核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)探析

【摘要】《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標準（2022年版）》中提出，學(xué)生應(yīng)通過學(xué)習(xí)，形成和發(fā)展面向未來社會和個人發(fā)展所需要的核心素養(yǎng)，同時鼓勵學(xué)生在真實的情境中，利用觀察、猜測、實驗等方法分析問題、解決問題.對此，教師在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，應(yīng)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以實驗教學(xué)為手段，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)技能.文章簡述了實驗教學(xué)的必要性及活動標準，并基于核心素養(yǎng)背景，對小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)展開研究，多維度探析有效教學(xué)策略，旨在鞏固學(xué)生基礎(chǔ)，提高課堂教學(xué)效率.

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；小學(xué)數(shù)學(xué)；實驗教學(xué)

培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的重要任務(wù)，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)助力學(xué)生深入理解知識的同時，培養(yǎng)其數(shù)學(xué)綜合能力，為學(xué)生建立數(shù)學(xué)思維方式提供助力.從當(dāng)前小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)情況來看，學(xué)生對理論知識掌握較好，解題能力也較強，但創(chuàng)新意識和實踐能力不足.因此，在實際教學(xué)中，教師應(yīng)重視實驗教學(xué)的開展，構(gòu)建具有探索性、實踐性的高效數(shù)學(xué)課堂.

一、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中開展實驗教學(xué)的必要性

數(shù)學(xué)實驗指的是學(xué)生在特定環(huán)境下，借助一定技術(shù)和手段探索數(shù)學(xué)知識，過程中經(jīng)歷探索、實踐等活動，以解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中開展實驗教學(xué)有一定的必要性.小學(xué)數(shù)學(xué)課程中包含一部分抽象性較強的知識，為了降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，教師需要在講授過程中利用數(shù)學(xué)實驗，將抽象概念具體化.如在教學(xué)度量單位時，若教師單純利用語言解釋長度、面積等概念，學(xué)生是很難實現(xiàn)深入理解的，因此，數(shù)學(xué)實驗的運用就顯得格外重要.教師借助教具開展實踐活動，以此作為語言教學(xué)的補充，讓學(xué)生在動手操作中加深對知識的印象.另外，實驗教學(xué)還有助于培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的態(tài)度和問題解決能力.在實驗教學(xué)中，學(xué)生能占據(jù)主體地位，教師結(jié)合其在實驗中的真實表現(xiàn)，提供必要的支持和指導(dǎo)，構(gòu)建以學(xué)生為中心，以實驗為手段的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高課堂教學(xué)的有效性.

二、數(shù)學(xué)實驗活動設(shè)計要點

（一）助力學(xué)生形成應(yīng)用思維

教學(xué)策略的形成和應(yīng)用本就是為教學(xué)服務(wù)的，根本價值在于輔助學(xué)生快速達成學(xué)習(xí)目標.教師要明確這一點，并結(jié)合教學(xué)根本目標，確定實驗活動的內(nèi)容、步驟和評價標準，讓學(xué)生參與活動，獲取相應(yīng)的知識、技能，助力學(xué)生高效學(xué)習(xí)的同時使學(xué)生逐漸形成高階思維能力.

（二）聯(lián)系生活實際

數(shù)學(xué)知識源于生活，又服務(wù)于生活，貼近學(xué)生生活的教學(xué)活動能充分調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性.教師在實驗教學(xué)中應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)闹黝}，將課程內(nèi)容與生活實際相聯(lián)系，讓學(xué)生真正參與到數(shù)學(xué)實驗中，并在深入探究中體會學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的意義，以激發(fā)學(xué)生參與實驗的熱情.

（三）發(fā)散學(xué)生思維

研究證明，擁有良好思維能力的學(xué)生更容易學(xué)好數(shù)學(xué)知識，思維培養(yǎng)是數(shù)學(xué)課程的主要目標之一.在數(shù)學(xué)實驗活動設(shè)計中，教師應(yīng)突出實驗的發(fā)散性、探究性，同時不要對實驗過程和形式做過多的限制，避免影響學(xué)生的思維發(fā)散.這樣學(xué)生才能根據(jù)自身認知和學(xué)習(xí)經(jīng)驗完成設(shè)計、執(zhí)行、反思等環(huán)節(jié)，并在過程中形成個性化認知.

