一、课题的确立
关于人的潜能问题一直是一个国际性的攻关课题。许多著名的专家在大量研究基础上确信，“一般健康人只在运用着他的潜能的极小部分。本世纪初，美国心理学家威廉·詹姆斯曾提出假设：一个正常健康的人只运用了其能力的10%。
稍后又有学者玛格丽特·米德撰文，认为不是10%，而是6%……而据我最近估计，一个人所发挥出来的能力，只占他全部能力的4%。我们估计的数字之所以越来越低，是因为人所具备的能力及其源泉之强大，根据现在的发现，远远超过我们10年前、乃至5年前的估测。”[1]这是美国学者研究的结论。
原苏联学者在研究后也指出：“人类学、心理学、逻辑学、生理学的一系列最新成果证明人类的潜在能力是巨大的。当代科学使我们懂得人的大脑结构和工作情况，大脑所储存的能力使我们目瞪口呆。”[2]并进而指出：“在正常情况下工作的人，一般只使用了其思维能力的很小一部分。如果我们能迫使我们的大脑达到其一半的工作能力，我们就可以轻而易举地学会40种语言。将一本苏联大百科全书背的滚瓜烂熟，还能够学完数十所大学的课程。”[3]
无论上述估测是否很精确，但是人们的一个共识则是：人身上埋藏的潜能尚待开发出来。而“怎样才能挖掘出这一巨大潜力呢？这是一个牵涉甚广的复杂问题。”[4]对于这个复杂问题的解决，教育具有不可代替的责任。
根据上述科学研究文献资料来考察我们的教育，我们认为，尽管教育改革取得了巨大成就，但仍然存在着忽视学生潜能开发的问题。一方面是大量潜能没有开发出来；另一方面是已经开发的潜能也常常被扭曲、被误用，如死记硬背、机械练习等。所以，开发学生潜能，快出人才，出好人才，是当前教育改革，乃至于迎接21世纪挑战的重要问题。基于此，我们先从数学学科入手，进行开发学生数学潜能的实验。 www.dxs89.com
我们提出了一个大胆的假设，即目前的小学数学教学内容与教法只开发了学生的一部分数学潜能。如果教学内容和教法得当，学生在数学学习上可以掌握更多更深的数学知识，形成更优化的数学能力结构。从这一假设出发，我们查阅国内外数学教育的有关文献，寻找科学的开发方法，总结以往的经验，确立了“开发学生数学潜能，优化学生数学能力结构”的研究课题。
二、主要措施
我们在实验中采用的主要措施是：一至三年级全面发展打好基础，四至六年级识别、预测数学潜能，因材施教，大力开发。
1.一至三年级全面发展打好基础 我们从1986年开始进行实验，对新入学的学生分别进行了个体（韦克斯勒）和集体（瑞文）智力测验。结果表明，不同家庭背景的学生之间智商无显著差异。这表明，教育在其中可以起决定性的影响。于是，我们确定了一至三年级全面发展打好基础的措施，主要有如下几个方面。
(1)强化数学基本知识、基本技能的“双基”教学，重视知识迁移，发展学生的一般数学心智能力。
通过直观教学，联系生活实际，引导学生从一开始就打好数、式、形的概念基础，并逐步引导学生脱离具体的实物、实事，在头脑中用数学符号运算，这样便可发展起一般的数学心智能力，这种能力适用于数学学习的各个方面。所以，打好“双基”与一般心智能力基础，对于小学生数学潜能的开发是非常重要和有效的。
(2)加强数学思维方法的教学
数学教学不仅要使学生掌握基本的数学知识，更重要的是使学生掌握数学思维方法，形成“数学头脑”，这是数学学习的重要基础。在这方面，我们重点抓了两条：一条是在讲述某些数学概念、定理、公式时，要讲述这些知识的发明、创造者，讲其人其事，让学生“见物见人”，使学生从数学家身上学习思维方法；另一条是在讲定理、公式时，结合创造主体，讲述其发明、创造的过程，通过“过程”教学，使学生从中学习数学思维方法，并领悟出发明、创造的奥妙。实践证明，这两条措施是非常有效的，不仅为学生打好学习数学的思维基础，而且增强了学生学习数学的兴趣。 www.dxs89.com
(3)重视非智力因素的培养
非智力因素是学生学好数学的重要基础。认真、仔细、清楚、严谨、坚持不懈、求实等是学好数学的重要非智力因素。从一年级开始，我们就重视这些因素的培养和训练。从课堂问答到家庭作业，教师都认真对待，仔细检查，把学生是否认真、仔细、清楚、严谨作为重要评价标准。对于学生学习中的差错，及时而严格地纠正，使学生感到出错不要紧，但马虎、不改错是要不得的。实践表明，打好培养非智力因素基础，是数学深造必不可少的素质基础。
2.四至六年级识别、预测学生数学潜能，因材施教，大力开发
(1)识别、预测潜能
在一至三年级全面发展打好基础情况下，在三年级末，我们进行潜能识别、预测工作。我们认为，一般来说，每个学生的数学潜能都是很大的，都有开发的余地，但是，由于后天种种原因，如生理的、个性差异的，并不是所有的学生都能在数学方面有发展潜能。
