng)該因地制宜、就地取材，或者對已有的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行合理加工改造，直到滿足實(shí)驗(yàn)要求;其次，對于不易直接獲取的實(shí)驗(yàn)材料，應(yīng)該利用現(xiàn)有材料和設(shè)備進(jìn)行自主開發(fā)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以順利進(jìn)行;最后，在實(shí)驗(yàn)材料開發(fā)與設(shè)計(jì)中也應(yīng)該融入數(shù)字化教學(xué)思路，通過模擬實(shí)驗(yàn)提高數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科技感，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)與科技視野同步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭春梅.小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)與教學(xué)策略[J].中國教育技術(shù)裝備，2019（11）：121-122.

[2]楊勇.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].小學(xué)數(shù)學(xué)教育，2019（18）：29-30.

[3]鄭春梅.試論小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與教學(xué)策略[J].中國教師，2019（S1）：166.