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一、數(shù)學實驗室建設(shè)政策背景

      根據(jù)國家頒布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》指出：“信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視。”強調(diào)“強化信息技術(shù)應(yīng)用，提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果。鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習，增強運用信息技術(shù)分析解決問題能力。”教育部頒布的《普通高中數(shù)學課程標準（實驗稿）》指出：現(xiàn)代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用正在對數(shù)學課程內(nèi)容、數(shù)學教學、數(shù)學學習等產(chǎn)生深刻的影響．提倡利用信息技術(shù)來呈現(xiàn)以往教學中難以呈現(xiàn)的課程內(nèi)容，盡可能使用各種數(shù)學教育技術(shù)平臺，加強數(shù)學教學與信息技術(shù)的結(jié)合．鼓勵學生運用計算機、數(shù)學軟件等進行探索和發(fā)現(xiàn)。

      《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃的通知（2017）》強調(diào)：注重激發(fā)學生學習興趣、科學興趣和創(chuàng)新意識，加強科學方法的訓練，逐步培養(yǎng)學生邏輯思維與辯證思維的能力。充分利用各類社會科技教育資源，大力開展校內(nèi)外結(jié)合的科技教育活動，加強對學生科學素質(zhì)、信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。推動合作探究式學習，倡導任務(wù)驅(qū)動學習，提高學生分析解決問題的能力。學校辦學條件明顯改善，教育信息化實現(xiàn)新突破，形成信息技術(shù)與教育融合創(chuàng)新發(fā)展的新局面，學習的便捷性和靈活性明顯增強。教育教學改革取得重要進展，學生的思想道德素質(zhì)、科學文化素質(zhì)、身心健康素質(zhì)明顯提高，社會責任感、法治意識、創(chuàng)新精神和實踐能力顯著增強，學業(yè)水平和自主學習、終身學習能力全面提升。

《數(shù)學課程標準（2017）》首次提出了數(shù)學區(qū)別與其它學科的核心素養(yǎng)包括：數(shù)學抽象，邏輯推理，數(shù)學建模、直觀想象，數(shù)學運算，數(shù)據(jù)分析。數(shù)學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，要通過學科教學和綜合實踐活動課程來具體實施。第一，數(shù)學學科教學活動是數(shù)學學科素養(yǎng)培養(yǎng)的主要途徑。第二，研究性學習綜合實踐活動課程是數(shù)學學科素養(yǎng)培養(yǎng)的重要途徑。由于研究性學習屬于綜合課程，所以必然包含數(shù)學學科的相關(guān)知識內(nèi)容，又由于其實踐活動課程的特點，對數(shù)學建模、數(shù)學抽象、數(shù)學推理等方面都有較高的要求。第三，青少年科技創(chuàng)新活動是數(shù)學學科素養(yǎng)培養(yǎng)的很好途徑。在活動中培養(yǎng)和提高相關(guān)的數(shù)學學科素養(yǎng)，可以起到單純的學科教學難以起到的作用。課程標準還指出：“學生的數(shù)學學習內(nèi)容應(yīng)當是現(xiàn)實的，有意義的，富有挑戰(zhàn)性的，這些內(nèi)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(shù)學活動”。再從《數(shù)學新課程標準》內(nèi)容來看，新增加了數(shù)學實習作業(yè)、“實踐與綜合應(yīng)用”、 數(shù)學建模、數(shù)據(jù)分析、概率統(tǒng)計等內(nèi)容。而這些內(nèi)容實踐性與操作性都很強。數(shù)學實驗室的設(shè)立，可以有效的落實這些新增內(nèi)容，為教學提供很好的學習研究環(huán)境。同時新教材對數(shù)學實驗也提出了新的要求。例如人教版新教材安排有“閱讀與思考”、“探索與發(fā)現(xiàn)”、“實習作業(yè)”等內(nèi)容。這些內(nèi)容的完成同樣離不開實驗，要實驗就必須建立自己的實驗室。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)學課堂也發(fā)生了更多的變化。在教育部教育裝備研究與發(fā)展中心“中小學數(shù)學實驗室建設(shè)的研究”課題下，越來越多的學校開始在數(shù)學學科的教學中引入新的信息技術(shù)，開啟新的教學模式，通過數(shù)學實驗課程使學生自己發(fā)現(xiàn)和提出問題，學會獨立思考，經(jīng)實踐歸納得到猜想和結(jié)論，旨在從數(shù)學實驗活動開始，通過動手實驗或?qū)嵺`，助力廣大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為數(shù)學學科建設(shè)工作作出了突破性的貢獻。

二、數(shù)學實驗室建設(shè)意義

數(shù)學實驗室，顧名思義，數(shù)為數(shù)學，理為道理，即用數(shù)學理解世間萬物的運行道理。數(shù)學是科學之母，是最嚴謹?shù)幕�礎(chǔ)學科，運用準確的數(shù)學符號，準確表達問題、過程和結(jié)果。數(shù)學實驗室，不僅強調(diào)學科教學中的作用和意義，增強青少年數(shù)學基礎(chǔ)知識的實踐應(yīng)用，同時通過國內(nèi)國際創(chuàng)新教育領(lǐng)域的交流，旨在搭建數(shù)學實踐與創(chuàng)新教育的交流平臺：

