小学四年级数学实验教学设计案例

小学四年级数学实验教学设计案例一、实验背景与目标在小学阶段，图形与几何的学习是培养学生空间观念和几何直观的重要途径。四年级学生已经对长方形、正方形等基本平面图形有了初步的认识，并掌握了它们的基本特征。平行四边形作为一种重要的平面图形，在日常生活中应用广泛，其“易变形”的特性既是它的显著特点，也是学生理解和掌握的难点。传统的教学方式多以教师演示、学生观察为主，学生缺乏亲身体验和深度探究，难以真正理解其本质。本实验教学设计旨在通过学生亲自动手操作、观察比较、合作探究等方式，引导学生自主发现平行四边形的不稳定性（易变形性）以及其在变形过程中边与角的变化规律，从而深化对平行四边形特性的理解，并初步感知三角形稳定性与平行四边形不稳定性在生活中的应用差异。实验目标：1.知识与技能：通过实验操作，使学生直观感知并理解平行四边形具有不稳定性（易变形）的特性；知道平行四边形在变形过程中，边长不变，但形状和内角大小会发生改变。2.过程与方法：引导学生经历“猜想—操作—观察—发现—验证—应用”的探究过程，培养学生动手操作能力、观察分析能力和初步的空间想象能力。3.情感态度与价值观：激发学生对数学实验的兴趣，培养学生主动探究、合作交流的意识，感受数学与生活的密切联系，体验发现的乐趣和成功的喜悦。二、实验准备1.实验名称：探秘平行四边形的“变形记”2.实验对象：小学四年级学生3.实验时长：1课时（约40分钟）4.实验材料：*教师用：可变形的平行四边形框架（如用吸管和连接件制作）、三角形框架、PPT课件（包含生活中平行四边形应用的图片或视频）、板书用的平行四边形模型图。*学生用（每小组或每人）：*活动一：长度相等的小棒若干（或用硬纸条代替，每组至少8根，其中4根长度相同，另4根可设计为两组不同长度，用于拼不同的平行四边形和三角形）、大头针或回形针（用于连接小棒）、记录表。*活动二（可选）：钉子板、橡皮筋。*活动三（可选）：长方形木框（或用吸管制作的长方形框架）、一把直尺。*每人：铅笔、橡皮。5.学情分析：四年级学生好奇心强，乐于动手操作，具备一定的观察和简单推理能力。他们已经学习了直线、射线、线段、角以及长方形、正方形的特征，对图形的认识处于从直观感知向理性描述过渡的阶段。对于“稳定性”，他们可能在生活中有初步感知（如椅子松动斜着钉一根木条），但未能上升到对图形特性的理解。三、实验过程设计（一）创设情境，提出问题（约5分钟）1.谈话导入：师：同学们，我们已经认识了很多平面图形，比如（出示长方形、正方形图片）。今天老师带来了一位图形朋友（出示可变形的平行四边形框架，初始状态接近长方形），大家认识它吗？（平行四边形）2.情境激趣：师：老师手上的这个平行四边形框架，它可不一般，它会“变形”哦！（教师演示轻轻拉动框架的两个对角，使其形状发生改变）你们看，它变成了什么？（还是平行四边形，但形状不一样了）3.提出问题：师：咦，平行四边形为什么能轻易改变形状呢？它在变形的时候，哪些地方变了，哪些地方没变呢？今天，我们就一起来探秘平行四边形的“变形记”，揭开它的奥秘，好吗？（板书课题：探秘平行四边形的“变形记”）（二）动手操作，探究新知（约20分钟）活动一：小棒拼摆，初步感知（约8分钟）1.任务布置：师：请同学们拿出学具袋里的小棒和大头针。我们先来用小棒拼一个平行四边形。听清要求：用4根小棒（可以选择4根长度相等的，也可以选择两组对边分别相等的），首尾相连，拼出一个平行四边形。拼好后，同桌互相看一看，是不是平行四边形。2.学生操作：学生独立或小组合作拼摆平行四边形，教师巡视指导，帮助有困难的学生。3.尝试变形：师：拼好了吗？现在，请大家用手轻轻拉一拉你拼的平行四边形的对角，看看会发生什么现象？（学生操作）4.初步交流：师：谁来说说你发现了什么？（引导学生说出：平行四边形容易变形，形状可以改变。）5.对比发现：师：如果我们用三根小棒拼一个三角形，再拉一拉，看看会怎么样呢？（学生动手拼三角形并尝试拉动）三角形能像平行四边形那样容易变形吗？（引导学生发现三角形不易变形，具有稳定性。）6.小结过渡：师：通过拼摆和拉动，我们发现平行四边形容易变形，而三角形不容易变形。看来，平行四边形确实有“变形”的本领。活动二：钉子板上围一围，深入探究（约7分钟）1.任务布置：师：接下来，请同学们拿出钉子板和橡皮筋。在钉子板上，用橡皮筋围出一个平行四边形。围好后，请你仔细观察这个平行四边形的边和角。2.动手操作与观察：*师：现在，请你保持橡皮筋的四个顶点不离开钉子，试着改变这个平行四边形的形状（引导学生拉动对角顶点）。在改变形状的过程中，请你仔细观察：*平行四边形的四条边的长度有没有变化？（可以用手比划或用直尺简单测量）*平行四边形的四个角的大小有没有变化？（引导学生观察角是变大了还是变小了）3.