一、數(shù)學(xué)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�！睆娬{(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(xué)觀念，改進教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。鼓勵學(xué)生利用信息手段主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，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(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（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(xué)課程內(nèi)容、數(shù)學(xué)教學(xué)、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)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(xué)中難以呈現(xiàn)的課程內(nèi)容，盡可能使用各種數(shù)學(xué)教育技術(shù)平臺，加強數(shù)學(xué)教學(xué)與信息技術(shù)的結(jié)合．鼓勵學(xué)生運用計算機、數(shù)學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)興趣和創(chuàng)新意識，加強科學(xué)方法的訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)學(xué)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(xué)生科學(xué)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(xué)習(xí)，倡導(dǎo)任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)，提高學(xué)生分析解決問題的能力。學(xué)校辦學(xué)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(xué)習(xí)的便捷性和靈活性明顯增強。教育教學(xué)改革取得重要進展，學(xué)生的思想道德素質(zhì)、科學(xué)文化素質(zhì)、身心健康素質(zhì)明顯提高，社會責(zé)任感、法治意識、創(chuàng)新精神和實踐能力顯著增強，學(xué)業(yè)水平和自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)能力全面提升。

《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017）》首次提出了數(shù)學(xué)區(qū)別與其它學(xué)科的核心素養(yǎng)包括：數(shù)學(xué)抽象，邏輯推理，數(shù)學(xué)建模、直觀想象，數(shù)學(xué)運算，數(shù)據(jù)分析。數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，要通過學(xué)科教學(xué)和綜合實踐活動課程來具體實施。第一，數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)活動是數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)的主要途徑。第二，研究性學(xué)習(xí)綜合實踐活動課程是數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)的重要途徑。由于研究性學(xué)習(xí)屬于綜合課程，所以必然包含數(shù)學(xué)學(xué)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(xué)建模、數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)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(xué)學(xué)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(xué)學(xué)科素養(yǎng)，可以起到單純的學(xué)科教學(xué)難以起到的作用。課程標(biāo)準(zhǔn)還指出：“學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)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(xué)生主動地進行觀察、實驗、猜測、驗證、推理與交流等數(shù)學(xué)活動”。再從《數(shù)學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容來看，新增加了數(shù)學(xué)實習(xí)作業(yè)、“實踐與綜合應(yīng)用”、 數(shù)學(xué)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(xué)實驗室的設(shè)立，可以有效的落實這些新增內(nèi)容，為教學(xué)提供很好的學(xué)習(xí)研究環(huán)境。同時新教材對數(shù)學(xué)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(xí)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(xué)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(xué)數(shù)學(xué)實驗室建設(shè)的研究”課題下，越來越多的學(xué)校開始在數(shù)學(xué)學(xué)科的教學(xué)中引入新的信息技術(shù)，開啟新的教學(xué)模式，通過數(shù)學(xué)實驗課程使學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)和提出問題，學(xué)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(xué)實驗活動開始，通過動手實驗或?qū)嵺`，助力廣大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為數(shù)學(xué)學(xué)科建設(shè)工作作出了突破性的貢獻。

二、數(shù)學(xué)實驗室建設(shè)意義

數(shù)學(xué)實驗室，顧名思義，數(shù)為數(shù)學(xué)，理為道理，即用數(shù)學(xué)理解世間萬物的運行道理。數(shù)學(xué)是科學(xué)之母，是最嚴(yán)謹?shù)幕�礎(chǔ)學(xué)科，運用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)符號，準(zhǔn)確表達問題、過程和結(jié)果。數(shù)學(xué)實驗室，不僅強調(diào)學(xué)科教學(xué)中的作用和意義，增強青少年數(shù)學(xué)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(xué)實踐與創(chuàng)新教育的交流平臺：

    為學(xué)校提供數(shù)學(xué)創(chuàng)新教育的新模式；

為教師提供數(shù)學(xué)教學(xué)與實踐的新方法；

    為學(xué)生提供數(shù)學(xué)跨學(xué)科學(xué)習(xí)和思想爆發(fā)的學(xué)習(xí)平臺；

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

數(shù)學(xué)能不能實驗？數(shù)學(xué)怎樣實驗？數(shù)學(xué)能實驗什么？數(shù)學(xué)實驗室內(nèi)容是怎樣的？數(shù)學(xué)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(xué)像是一門系統(tǒng)的演繹科學(xué)；另一方面，創(chuàng)造過程中的數(shù)學(xué)， 看起來卻像是一門試驗性的歸納科學(xué)”。著名的數(shù)學(xué)家弗賴登塔爾也曾指出：“要實驗真正的數(shù)學(xué)教育，必須從根本上以不同的方式組織教學(xué)，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(xué)生可以在那里獨立學(xué)習(xí)或是小組合作”。

設(shè)立數(shù)學(xué)實驗室有以下幾個顯著意義：

（1）改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的動手能力。

（2）建立新型的師生關(guān)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。

（3）變“學(xué)”數(shù)學(xué)為“做”數(shù)學(xué)，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性 。

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

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

 三、數(shù)學(xué)實驗室的功能與特點

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

2、數(shù)學(xué)實驗室有利于分組實驗，合作交流。部分數(shù)學(xué)探究實驗儀器提供分組實驗環(huán)境，學(xué)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(xué)生合作學(xué)習(xí)。

3、數(shù)學(xué)實驗室方便于研究性學(xué)習(xí)的開展。每一套試驗裝置是一個極好的研究性課題，學(xué)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(xué)實驗室可以提高學(xué)生的動手實踐能力。學(xué)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(xué)實驗室對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xí)題，而且一試就明白，可以起到以一當(dāng)十，以一當(dāng)百的效果。

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

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

8、數(shù)學(xué)實驗室配備的數(shù)學(xué)探究實驗儀器具有真實性、簡易性和穩(wěn)定性。數(shù)學(xué)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(xué)生認知水平，貼近學(xué)生實際，易操作；從準(zhǔn)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(xué)實驗室配備的數(shù)學(xué)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(biāo)》的要求，探究實驗的主體是學(xué)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(xué)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(xué)實驗室配備的數(shù)學(xué)探究實驗儀器涉及力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等多方面的內(nèi)容，有以激發(fā)學(xué)生、幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的實驗，有提供學(xué)習(xí)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(xué)實驗室配備的數(shù)學(xué)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。