三、核心素養(yǎng)導(dǎo)向下小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)策略

（一）構(gòu)建真實問題情境，激發(fā)學(xué)生參與興趣

所有學(xué)習(xí)活動都發(fā)生在特定的情境下，無論是在課堂初始，還是新知探究中，教師都可以通過創(chuàng)設(shè)情境來吸引學(xué)生的注意力，為高效數(shù)學(xué)課堂奠定良好的基礎(chǔ).問題情境是常用的情境類型，教師在新課引入中合理應(yīng)用問題情境，能在較短的時間內(nèi)將學(xué)生思緒拉回課堂，調(diào)動學(xué)生的積極情感，觸發(fā)學(xué)生探究未知事物的迫切愿望，這樣課堂教學(xué)自然會事半功倍.教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)主題為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生全身心沉浸在數(shù)學(xué)實驗之中，使學(xué)生的遷移能力和探究思維得到充分發(fā)展.

以蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)六年級上冊“長方體和正方體”的教學(xué)為例，在實驗開展前，為了讓學(xué)生集中精力沉浸在活動中，教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)主題創(chuàng)設(shè)問題情境.在講解“長方體和正方體表面積、體積”等知識時，教師應(yīng)聯(lián)系生活實際提出“魚缸注水”“美化教室”等問題，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，具體內(nèi)容如下：

【問題1】思思爸爸的業(yè)余愛好是釣魚，他在某次社區(qū)組織的垂釣比賽中獲得了良好的成績，并將比賽中釣的魚養(yǎng)在家中.而思思家只有兩個空魚缸，一個魚缸形狀為長方體，測量后得出長為1米，寬為0.5米，高為0.75米，另一個魚缸形狀為正方體，測量后得出棱長為0.7米.若兩個魚缸都需要用來養(yǎng)魚，則各需要注入多少升水？

【問題2】新學(xué)期學(xué)校打算粉刷教室墻面，經(jīng)過測量后知道教室的長為3.1米，寬為2.7米，高3.5米，需要粉刷的墻面面積是多少平方米？

這兩個問題均與生活息息相關(guān)，問題1本質(zhì)是求長方體、正方體的體積，而問題2本質(zhì)則是求長方體的表面積，值得注意的是，在解決問題2時，學(xué)生要認識到教室的地面不需要粉刷，計算面積時要扣除地面部分.在這一過程中，學(xué)生能通過知識遷移，將公式應(yīng)用在解決問題中，將多元知識整合起來，實現(xiàn)對知識的深度理解.構(gòu)建真實情境為開展實驗活動做準備，能讓學(xué)生更快融入情境之中，調(diào)動其思考的積極性.

（二）豐富數(shù)學(xué)實驗器材，推動實驗順利開展

當(dāng)前數(shù)學(xué)課堂教學(xué)存在淺層和深層兩種學(xué)習(xí)形式，所謂淺層學(xué)習(xí)多是直接呈現(xiàn)數(shù)學(xué)知識、文字符號，學(xué)生通過聆聽理解知識，而深層學(xué)習(xí)則是基于淺層學(xué)習(xí)，進一步探究數(shù)學(xué)知識背后蘊含的意義、價值和精神.課堂只有兼具這兩種學(xué)習(xí)方式，才能真正促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展.因此，教師應(yīng)重視數(shù)學(xué)實驗教學(xué)，并且為了保證實驗教學(xué)順利開展，教師要重視豐富數(shù)學(xué)實驗器材，輔助學(xué)生在動手實踐中掌握知識.

以蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)五年級下冊“圓”的教學(xué)為例，教師在講解“圓周率”相關(guān)知識時，應(yīng)組織學(xué)生開展數(shù)學(xué)實驗，并準備豐富的數(shù)學(xué)實驗器材.首先，教師在課堂初始利用“祖沖之發(fā)現(xiàn)圓周率”的故事引入新課，結(jié)合課件簡要講解祖沖之發(fā)現(xiàn)圓周率、計算圓周率等過程，同時，順勢講解圓周率的計算原理，讓學(xué)生對理論知識形成感性認識.由此，教師借助故事情境向?qū)W生傳授知識，助力學(xué)生有效完成淺層學(xué)習(xí).其次，教師為學(xué)生提供圓周率演示器、直尺、繩子、圓規(guī)等實驗器具，要求學(xué)生以小組合作的方式，先利用圓規(guī)畫出一個任意大小的圓，使用直尺、繩子等實驗器具，模擬祖沖之發(fā)現(xiàn)圓周率的過程，對數(shù)學(xué)知識追本溯源，再利用圓周率演示器加以驗證，證明數(shù)學(xué)實驗的科學(xué)性、有效性.最后，教師指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗中得出的圓周率，分別計算半徑為5cm和8cm的圓的周長，再通過測量圓的周長判斷實驗結(jié)果是否準確.學(xué)生通過動手實踐探究，能對圓周率形成更深刻的認識，并在解決實際問題中鍛煉知識應(yīng)用能力，真正實現(xiàn)深度學(xué)習(xí).

