淺談在科學探究中培養學生的創新思維-預覽頁

　

【正文】 不出學生圍著教師轉的怪圈。在學生明白一節課的實驗目標后，教師應注重突出實驗主體的自主性，努力營造一種使學生在實驗過程中，自己發現問題、提出問題、自己制定實驗方法和步驟，選擇實驗材料，自主探究發現事物規律的開放性、探索性的教學時空。此時，學生想探索的興趣便油然而生。最后，教師引導學生做小結：你們在“玩”的過程中發現了什么？是怎樣發現的？并讓學生演示給同學們看。教師只起了架橋鋪路和引導啟發的作用，學生自己參與了知識的形成過程，成為課堂上真正的主人。蘇霍姆林斯基說：“如果教師不想方設法使學生產生情緒高昂和智力振奮的內心狀態，就急于傳授知識，那么，這種知識只能使人產生冷漠的態度，而不動情感的腦力勞動就會帶來疲倦。又如：在教學《溶解現象》這一課時，我就讓學生自帶了一些糖果。學生興趣高昂，人人參與。（二）讓學生主動學習，大膽探索。要多給學生一點思考的時間，多一些活動的余地，多一些表現自己的機會，多一點體驗成功的喜悅。（三）因材施教，發展學生個性，培養他們的創造力。對那些反應較快、能力較強而注意力不夠集中的學生，多注意培養他們的觀察能力；對那些反應較慢、能力較弱的學生，更多地培養他們的思維能力和實踐能力?？傊?，小學科學實驗教學是一種積累，需要教師的引導，需要教師的合作，需要師生的合作。【關鍵詞】數學實驗教學動手操作創新思維《數學課程標準》指出：“學生的數學學習內容應當是現實的，有意義的，富有挑戰性的，這些內容要有利于學生主動地進行觀察、實驗、猜測、驗證、推理與交流等數學活動．” 數學家歐拉說：“數學這門科學需要觀察，也需要實驗．”實驗是科學研究的基本方法之一，數學也不例外．然而，由于學生所學的數學知識都是前人發現并經過嚴格論證的真理．因此，過去學生的數學活動大多表現為以歸納和演繹為特征的思維活動，簡約了數學的發現過程．傳統數學教學常常把數學過分形式化，忽視探索重要數學知識形成過程的實踐活動，制約了學生的發展．數學實驗教學是再現數學發現過程的有效途徑，它為學生提供了主體參與、積極探索、大膽實踐、勇于創新的學習環境，提供了一條解決數學問題的全新思路．信息技術與數學課程的整合，更為數學實驗教學開辟了無限廣泛的前景．一、數學實驗教學的理解與作用數學實驗是根據研究目標創設或改變某種數學情境，在某種條件下通過思考或操作活動，研究數學現象和發現數學規律的過程．讓學生在教師的指導下進行實驗，可大大增強學生的好奇心，激發其探索和創造的欲望，使學生的學習過程，變為自己動手實驗、觀察發現、猜想驗證、動腦設計的親身經歷．數學實驗是讓學生在已有的認知結構基礎上，去發現、建構新知識，從而主動建構數學概念，探索和驗證數學規律，進而培養學 ─1─生實事求是的科學態度和勇于探索的科學品質．在數學教學中，充分挖掘實驗環境，特別是利用計算機為學生創設良好的實驗環境進行數學實驗，是實施數學素質教育的重要途徑．數學作為一門基礎性學科, 它起源于現實, 而現實的需要又推動了數學的發展．“數學實驗”對激發學生的學習興趣, 促進學生將數學知識融入到生活中, 增強數學應用能力, 發展學生學用意識具有無可替代的作用．隨著市場經濟的不斷完善, 數學知識、數學思想、數學語言、數學意識、數學方法等的應用日趨廣泛．“數學的生活化、生活中的數學”“讓數學回歸生活”等理念正逐步為廣大教師所接受．因此, 我們在具體的教學中, 應充分考慮數學實驗教學．二、數學實驗教學的基本環節數學實驗教學模式的基本思路是：從問題情境（實際問題或數學問題）出發，學生在教師的指導下，設計研究步驟，進行探索性實驗，發現規律、提出猜想、進行證明或驗證．根據這一思路，教學模式一般包括以下五個環節．（一）創設情境．創設情境是數學實驗教學過程的前提和條件，其目的是為學生創設思維場景，激發學生的學習興趣．問題情境的創設要精心設計，要有助于喚起學生的積極思維．