下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
由于传统思想观念的束缚和影响，加之我国现阶段中学数学教育的状态，目前数学课堂教学对数学实验普遍存在在重视不够、缺乏指导、实施困难等诸多不利因素，具体地讲，主要表现在以下几个方面。
在教育的观念上，传统的数学讲解课堂模式，大容量、高强度、多复习的课堂训练模式在大多数教师身上留下了深深的烙印，这些教师往往担心数学实验教学花时很多，怕影响其教学的进度与质量。但事实上，恰当的数学实验课不仅能够提高学生学习数学的兴趣，激发学生的热情，而且能提高教学的深度和广度，有利于学生的分析和解决问题能力的培养。因此，解决这一问题的对策是每一位教师要建立正确的人才观，即让他们认识到什么是学生最重要的，什么是学生必须在基础教育阶段形成的，将来具有可迁移性的能力。
长期以来，数学实验一直被教育所忽视（教材中有关数学实验的内容很少，各种数学刊物有关文章也不多），有时教师即使想做一点数学实验，也因没有必要的经验和指导而流于形式，数学实验的功能得不到应有的发挥与重视。因此，解决这一问题的对策是教师要进行必要的培训，在理解数学实验本质的基础上，掌握一些对数学实验指导的技巧和策略，如怎样设计数学实验，怎样去激发问题控制实验，怎样对实验进行归纳和总结等。2002年高考文科最后一题“剪拼”的出现，一方面是数学教学深层次改革的进行曲，另一方面也为广大教师提供了学习的案例。愿一切有志于教学创新和改革的数学教师，敢于天下先，勇于承担起数学教学创新的责任，教学中给学生提供实验的时间和机会，相信数学实验教学的春天就快到来。
由于数学实验是个“年轻”的课题，以前的学习中很少涉及此类问题，现在要求让学生自己进行数学实验（教师指导下），学生往往表现出不知所措，具体表现如下。
（1）学生难以设计出一套完整的实验方案，实验的过程中也提不出问题，完成不了必要的归纳和总结。
（2）学生基本技能不足或遭遇挫折后容易夭折等一系列现象。
针对这些可能的问题，教师的教学设计中可循序渐进、因材施教。首先是积极倡导数学实验，教学中无论是演示实验还是操作实验都尽可能给予学生设计、提问、猜想、操作、交流、评估的机会，创设问题情境，突出数学实验的设计思想、实验内容、实验的演示操作过程、实验的归纳和总结都要有意识地增加学生参与的程度；其次是将课堂问题的“问—答”变换为问题的“设计—解决—应用—再设计—再解决—再应用”的不断总结提高的过程。我们相信，学生的学习潜能是巨大的，数学实验遵从认识发展规律，符合学生的学习心理，只要教师指导有方，鼓励及时，学生对数学的热爱和追求，定会弥补这方面的不足。
数学实验的学习不排斥数学基础知识和基本方法的学习，它们是相辅相成的有机整体，数学实验的关键是让学生在学习过程中参与得更多，想得更多，动得更多，而这些又同时会促进学习兴趣的提高，增强对基础的理解和掌握，因而学生会获得更多，针对我国目前的现状，在数学课堂上注意数学实验意识的渗透，逐步提高学生对数学实验的认识和实施，我们有理由相信，学生在高考中也必将受益（高考命题早已向国人发出了信号如2007上海高考第11题）。
传统的数学学习方式是学生被动地接受老师传授知识，即老师是信息的传递者，学生是接受者。学生很少参与知识的形成过程，只是大量地演算习题，更没有参与知识的发现过程与创造过程。而数学实验是学生根据教师布置的某些内容，选定要学习或要解决的问题，用适当的数学实验软件编程实验，获得关于发现数学结论重要的数据（数值、图像等），从而发现或猜想数学结论，再加以严格的理论证明。这是学生亲自动手做数学，尝试数学的再创造。著名数学家保罗·哈尔莫斯说：“学生最好的学习方法是动手——提问，解决问题。最好的教学方法是让学生提问，解决问题，不要只传授知识——要鼓励行动。”而数学实验恰是学生自己解决问题的一种途径。
教育心理学认为：学习动机是直接推动学生学习活动的内部动力，提高学习动机，学生才会表现出渴望求知的迫切愿望，认真的学习态度和高涨的学习积极性，所以发展学生学习数学的兴趣是培养其学习动机的最好办法。所谓认知兴趣，是力求探究某种事物、获得文化科学知识的带有情绪色彩的意向活动。调查表明，学生对数学的兴趣程度与学习数学的效果有着密切的联系。对数学感兴趣的学生，把学习视为一种乐趣和爱好，愿意从事创造性的学习活动，因而保证了学生学习的成功。反之，对数学不感兴趣的学生，视学习为负担，得过且过，学习成绩越来越差。学生在数学实验的过程中自己动手做数学，会大大激发他们学习和创造的欲望。爱因斯坦曾深刻指出：“在学校里和生活中，工作的最重要的动机是工作中的乐趣，是工作获得结果的乐趣，以及对这个结果的社会价值的认识。启发并加强青年人的这些心理力量，我看是学校最重要的任务。只有这样的心理基础，才能导致一种愉快的愿望，去追求人的最高财富——知识与艺术技能。”巴甫洛夫的探究反射研究证明：原始的认知需要是一个健康的人类有机体所具有的一种带有生物学本能特性的需要。它往往表现为一种好奇心，随着新奇事物产生而产生，随其消失而消失。而通过数学实验学习数学能引起学生的好奇心，在探索数学知识形成过程中感觉到乐趣，从而把学习兴趣转化为学生自己的需要，培养学生强烈的内在学习动机，另外，动机理论认为：让学生在学习过程中不断得到某些成功的体验是激发学生学习动机的重要手段之一。这样能使学生学习动机获得成功体验的强化，有助于学生产生自信心，增强自我效能感，对学习动机产生积极的促进作用。学生通过数学实验获得他们所需要的数据，进而通过分析得到的信息，获得数学知识或某些猜想，每一个实验的成功都会增强学生的成就感，产生自信心，这就增强了学生学习数学的动力。
