小学数学实验材料的开发与设计

陈玉华

摘  要 阐述小学数学实验材料开发与设计的基本原则，提出小学数学实验材料开发与设计的具体策略，并结合实例进行具体分析，以期为小学数学教学改革提供借鉴和参考。

关键词 小学数学;数学实验;实验材料;数学素养;数字化教学资源

中图分类号：G623.5    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）13-0034-03

1 前言

新课标倡导教师努力开发制作简便实用的教具和学具，有条件的学校还应该建立数学实验室供学生使用，以期为学生开辟更宽广的学习道路，培养学生的实践能力和创新精神，实现学生的全面发展。小学数学实验材料的开发与设计越来越重要，开发设计更多形式新颖、内容丰富的数学实验，已成为帮助小学生打造坚实数学基础的有效途径。

2 小学数学实验材料开发与设计的基本原则

在小学数学教学中，教师想要高质量地完成实验材料的开发与设计工作，首先应该明确数学实验的核心理念。从根本上来讲，数学实验就是一项引导学生将思维与手动操作相结合的学习活动，此活动既有助于学生对教材知识点的吸纳和理解，也能拓展学生的思考能力和探索能力，促进学生数学素养的提升。实验材料作为教师开展实验教学的先决条件，在设计和开发上也有一定的要求。经过深入分析和研究，笔者总结出小学数学实验材料开发与设计的三个基本原则。

简单易得原则  数学是一门将生活现象概念化的学科，数学知识也源自生活。因此，教师在进行数学实验材料的开发设计时，应该从学生的日常生活入手，选取简单易得的实验材料。这样既能够提高实验教学效率，也有助于培养学生将数学与生活相联系的思维习惯，还能节约单独购买实验材料的成本。例如，学生的文具、生活中的废旧纸板、火柴棍、各种包装盒，都是非常优质易得的数学实验材料，教师在进行实验材料开发与设计时应该充分予以利用。

可操作性原则  教师在开展实验教学时，可以利用多种多样的实验材料，但是实验材料的可操作性也有强弱之分。如果选择的实验材料可操作性偏低，不仅无法发挥实验的教学功能，还会降低教学质量。因此，教师在开发设计实验材料时应该遵循可操作性原则，帮助学生更深刻地领悟数学知识的本质。

如在“三角形三边的关系”一课中，很多教师在设计实验时会以吸管为实验材料，虽然简单易得、成本低，但是吸管为圆柱体，而且质量很轻，在学生拼组操作时容易滚动、极难控制，影响学生对三角形重点知识的吸纳。教师可以转变一下实验材料的设计思路，把吸管换成硬纸板裁剪成的纸条，同时将纸条的一边用笔描黑呈线段样。这样在进行“用三条线段围成三角形”的实验操作时，学生就更容易成功，进而通过实验更透彻地理解“三条线段首尾相接围成的图形叫作三角形”这一概念。

思辨性原则  数学实验是一种以思维为主导的手动操作学习形式，教师在利用实验教学锻炼学生手动操作能力的同时，更应该注重学生思辨能力的培养。因此，教师在教学中应该融合创新的设计思路，提升实验材料的思辨功效。

很多学生在接触“容积”这一课时，会将容积和之前学过的体积的概念相互混淆，影响新知获取效率。针对这个问题，教师可以选择两个相同大小的玻璃杯、一个桃子和一个荔枝作为实验材料（图1），引导学生思考它们的容积是否相同;然后分别在两个杯子里倒满水，根据不同的倒水量引发学生对自己认识的反思。教师设计这个实验，不仅让学生能够正确地区分容积和体积的概念，而且渗透了猜想、验证等思考方法，是提高学生思辨能力的有效途径。

3 小学数学实验材料开发与设计的具体策略

结合教材内容，巧用身边材料  教师在开发和设计数学实验材料时，获取材料的渠道非常多，其中最简便的就是结合教材内容，因地制宜，巧用身边的材料。就地取材的方式不仅可以节约教师的开发时间，而且能彰显教师的洞察力，从小材料中映射出大智慧，提高简易材料的利用率。教师选取身边容易获得的材料，也更贴近学生的日常生活，降低学生对实验操作和知识理解的难度，促使学生更加积极主动地参与数学实验。

如图2所示一年级下册数学教材中的一道习题，从题面可以看出，这道题是将长方体的每个面分解出来，让学生连线。很多学生由于空间观念还不够完善，想象能力也不足，仅看题面很难正确完成习题，这时教师可以设计一个数学实验解决这一问题。从图2可以看出，习题中的长方体和学生的文具盒极为相似，而文具盒恰好也在学生的手边。教师在开展实验教学时，就可以将学生的文具盒作为实验材料，引导学生将文具盒如图2摆放，然后仔细观察文具盒的每个面，同时和图2右边的图形做对比，最终正确连线、完成习题。教师将文具盒作为这个数学实验的材料，不仅体现了实验材料设计的精巧，也发挥了身边材料的优越性，文具盒和教具相比，更贴近学生的生活实际，也更能引发学生的情感共鸣。