（三）明確實驗教學(xué)目標，規(guī)范學(xué)生思維方向

小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中開展實驗活動，能豐富學(xué)生學(xué)習(xí)體驗，且使學(xué)生始終保持活躍的數(shù)學(xué)思維，實現(xiàn)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的提升.為了充分發(fā)揮實驗教學(xué)的優(yōu)勢，教師應(yīng)發(fā)揮課堂引導(dǎo)者的作用，制訂內(nèi)容合理的實驗教學(xué)目標.而后基于實驗教學(xué)目標，設(shè)計一系列實驗活動，保證數(shù)學(xué)實驗的有效性.

以蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)六年級上冊“百分數(shù)”的教學(xué)為例，在開展數(shù)學(xué)實驗前，教師應(yīng)先結(jié)合《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標準（2022年版）》和核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標，制訂合理的教學(xué)目標.具體內(nèi)容如下：

【實驗教學(xué)目標】理解百分數(shù)的意義，能運用百分數(shù)相關(guān)知識解決實際問題.

【實驗準備環(huán)節(jié)】在課堂初始，利用教學(xué)手段向?qū)W生講解百分數(shù)含義，助力學(xué)生理解概念知識，為后續(xù)動手實踐奠定良好的基礎(chǔ).

【實驗導(dǎo)入環(huán)節(jié)】基于“跨學(xué)科”理念，聯(lián)系小學(xué)科學(xué)中“水資源”相關(guān)知識，引導(dǎo)學(xué)生探究“淡水的儲存量”.過程中，教師為學(xué)生提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如“科學(xué)家估計，地球水總量為1.386×10¹⁸立方米，而淡水只占其中的2.53%，且部分淡水被封存于兩極冰川和高山永久性積雪中，那么，地球上可利用的淡水資源不到地球儲水量的1%.”學(xué)生需要利用百分數(shù)相關(guān)知識，大致計算出地球淡水的儲存量.

【實驗組織環(huán)節(jié)】學(xué)生以小組為單位，對資料中的數(shù)據(jù)展開分析，并利用公式展開計算，即1.386×10¹⁸×2.53%，得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，部分計算能力較強的學(xué)生，還可以使用多種方法，計算地球上的海水儲存率.

【實驗總結(jié)】通過利用百分數(shù)知識計算得出，地球上的淡水資源較少，是非常寶貴的一種資源，與人們的生活息息相關(guān).

學(xué)生通過實驗教學(xué)，不僅可以在實際應(yīng)用中深入感知百分數(shù)，還能樹立“保護水資源”的正確意識，實現(xiàn)核心素養(yǎng)的發(fā)展.

（四）豐富數(shù)學(xué)實驗類型，提高課堂教學(xué)效率

1.理解型實驗

所謂“理解型實驗”，一般指學(xué)生在教師的引導(dǎo)或干預(yù)下，借助實物、模型、技術(shù)等工具，完成對數(shù)學(xué)知識的觀察、測量、運算等活動，從而自行總結(jié)出相應(yīng)的知識規(guī)律，凸顯知識的客觀性和科學(xué)性.在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師多在講解概念、定理、法則等知識時，開展理解型數(shù)學(xué)實驗，并結(jié)合課程目標、學(xué)生學(xué)情，達到使學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識規(guī)律、理解本質(zhì)的目的.

以蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)三年級上冊“千克和克”教學(xué)為例，為了讓學(xué)生加強對質(zhì)量單位的認識，教師應(yīng)在課堂中設(shè)計理解型實驗.首先，教師以培養(yǎng)核心素養(yǎng)為目標，以課程標準為導(dǎo)向，為本課制訂合理的教學(xué)目標：①聯(lián)系生活實際，掌握克、千克等知識的概念；②通過實驗“稱一稱”，鞏固對千克和克的認識.其次，教師先組織學(xué)生走進超市，分析哪些商品包裝上有克的字樣，哪些商品包裝上有千克的字樣，再根據(jù)不同規(guī)格的礦泉水，分析“克與千克分別適用在哪些場合中”，讓學(xué)生對克、千克形成感性的認識.最后，教師開展“稱一稱”實驗，提前準備一些水果和糧食，要求學(xué)生結(jié)合超市觀察的經(jīng)驗，稱量1千克的蘋果和250克的小米.學(xué)生在實驗中先不借助工具進行估測，再利用公平秤來驗證自己的估測結(jié)果，進而加深對千克和克的理解.學(xué)生在實驗中不僅可以鞏固知識，還能形成量感，促進智力和核心素養(yǎng)的共同發(fā)展.