（二）活動與實驗．這是這種教學模式的主體部分和核心環節．教師根據具體情況組織適當的活動和實驗；數學活動形式可根據具體情況而定，最好是以24人為一組的小組形式進行，也可以是個人探索，或全班進行．這一環節對創設情境和提出猜想兩大環節起承上啟下的作用．（三）討論與交流．這是開展數學實驗必不可少的環節，也是培養合作精神、進行數學交流的重要環節．讓學生積極主動地參與到數學實驗活動中去，對知識的掌握，思維能力的發展，學業成績的提高以及學習興趣、態度、意志品質都具有積極的意義．（四）歸納與猜想．歸納與猜想這一環節和活動與實驗、討論與交流密不可分，常常相互交融在一起，有時甚至是先提出猜想，再通過實驗驗證．提出猜想是數學實驗過程中的重要環節，是實驗的高潮階段；根據實驗觀察到的現象進行數據分析，尋找規律，通過合情推理、直覺猜想，得到結論是數學實驗的教學目標實現程度的體現，是實驗能否成功的關鍵環節．（五）驗證與數學化．提出猜想得出結論，并不代表實驗結束，還需要驗證，通常有實驗法、演繹法和反例法．三、數學實驗教學的實施根據初中生的心理特征，他們喜歡動手操作，喜歡把新的數學知識跟現實生活、自己的經驗聯系起來，喜歡富有挑戰性、新穎性、開放性的問題．筆者在教學實踐中發現，在初中數學教學中恰當地引入數學實驗是引導學生發現問題、提出猜想、驗證猜想和創造性地解決問題的有效途徑．在數學教學中讓學生動手做數學實驗，開啟學生“數學的眼睛”，激發學生用數學的眼光探索數學的新知識，是調動學生熱愛數學，學好數學，用好數學，發現步入數學殿堂大門的十分有效的數學教學方法．借助數學實驗教學，引導學生加深對概念的理解．通常數學概念教學是教師給出概念，學生加以記憶，但學生往往對其本質屬性理解不夠，一知半解，更別提運用了．列夫托爾斯泰曾說：“知識，只有當它靠積極的思維得來，而不是憑記憶得來的時候，才是真正的知識．”新課程理念就要求教師在概念教學中注重知識的生成，引導學生從已有的知識背景和活動經驗出發，提供大量操作、思考與交流的機會，讓學生經歷觀察、實驗、猜測、推理、交流與反思等過程，進而在增加感性認識的基礎上，幫助學生形成數學概念．案例1：無理數的概念教學實驗準備：課前準備一把剪刀、兩張同樣大小的正方形紙片（邊長視為1）、計算器． 實驗要求：；實驗說明：考慮到本節課的特點和隨著學生年齡的增長，他們的思維水平也在不斷提高，為此，直接提出富有挑戰性的問題：“拼得的正方形的面積是多少?”“它的邊長是多少?”?”“能用分數表示嗎?”引導學生進行數學實驗與探索．在探索了以上幾個問題的基礎上，學生真實體會到了面積為2的正方形的邊長不能用有理數來表示，但它確實存在，切身感受到除有理數外還有一類數，引出概念“無理數”．實驗結果：拼圖對學生來說易如反掌，通過動手操作，班級交流，全班一致認為最容易、最美觀的拼圖（如右圖）．（1）輸入大于1小于2的數，平方的結果比2大了，怎樣調整？結果比2小呢？（2）我們能否找到一個有限的小數,使得它的平方剛好等于2？（3）?出現循環，那你認為在省略號的背后，有沒有可能出現循環？從而引導學生體驗到：事實上，?是一個無限的不循環小數．在動手操作實驗和展示結果的過程，增強學生的感性認識、培養合作精神，并從中體驗成功的喜悅，加深了對概念的理解．數學實驗教學，有助于培養學生發現數學規律數學規律的抽象性通常都有某種“直觀”的想法為背景．作為教師，就應該通過實驗，把這種“直觀”的背景顯現出來，幫助學生抓住其本質，了解它的變形和發展及與其它問題的聯系．傳統數學課堂教學壓縮了學習知識的思維過程，往往造成感知與概括之間的思維斷層，既無法保證教學質量，更不可能發展學生的學習策略．新課程理念提倡重視過程教學，在揭示知識生成規律上，讓學生自己動手實驗，發現數學規律，從而理解更深刻．案例2：初中數學七年級上冊教材47頁“探究活動”：，那么你的身高是紙的厚度的多少倍？