小组讨论与记录：学生分组活动，边操作边观察，并将自己的发现记录在实验记录表（如下）的相应位置。实验内容我们的发现:---------------:-------------------------------------------拉动平行四边形对角形状（）（填“变”或“不变”）四条边的长度（）（填“变”或“不变”）四个角的大小（）（填“变”或“不变”）（其他发现）4.汇报交流：各小组选派代表汇报观察结果，教师引导学生达成共识：平行四边形在变形过程中，四条边的长度不变，但形状和四个角的大小发生了改变。活动三：框架变形，测量验证（约5分钟，可选，根据课堂时间灵活调整）1.操作体验：师：（出示长方形木框）这是一个长方形框架，它是特殊的平行四边形。老师如果拉动它的对角，它会变成什么图形？（平行四边形）2.测量比较：师：请一位同学上来，和老师一起合作。我们先用直尺量一量这个长方形的长和宽各是多少。（记录数据）现在，老师拉动对角，把它变成一个不一样的平行四边形，请你再量一量它的四条边，看看长度有没有变化。（学生测量，发现边长不变）3.再次感知：师：通过测量，我们进一步验证了，平行四边形无论怎么变形，它的——（生齐：边长不变）。（三）归纳总结，深化理解（约5分钟）1.提炼特性：师：通过刚才一系列的动手操作和观察思考，谁能完整地说说平行四边形有什么特性？*引导学生总结：平行四边形具有不稳定性（或易变形性）。在变形过程中，它的四条边长度不变，但形状和四个角的大小会发生改变。（教师板书核心结论）2.概念辨析：师：我们说平行四边形易变形，是不是说它很“脆弱”，容易损坏呢？（不是）这里的“易变形”指的是它的形状容易改变。（四）联系生活，拓展延伸（约5分钟）1.寻找应用：师：平行四边形的这种“易变形”的特性，在我们的生活中有哪些应用呢？（PPT展示生活中的应用实例，如：伸缩门、升降衣架、电动推拉门、折叠椅、卡车护栏等）*讨论：这些物品为什么要用平行四边形的结构呢？（利用其易变形的特性，实现伸缩、折叠等功能。）2.对比思考：师：那生活中哪些地方利用了三角形的稳定性呢？（如：自行车车架、屋顶的桁架、照相机三脚架、起重机的吊臂等）*小结：正是因为不同图形有不同的特性，所以它们在生活中有着不同的用途，为我们的生活带来了便利。3.小小设计师（机动）：师：如果让你利用平行四边形的特性设计一件小物品，你想设计什么呢？（鼓励学生大胆想象）四、实验总结与评价（约5分钟）1.回顾收获：师：今天我们一起探秘了平行四边形的“变形记”，你有哪些收获和感想呢？（学生自由发言，可以从知识、方法、情感等方面谈）2.实验评价：师：在今天的实验活动中，老师看到很多同学都表现得非常棒，不仅积极动手操作，还善于观察和思考，勇于发表自己的见解。希望大家今后也能带着这份好奇心和探究精神去学习更多的数学知识。3.知识梳理：师生共同回顾本节课的核心知识点：平行四边形具有不稳定性，易变形，变形时边长不变，形状和角的大小改变。五、实验反思与建议1.成功之处：本实验设计紧密围绕“平行四边形的特性”这一核心知识点，通过多层次的动手操作活动，将抽象的几何特性转化为学生可感知、可操作的具体过程，有效突破了教学难点。学生在“做中学”，参与度高，体验深刻。2.待改进点：*小棒连接时，若用大头针可能存在安全隐患，也可改用更安全的塑料连接件或直接用橡皮筋捆扎。*对于“变形过程中边长不变”这一点，部分学生可能仅凭观察难以完全信服，除了钉子板上的直观感受，可增加更多测量环节，或利用几何画板等多媒体工具进行动态演示和精确测量辅助理解。*小组合作的有效性需进一步加强，要明确分工，引导学生真正进行有意义的讨论和交流。3.教学建议：*鼓励学生课前搜集生活中应用平行四边形和三角形特性的实例，课堂上进行分享，能更好地激发学习兴趣。*实验材料的准备应充分考虑到学生的个体差异和操作便利性。*在学生操作过程中，教师要加强巡视指导，关注学生的思维过程，及时捕捉生成性资源，引导学生向深处思考。*可以将实验探究延伸到课后，如让学生尝试用所学知识修理家中松动的桌椅（利用三角形稳定性），体现数学的实用价值。附：学生实验记录表（简表）“探秘平行四边形的‘变形记’”实验记录表实验活动我的操作步骤我观察到的现象我的发现或结论:---------------:-------------------------------------------:-----------------------------------------------:-----------------------------------------------活动一：小棒拼摆用4根小棒拼平行四边形，拉动对角。平行四边形的（）发生了改变。平行四边形（）（填“容易”或“不容易”）变形。用3