需要选择那些既具有较大的潜能，又能表现出良好的数学发展前景的学生参加实验。所以，需要进行潜能识别、预测。我们采用了两种方法：一是学科能力测验，给学生提供较为复杂的数学试题，了解学生的应变能力和解决复杂数学问题的能力，把能力较好的挑选出来；一是平时学习表现记录，包括课堂反应和作业表现，让任课教师提供备选对象。
然后，对两种方法挑选的对象进行比较、综合，最终确定出参加实验的学生。从实验结果来看，这两种方法的综合运用是有效的，所挑选出的绝大多数学生在后来的实验中表现出了一定的数学创造力，成绩突出。 www.dxs89.com
(2)开发潜能
从四年级开始，我们对所挑选的实验班学生，采取了如下开发措施。
①激发和强化数学兴趣
兴趣是学习行为强化的主要动力，尤其是直接的学习兴趣，能使学生自觉地、主动地投入学习，虽苦犹乐。我们用数学本身的内在力量去吸引、用数学的应用价值去激发、用学习的成功来强化学生的兴趣。
当学生想独立去探索某个新知时，注意给予情绪鼓舞；当学生学习停留于一个水平上时，注意设“跳板”，激发飞跃；当学生遇到疑难时，注意给予启发诱导。这些措施使学生始终对数学保持着持久不衰的兴趣。在我们对实验班学生进行的兴趣调查中，95%的学生回答最喜欢上数学课。
②动手操作，丰富感知
数学知识比较抽象，而小学生的思维具有很大的具体性、形象性。因此，仅仅借助语言、文字教学，学生往往难以理解。如果让他们动手做一做，通过动手、动口、动脑、直观演示，以形象具体的知识为基础，丰富感性认识，从而上升到理性认识，总结出规律，就能达到掌握知识的目的。
例如，讲“分数的基本性质”一节，教师让学生拿出三张同样大小的正方形纸，动手折剪，分别取出3/4、6/8、9/12，再把剪取的部分重叠起来，这时学生意外地发现它们相等，学习兴趣立刻调动了起来。接着，教师又请大家拿出剪好的三个等圆，分别剪去1/2、4/8、6/12后，将它们重叠好，发现也相等。
通过多次操作，学生得知两组分数大小是相等的，教师分别用等号把两组分数连接起来，同时用线段图分别表示，进一步强化了对分数基本性质的认识。经过“折、剪、叠、画”的过程，学生头脑中已经建立起这样一个表象，即尽管每组分子、分母各不相同，但它们表示的大小相等。 www.dxs89.com
最后，让学生一边观察折叠的纸、圆形、图及等式，一边思考上面每组三个分数为什么相等，规律是什么，启发学生由表象到概括，进而发现规律。所以，动手操作，不仅是感知的丰富过程，也是思维的运作过程，是由形象思维到抽象思维的发展。
③大剂量强化训练
大剂量强化训练是对学生智力与个性潜能的挑战，主要包括两个方面：一是提供适量的复杂题和难题，让学生展开学习竞赛，看谁解得又快又有独创性；二是加大学习的总量，包括课上与课下，尽可能让学生接触更多的信息。我们根据教学大纲和教科书的要求，自己编制了适合于学生数学潜能开发方面的训练教材。
在这些教材中，除了基本知识外，主要增加数学思维方法和综合掌握方面的知识，如归一、还原、对应、转化、守恒、假设、消元、集合等思维方法，对小学数学知识分类纵贯综合，把学生所学的某一类知识纵向梳理下来，增强了学生纵向综合掌握能力和横向迁移能力。从实验班的学习情况来看，给他们增加比常规班多三分之一的学习量，是完全适宜的。实验结果表明，适当增加学习量，包括质和量两个方面，是开发潜能的必要条件。
④优化数学能力结构
我们认为，开发学生的数学潜能，优化数学能力结构是关键。数学能力结构既是开发潜能的结果，又是开发潜能的条件。只有一开始就重视数学能力结构的优化，才能很好地开发学生的数学潜能；而只有开发好潜能，才能使学生数学能力结构得以优化。
我们主要从三种“能力”和五种“品质”入手，加以培养。三种“能力”是运算能力、空间想象能力、逻辑运算能力；五种“品质”是思维的流畅性、灵活性、独创性、精密性和批判性。这三种“能力”和五种“品质”都化为可测评的操作指标，从实验效果中直接反映出来。 www.dxs89.com
三、研究的实践效果与几点认识
1.研究的实践效果
经过几年的开发研究，取得了较为显著的实践效果。对此，我们从如下方面进行鉴别衡量。
第一，进行智力测验，测试学生一般智力发展情况。我们请天津师大数学系、天津市教科院、天津市教育学院的有关专家对实验班学生进行了韦氏儿童智力测验（中国修订），经过12项内容的检验，智商均值为103.69，比初入学平均智商高1.3。其中类同、算术、背数、填图、排列、积木、拼图、迷津等八项分均达到优秀，反映学生的图形观察、空间想象、逻辑运算等能力有了很好的发展。
，开发学生数学潜能优化学生数学能力结构