2.探究型實驗

探究型實驗是具有較強探究性的實驗.實驗需要學(xué)生對未知問題或現(xiàn)象進行探索，為后續(xù)發(fā)現(xiàn)、提出概念和原理埋下伏筆.探究型實驗多安排在新課教學(xué)之前，容易調(diào)動學(xué)生的情感和學(xué)習(xí)積極性.值得注意的是，在探究型實驗開展前，教師應(yīng)設(shè)計合理的教學(xué)目標，引導(dǎo)學(xué)生的思維朝著正確方向發(fā)展.

以蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)三年級下冊“年、月、日”教學(xué)為例，為了讓學(xué)生掌握年、月、日之間的規(guī)律，教師應(yīng)在課堂中開展探究型實驗.首先，教師在實驗開展前提出問題：“今年的1月1是星期六，那么10月1日是星期幾？”教師要求學(xué)生在不翻閱日歷的情況下得出正確的答案，在這一過程中，學(xué)生需要調(diào)動所學(xué)的年、月、日相關(guān)知識，通過推理的方式發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律.其次，教師為了縮短實驗時間，可以將班級學(xué)生劃分為多個4人學(xué)習(xí)小組，要求其自行選擇推理方式進行計算，有的小組學(xué)生基礎(chǔ)較差，選擇按天推算，而有的小組學(xué)生基礎(chǔ)較好，選擇按周推算，還有的小組計算能力較強，選擇利用除法運算法則進行推算.最后，經(jīng)過實驗推算，各小組得出相應(yīng)的結(jié)論，這一過程中部分學(xué)生忽視了2月份的特殊性，這可能會導(dǎo)致各小組結(jié)論不一致，教師應(yīng)給予其針對性指導(dǎo).

3.驗證型實驗

驗證型實驗是學(xué)生對課堂所學(xué)內(nèi)容形成初步感性認識，且在教師引導(dǎo)下產(chǎn)生疑問或猜測后，為了驗證而開展的實驗.部分學(xué)生片面認為驗證型實驗是通過收集資料，總結(jié)出某種性質(zhì)和規(guī)律.但驗證型實驗由觀察、操作、記錄等多個環(huán)節(jié)組成，過程中需要學(xué)生反復(fù)思考、驗證.這類實驗更適合安排在概念知識學(xué)習(xí)之后，引領(lǐng)學(xué)生通過動手實踐得出相應(yīng)的結(jié)論，并通過比較和分析實驗結(jié)果，獲得一定的發(fā)現(xiàn)，進而得出相應(yīng)的結(jié)論.

以蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)四年級上冊“垂線與平行線”教學(xué)為例，為了深化學(xué)生對“平行”概念的理解，教師應(yīng)在概念講解后開展驗證型實驗.首先，四年級學(xué)生已經(jīng)具備一定的生活經(jīng)驗，且“平行”知識在生活中有著廣泛的應(yīng)用，教師在講解理論知識時，學(xué)生很容易理解其中的“訣竅”.在教師提出“平行的原理是什么？”等類似問題時，學(xué)生的真實反應(yīng)不一，這說明部分學(xué)生對平行的概念認知停留在感性層面.由此，教師借助生活素材開展驗證型實驗.其次，教師在課堂中展示兩幅圖片，學(xué)生觀察時發(fā)現(xiàn)難以辨別其中兩條直線是否平行，進而產(chǎn)生意見分歧.利用圖片引發(fā)學(xué)生認知沖突后，教師鼓勵學(xué)生先大膽表述自己的想法，再將班級學(xué)生分成兩人小組，提出驗證“圖片中兩條直線是否平行”的方法.最后，學(xué)生在充足的空間中展開猜想，并與同組另一名成員積極討論，得出三種驗證方法，分別是：①利用直尺延長兩條直線，分析其是否存在相交的趨勢，據(jù)此判斷二者是否平行；②在其中一條直線上任意選多個點，過這一點向另一條直線作垂線，再用直尺測量兩條直線之間垂線的長度，若長度均相等則證明兩條直線平行，反之則不平行；③在某一條直線上任意取一點，過這條直線作垂線，并延伸到另一條直線，利用手中直尺、三角板的直角，對垂線與直線形成的角進行測量，若是直角則說明兩條直線平行，反之則不平行.基于此，教師組織學(xué)生對三種驗證方法進行對比，分析哪種方法更加簡便、直接，從而得出最優(yōu)方法，在實驗中提高思維能力.

結(jié) 語

總的來說，在小學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，教師應(yīng)采取多元化教學(xué)方式，營造良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍，以全面鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力.對于學(xué)生而言，只有經(jīng)歷不同的實驗活動，才能真切感受到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的魅力，實現(xiàn)綜合素養(yǎng)的提升和發(fā)展.除此之外，教師在開展實驗教學(xué)時，應(yīng)結(jié)合教學(xué)主題靈活選擇實驗類型，助力學(xué)生高效理解概念、探究新知和驗證定理，以此來提高課堂教學(xué)效率.

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