张楠
广西师范大学附属外国语学校 广西 南宁 541004
摘要：在中学数学教学过程中引入实验教学，更多的是一种辅助性作用，让学生自己动手操作，通过这种体验式的学习模式，帮助学生更好地掌握一些比较难以理解的数学知识。在本文中，主要列举了中学数学教学过程中，四类常用的数学实验模型，并进行举例分析，从而帮助教师更好地使用这四种实验模型，提升实验教学效果。
关键词：中学数学；实验教学；应用
引言：相比于小学而言，在中学阶段，数学学习已经步入了一个相对更为抽象的学习的阶段，学习难度的增加使得许多学生倍感压力，从而把数学看作是一种学习的负担。而通过实验式的教学能够在一定程度上缓解这种压力，并且在开展实验教学的过程中，学生感受到探索的乐趣，能够更加主动地去参与学习过程。所以实验教学法对于中学数学而言，是一种值得应用和推广的教学方法，下文中我们就从四种数学实验模型来展开具体的分析论述。
一、验证式数学实验设计
验证式数学实验，从本质上来分析，属于一种逆向学习和思维模式，学生在开展实验前首先已经了解了该实验所用的数学知识，通过进一步的实验来对知识进行验证，在这个过程中，不但培养了学生动手能力，另一方面，通过对答案进行检验，学生能够增加对自己的信心。
问题：对于二次函数y=ax2来说，a的大小如何决定y随着x的变化。
实验设计步骤：
①学生按照自己所掌握的二次函数知识，解决这个问题。
②教师在白板上通过几何画板等其他一些常用的软件，把自己心中所想的数字带入常数a上，验证所得的结果与x、y的关系。
③在电脑上使用绘图软件把a分别为正\负的二次函数图像绘制出来，根据自己绘制出来的图像，把x>o和x<o的值在图中标记出来，观察y值。
④根据整个实验过程，再来检查自己选择的数值与实验结果与课本知识是否一致，如果答案被验证错误，那么需要根据自己的实验过程来找出问题所在，明确下一步的学习中需要重视哪些方面。除此之外，还有许多函数以及其他数学问题，都能够通过这种验证式的实验获得和验证答案。可以说为学生数学学习打开了一种新的思路，有助于学生针对自己的解题过程进行反思和总结。
二、分析模拟式数学实验设计
在数学学习过程中，不乏一些难以用语言表述，本身十分复杂的数学问题，所以这个时候，通过多媒体教学，可以快速生成图画，直观地呈现问题，帮助学生更好地理解和学习。比如在学习各种函数时，对于函数的性质，有时候很难通过语言表述清楚，这个时候，就可以通过模型法来更好地认识函数的性质。
问题：二次函数移动过程中函数解析式的变化。
数形结合作为学习二次函数的重要手段，可以帮助学生更加直观的了解二次函数的部分内容。传统的教学中教师一般是结合板书和手绘坐标系进行分析，现在则可以在教学的时候通过多媒体，将二次函数的图像呈现给学生，教师备课的时候则可以通过一些软件设计动图，然后让学生观察变化，比如y=ax2的图像如何运动可以变成y=ax2+k等问题。类似这样的问题通过图像的变化则比教师直接口述有说服力。
通过分析模拟式数学实验，能够通过先进的多媒体技术来实现对客体的可视性观察，通过直观的形象展示，揭示本质和规律，这在一定程度上，对数学研究对象进行了纯化和简化，更能够帮助学生透过不断变化的表象抓住问题的本质。
三、探索建构式数学实验设计
这种实验对学生有比较高的条件限制，学生数学能力达不到实验标准的情况下，可能无法成功完成实验。因为这种实验考察的是脱离教师后，学生的自主探索能力和同学之间的合作探究能力，通过自主或者同学合作创建一个思维模型，提升学生探索能力，我们用下面的例子来说明这种实验教学模型。
问题：已知反比例函数y=k\x过（2,0）这个定点，请问这个反比例函数的图像和直线I在什么情况下会有一个公共点，其探究的核心是反比例函数和直线的交点问题。
实验过程：首先还是需要学生自己在电脑上，利用绘图软件进行反比例函数和直线的图像绘制，在绘制过程中，很明确能够观察到在哪个时刻出现了交点。如果在这个过程中，哪一个步骤学生不太理解，那么教师需要积极引导，可以启发学生把问题一般化，可以设一个直线和反比例函数的公共点，即参数p点，然后让学生分成小组进行讨论，p点应该选在哪个位置更为合适，无论讨论结果是否正确，都引导了学生去思考和探索，这个过程就是有意义的。
数学实验的学习应该是带有一定的趣味，能够吸引学生的，这种探索构建式的学习方法可以让学生主动打开思维，验证某一个观点的正确性以及知识点的内涵，帮助学生更好的吸收学习的内容，而且这种实验式探究能够在过程中启发引导学生自主思考，这也是优势所在。
四、操作理解式实验设计
这个实验过程需要教师的完全参与，主要是分析、观察、测量实验对象，经过归纳演绎，进而得出结论。与其他实验模型不同的一点是，这种实验的材料主要是各类生活中常见的材料，对这些材料进行数字化的分析，进而验证数学定理，举例如下：
问题：求不同物体体积
实验过程：分组合作，使用常见的乒乓球、纸、沙子等材料，对几何体通过组合或者是分割等方法来进行转化， 首先把纸张折成与乒乓球底面积相同高相等的圆锥，接着动手操作同时思考，沙子有什么用。然后经过探究能够得出体积计算公式，还需要进一步思考这些公式之间的区别和联系。教师积极指导，根据整个实验过程，验证在开始实验前的猜想，把操作过程表述出来。
总而言之，经过这个实验探究，学生不仅明白了圆锥和圆柱体积公式是如何得来的，同时还了解了其他不同的体积表达公式，并且对这些共识之间的关系有所了解，是一种十分具有启发意义的实验模型设计。
五、结束语
总而言之，通过实验教学，极大地丰富了数学教学模式和学习过程，让学生体会到数学学习的乐趣，而不是陷入盲目地题海战术中，真正提高学生的数学核心素养和能力。
参考文献
[1]张倩,单忠德,邹爱玲,等.基于ANSYS Workbench的装载机动臂结构参数优化[J]. 煤矿机械 ,2015,36(9):288290.
[2]韩晶.中学数学实验内容与实践[J].长治学院学报,2014,31(5):107-109.