    為學校提供數(shù)學創(chuàng)新教育的新模式；

為教師提供數(shù)學教學與實踐的新方法；

    為學生提供數(shù)學跨學科學習和思想爆發(fā)的學習平臺；

無論是義務(wù)教育數(shù)學課程標準還是普通高中數(shù)學課程標準，都在多次強調(diào)讓學生“動手實踐、自主探索、發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新”的數(shù)學教學理念。我們知道理、化、生學科都有自己的實驗室，讓學生在其中“動手實踐、自主探索、發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新”，數(shù)學能不能也像理、化、生一樣建立起自己的實驗室，讓學生在其中“動手實踐、自主探索、發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新”呢？

數(shù)學能不能實驗？數(shù)學怎樣實驗？數(shù)學能實驗什么？數(shù)學實驗室內(nèi)容是怎樣的？數(shù)學實驗室的儀器設(shè)備或者環(huán)境要求是怎樣的？

G·波利亞曾指出：“數(shù)學像是一門系統(tǒng)的演繹科學；另一方面，創(chuàng)造過程中的數(shù)學， 看起來卻像是一門試驗性的歸納科學”。著名的數(shù)學家弗賴登塔爾也曾指出：“要實驗真正的數(shù)學教育，必須從根本上以不同的方式組織教學，否則是不可能的。在傳統(tǒng)的課堂里。再創(chuàng)造方法不可能得到自由的發(fā)展。它要求有個實驗室，學生可以在那里獨立學習或是小組合作”。

設(shè)立數(shù)學實驗室有以下幾個顯著意義：

（1）改變學生的學習方式，提高學生的動手能力。

（2）建立新型的師生關(guān)系，激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣。

（3）變“學”數(shù)學為“做”數(shù)學，充分調(diào)動了學生學習數(shù)學的積極性 。

（4）設(shè)立數(shù)學實驗室，有利于高中數(shù)學課程的研究與開發(fā)。

（5）開設(shè)數(shù)學實驗，能有效地促進教師教學方式的的轉(zhuǎn)變。

 三、數(shù)學實驗室的功能與特點

1、數(shù)學實驗室有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。數(shù)學探究實驗儀器對學生思維方法的培養(yǎng)和鍛煉，對于學生的創(chuàng)新能力的形成極為有利。

2、數(shù)學實驗室有利于分組實驗，合作交流。部分數(shù)學探究實驗儀器提供分組實驗環(huán)境，學生利用分組實驗環(huán)境，共同設(shè)計實驗，證實實驗，得出探究結(jié)論，促進學生合作學習。

3、數(shù)學實驗室方便于研究性學習的開展。每一套試驗裝置是一個極好的研究性課題，學生對這一課題的研究都可以獲得多方面的知識和規(guī)律。

4、數(shù)學實驗室可以提高學生的動手實踐能力。學生可以動手試驗，還可以根據(jù)儀器的啟發(fā)，動手進行發(fā)明創(chuàng)造。

5、數(shù)學實驗室對于提高學生的學習成績可以起到低耗時、高效率立竿見影的效果。每套儀器含蓋著很多問題和習題，而且一試就明白，可以起到以一當十，以一當百的效果。

6、數(shù)學實驗室配備的數(shù)學探究儀器實驗現(xiàn)象明顯，趣味性強，能激發(fā)學生的探究興趣。數(shù)學探究實驗儀器能引起學生的興趣，增強求知欲，激發(fā)學生的學習興趣，使快樂物理、快樂化學和快樂生物等變成現(xiàn)實。

7、數(shù)學實驗室配備的數(shù)學探究實驗儀器具有科學性和指向性。數(shù)學探究實驗儀器符合科學原理和有關(guān)規(guī)范，能揭示科學規(guī)律；啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題，使數(shù)學探究實驗儀器與問題有聯(lián)系，突出研究內(nèi)容。

8、數(shù)學實驗室配備的數(shù)學探究實驗儀器具有真實性、簡易性和穩(wěn)定性。數(shù)學探究實驗儀器十分貼近現(xiàn)實生活而具有真實性；應(yīng)符合學生認知水平，貼近學生實際，易操作；從準備到使用時保持性能不變化，確保實驗成功。

9、具有探究性內(nèi)涵。數(shù)學實驗室配備的數(shù)學探究實驗儀器區(qū)別于傳統(tǒng)的實驗儀器之處在于：不僅限于儀器，還配備了與儀器配套的探究課題和實驗活動設(shè)計；根據(jù)新《課標》的要求，探究實驗的主體是學生探究性思維、探究性方法的培養(yǎng)，體現(xiàn)在實驗上就是學生根據(jù)探究課題，自己設(shè)計、組織實驗，分析、解決問題的過程，即：探究性內(nèi)涵。脫離了探究性內(nèi)涵的實驗不能稱之為探究性實驗。

10、實驗類型豐富、涉擊的知識面廣。數(shù)學實驗室配備的數(shù)學探究實驗儀器涉及力學、電磁學、光學、聲學等多方面的內(nèi)容，有以激發(fā)學生、幫助學生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的實驗，有提供學習所必須的硬性材料的實驗，有探究概念原理的實驗，有聯(lián)系技術(shù)和生活的實驗等等。

11、具有安全性。數(shù)學實驗室配備的數(shù)學探究實驗儀器符合安全性要求，使用必須保證不出危險，確保人身安全。