（圖略）連續對折6次，這時它的厚度是多少？，那么對折多少次后，所得的厚度可以超過你的身高？先猜一猜：然后計算出實際答案．你的猜想符合實際問題嗎？實驗準備：全班每四人一組，每人準備一張A4白紙．實驗要求：讓學生將手中的紙按要求對折，并記錄每一次對折后紙張的層數，計算出它的高度，尋找出數據變化的規律，并解決上述問題．實驗結果：問題1學生很快就解決了．解決問題2時，學生列出了這樣一份表格：通過數學實驗，培養學生的創新思維和數學應用能力學生的創新思維往往來自與學習過程中的思維“偏差”和好奇心．學生在傳統的教學模式中，往往表現為隨著時間的推移，好奇心越來越弱，越來越順著老師講課的思維想問題，思維中的“偏差”越來越少，思維的亮點也越來越少．而實驗教學恰恰是提供學生探索發現、嘗試錯誤和猜想檢驗的機會，只要教師善于發現學生的閃光點，善于捕捉學生思維“偏差”的契機，恰當引導，有時實驗教學會收到意想不到的效果．案例3：上一案例教學后，一個學生問：“我第7次折就折不起來了，紙這么小，要折到人這么高，該怎么折？”馬上有很多學生也積極響應了這一疑問，也有學生說拿很大的紙就能折很多層．學生忽視了題中的“假設”，怎么辦？筆者讓學生再用練習本的紙做折紙實驗：四人分別用練習本大小的、紙習本一半大小的紙、練習本四分之一大小的紙、兩張練習本大小的紙對折，看各自最多能對折多少次？實驗結果：按題中的方法對折，不論紙張大小，第6次對折都能完成；小的紙張第7次對折就比較勉強，第八次對折就難以完成了，大的紙可對折7次，第八次就難以完成．教師趁機提問：一張紙對折7次后，厚度是原來的多少？而寬度又是原來的多少？ 學生再次實驗后得出：一張紙對折7次后，厚度是原來的128倍，而寬度則是原來的1，這樣就接近了可以對折的極限． 128實踐證明，學生在思維“偏差”的引導下動手實驗，學到了教材上學不到的知識，使學生通過學數學而變得聰明起來．又如，在學了一些相關數學知識后，可讓學生根據所學知識設計一些作圖工具或測量儀器，如制作丁字尺找圓心、制作勾股計算尺等；或讓學生制作一些數學模型，如長方體、正三棱柱（錐）等模型；或讓學生設計方案并解決“不過河測河寬”、“測操場上旗桿的高度”等問題．如：學校每年要舉行運動會，運動會場地可組織學生來畫．跑道的線寬、道寬的尺寸一般都有規定的標準，當100m、200m、400m、800m等跑步項目終點位置確定時，其起點位置如何確定？相應的每跑道的前伸數怎樣確定？標槍、鉛球、鐵餅場地怎樣畫？相應的角度怎樣確定？這些應用到的數學知識雖簡單，但在實際操作中卻并不簡單．通過教師的指導，使學生領悟到跑道上也蘊含著豐富的數學知識．這種實驗式的教和學拓寬了學生的思維活動空間，使他們的思維更有深刻性和批判性．同時，它不僅僅關心學習者“知道了多少”，更關心學習者“知道了什么”、“怎樣知道的”．它追求的不僅僅是解決了數學問題，更重要的是理解、發現和創造，是解決問題的數學精神和樂趣．這是一種新的求實精神，因而它更多的是對傳統數學教學的矯正，至少也是一種有益的補充．伴隨著CAI技術的日新月異，數學實驗的教學內容將逐漸增加，實驗素材庫將不斷壯大，實驗技術將更為先進與精巧，因而數學實驗的教學思想和模式將具有更為廣闊的天地、更為重大的作為．讓我們合理運用實驗教學，充分發揮其作用．倡導學生主動參與、交流、合作、探究等多種學習方式，改進學習，使學生真正成為學習的主人．從小培養學生科學的研究態度，拓展思路，形成創新意識，最終培育出更多高素質的優秀人才．參考文獻：[1]《數學課程標準》（修改稿）,2006年10月．[2]陸麒丞.《計算機技術模擬數學實驗與實例開發》[3]曹一鳴.《數學實驗教學模式探究》 《中學數學教與學》，2003年第6期[4]李世杰.《用發現式實驗開啟學生的“數學之眼”》《中學數學教育》，[5]楊華濤.《走進數學實驗挖掘教學亮點》