适当加工改造，达到实验目的  在一些数学实验中，教师在设计实验材料时因缺乏经验，没有考虑到实际实验中可能出现的问题，导致原本的实验材料实际操作效果并不理想，难以实现预期中的实验目标。面对这种情况，教师不必气馁，可以在失败的基础上对实验材料进行加工和改造，使实验材料更加适宜开展数学实验活动，从而积累更丰富的实验材料开发与设计的经验，有利于为学生开发更广阔的求知空间。

如在“圆的周长”一课中，教材中圆的周长测量方法有两种：绕线法和滚动法。在原本的实验设计中，绕线法是用线围绕圆纸片一圈，然后测量线的长度，得出圆纸片的周长（图3）;滚动法是将圆纸片在直尺上滚动一圈，进行圆纸片周长的测量（图4）。而在实际操作中，实验效果并不理想，线圈难绕、圆纸片材质太软，测量出来的数值误差非常大。

因此，教师在绕线法和滚动法的材料设计基础上，可以将线换成包装礼物的宽丝带，将圆纸片换成高度与丝带宽度相近的圆柱体包装盒。这样一来，原本的线转换为丝带而增加了宽度，之前的圆纸片也改成包装盒，具备了硬度和厚度，学生在实验中操作测量起来就容易多了，测量出的數据也更加精确。

教师加工改造实验材料，不仅便于学生的实验操作，也提高了测量数据的准确性，有利于下一步教学工作的开展。同时，教师加工改造的过程，也能有效培养学生实事求是的科学精神，提升学生的综合素养，可谓一举多得。

自行开发设计实验材料，优化实验效果  教师开发和设计实验材料，主要是为了更顺利地开展数学实验教学。有些数学实验的材料可以就地取材，或者在生活中找到相应的实际物品，但是有些数学实验的材料在日常生活中不易得。缺少实验材料就会影响实验教学的进度，此时教师就需要自行开发设计实验材料，达到顺利开展实验以及优化实验效果的目的。

如图5所示四年级下册数学教材中的一道习题，教师要针对这道习题开展数学实验，实验材料的获取成为最主要的问题。首先，学生身边没有和图片中图形类似的现成的物品;其次，生活中也不容易找到和图片图形类似的实物。对于这项实验所需要的材料，教师就需要自行开发设计。教师可以利用打印设备，将图片中的图形打印裁剪出来并分发给学生，使每个学生都拥有一张和图片相同的图形材料，为学生提供参与实验学习的机会。同时，通过指导和启发等教学手段，引导学生根据习题要求画一画、量一量，结合具体的数值最终计算出这个火箭的面积。

对于这一类图形习题，教师一定不能忽略实验教学的重要性，因为只有通过实验，学生才能更透彻地领会图形知识的本质，提高思维水平和解题能力。因此，只要有相应的实验材料开发设备，教师就应该努力为学生创造充足的实验条件，这是极为重要且不可省略的。除此之外，教师在利用打印设备开发图形实验材料时，还应该设置适宜的图形大小，如果太大，会浪费材料资源;如果太小，则会导致学生实验操作不便。因此，教师应根据不同的图形习题和实验内容，灵活设计实验材料。

利用数字化教学资源，开发模拟实验  随着多媒体技术的普及，数字化教学资源在教学领域也备受推崇。数字化教学资源不仅可以为学生打造富有科技感的智慧数学课堂，也是教师进行实验材料开发与设计的主要途径。在小学数学教学中，很多实验设计单纯依靠实物已经难以达到预期的教学效果，因此，教师可以充分利用数字化教学资源和软件设备，为学生设计多媒体模拟数学实验，以丰富实验材料开发设计的形式，解决实验教学中的难题。从传统小学数学实验教学的情况分析来看，大部分教师对数学实验教学重视程度不够，主要原因是缺乏实验材料、实验器械等。而在现阶段，通过利用数字化资源，不仅可为学生开展模拟实验，让学生进行实践操作，而且在模拟实验情景下还可有效规避常规实验中的不良事件和浪费行为。

4 结语

综上所述，教师在小学数学实验教学中开发设计实验材料时，首先应该因地制宜、就地取材，或者对已有的实验材料进行合理加工改造，直到满足实验要求;其次，對于不易直接获取的实验材料，应该利用现有材料和设备进行自主开发，使实验教学可以顺利进行;最后，在实验材料开发与设计中也应该融入数字化教学思路，通过模拟实验提高数学实验教学的科技感，从而实现学生数学素养与科技视野同步发展。

参考文献

[1]郑春梅.小学数学实验开发与教学策略[J].中国教育技术装备，2019（11）：121-122.

[2]杨勇.数学实验在小学数学教学中的应用[J].小学数学教育，2019（18）：29-30.

[3]郑春梅.试论小学数学实验的开发与教学策略[J].中国教师，2019（S1）：166.