心理学家认为，创造性是一种个性特质。创造性导致新的、独特的、独立的和想象的思维或做事的方法。培养学生的创造性思维能力，目前已是全球性的问题，“为创造性而教”已经成为学校的主要目标之一。创造性思维有如下3个特点：思维的流畅性、思维的灵活性和思维的独特性。那么，针对思维的这些特点，如何来培养学生的创造性（尤其是在数学课堂教学中培养学生的创造性）思维能力呢？吉尔福特在总结了大量的有关培养创造性思维的文献和实验的基础上，提出一套前后有序的培养创造性思维的策略，而学生在数学实验的过程中很多方面都符合吉尔福特提出的策略。
从目前来看，广泛开展数学实验教学还存在着以下几个亟待解决的问题。在实践层面，现有研究成果基本停留在经验的总结和介绍，主要是作者本人对教学过程的一些思考，以及基于对数学实验教学的感性认识所撰写的教学方案等；有些在表层上探讨运用个别教学软件，主要是“几何画板”“图形计算器”等，没有从更深层面上演绎和实践数学实验教学模式，缺乏理论依据和支持。理论研究方面，对高中数学实验的相关研究大多集中在其教育意义与作用，再用相应的例子来验证，很少从教学设计的层面系统地对数学实验进行研究；有些文献则探讨了数学实验的内涵、特征、价值、可行性以及存在的问题等。
数学实验教学中有一些功能是纯课堂授课很难做到的，因此它们是无法替代的。有些教师能感到可用数学实验来提升学生的数学品质，但虽有“几何画板”“Mathematica”“数学实验室”等一些数学软件，要将它们真正用于数学实验数学，尚需一个二次开发的过程。要让数学实验教学真正进入高中，必须比较全面、系统地解决高中数学实验教学设计、操作等问题，让广大教师获得一整套关于数学实验的切实可行的方法与手段。开展数学实验教学需要计算机硬件的支持，由于我国的经济发展不平衡，有些经济不发达地区的学校购买实验仪器设备还有一定的困难，这给推广数学实验造成了客观上的障碍和阻力。值得高兴的是，如今计算机及其网络技术发展迅猛，价格不断下降，为创建数学实验室提供了便利条件。为适应信息技术教育的需要，应克服困难，逐步建立数学（计算机）实验室，开展数学实验，让理论与实践结合。
高中数学实验教学的最终目标旨在培养学生的数学意识、创造能力和创新精神，以学习方式的改变为特征，以应用现代信息技术为标志。为了更有效地实现这一目标，必须探求高中数学实验教学的一些内在规律，弄清数学实验教学对教材、学生的适用范围、适用程度；探求同一题材不同类型实验的优劣，弄清数学实验教学对不同性格、不同认知类型学生的影响；探求数学实验教学与传统数学教学之间内在联系，解决高中数学实验教学的实效性、规范性、系统性等问题。数学实验教学是一种新型的数学教学模式，这一教学模式的产生是现代数学发展的必然产物。数学本身的这种发展走向预示着在新的数学教学改革中，数学实验教学模式具有很强的生命力。
在对高中数学实验教学进行实际运作，在取得一定经验的基础上，进行理论上的探索，探求数学实验在纵向、横向开拓的可能性，以学生为主体、以学生发展为本，以便更好地为教育实践服务。
高中数学实验教学是为了让学生更好、更有效地学习数学，学会学习，倡导接受与体验、研究与发现相结合的学习方式，提高数学品质，还没有到将数学实验课程化的程度，这就必须要求将数学实验教学作为传统的课堂教学的有机部分或有益补充。为此，必须要处理好“数学实验”教学与传统课堂教学各方面、各层次间的内在关系。必须深入研究“数学实验”教学与其他各种教学方法之间的关系。对于传统教学，数学实验用时较多，而中学数学课程内容多、学时少，为完成教学计划及应付中考、高考，时间宝贵，有人甚至认为没有时间进行数学实验。事实上，开展数学实验，不仅在于对数学知识本身的探求，还在于数学知识的应用。数学实验是数学体系、内容和方法改革的一项尝试，有利于培养学生的主动性、创造性和协作精神，有利于促进学生整体素质的提高。数学实验教学模武不是要取代其他教学模式，而是对传统教学模式的有益补充。在中学开展数学实验、研究性学习，符合素质教育的要求，具有长效性。
如何上“数学实验”课？如何用实验手段进行数学教学？如何设计每个环节的“数学实验”？如何提出切实可行的实验报告？采用什么的教学方式去形成具有“数学实验”特色教学模式？都将是我们关心与所需要解决的问题。在中学常规的教学中，开展数学实验，教师面临来自专业素质方面的挑战：一方面，对大多数中学教师来说，计算机知识相对生疏，而利用计算机开展数学实验需要较多计算机知识，有时甚至要用到简单的程序设计知识；另一方面，开展数学实验，需要教师具有更广泛的数学知识和更强的科研能力，这就对教师素质提出了更高的要求。
综上所述，我们不难看出数学实验课教学，不仅能促进学生主动学习的一种好的形式，而且对学生的创新能力的培养也是十分必要的，它不仅是一种全新的教学方式，也是一种全新的教育思想，是对传统数学教学方式的有益补充，是培养创新意识的实践园地，其前景是十分美好的。