科學探究能力培養下小學數學綜合性作業設計

在課程教學中，作業是能起到重要作用的教學構成，在完整教學活動中的作用集中體現在對學生知識的鞏固、思維的開發和能力的鍛煉上，好的作業設計對學生的學習和課程的發展來說都是不小的助力。所以，教師應重視作業設計，立足學生學習和課程教學視角，有針對性地設計作業內容與形式，優化并完善作業設計，以更好地推進學生知識的架構、思維的發展和能力的提升。本文圍繞基于科學能力培養的小學數學綜合性作業設計展開，以期為教師提供有益參考。

一、科學探究能力與綜合性作業

新時代的教育回歸了育人的本質，教師對課程教學活動的設計也要同時以學生的發展為出發點和立足點，不管是課上的教學實踐還是課后的作業練習，都需要堅定一個共同的目標，那就是落實對學生思維和能力的培養與提升，為學生對現實生活中復雜問題的思考與解答奠定堅實的知識基礎與能力基礎。在當下，科學探究能力是每一個學生都應具備的一項基本能力，綜合性作業是每一個教師都應當關注的一種作業類型，對綜合性作業的科學規劃與設計能助力學生科學探究能力的提升，對學生科學探究能力的培養與鍛煉則能助力學生作業完成質量的提升。兩者相輔相成，彼此之間的科學配合能推動學生在素養層面的個性成長和全面發展。因此，小學數學教師需要立足科學探究能力培養，展開對綜合性作業設計的深入探究與思考。

（一）科學探究能力與綜合性作業的概念

科學探究原本是指人們用設問、提問和分析問題、解答問題的方式進行的自然科學研究，包含提出問題、猜想假設、實驗設計與計劃制定、實驗開展與證據收集、結果分析與猜想論證、評估、表達與交流的七個基本要素。所以，科學探究能力就是指用上述方法進行問題探究的能力，數學本身較強的科學性賦予了數學教學培養科學探究能力的功能性。

綜合性作業其實就是一種強調綜合性的作業，其綜合性主要體現在解題時對知識的綜合運用和過程中對學生的綜合培養上。在綜合性原則下設計作業時，教師應先明確用作業題目引導學生對知識的綜合性思考和應用這一目的，再參考學生真實的知識水平、能力水平與認知水平來進行針對性的作業設計，最后立足過程而非結果地對作業進行綜合性評估。

（二）科學探究能力培養與綜合性作業設計的研究背景

在新課標圍繞核心素養提出了要“培養學生在真實情境中綜合運用知識解決問題的能力”這一要求后，國內教育領域的學者和一線工作者就針對綜合性作業設計展開了更加深入的研究，確定了綜合性作業要強調知識綜合性、應用性、實踐性的基本準則，也確定了綜合性作業在完整作業體系中的重要地位。而對科學探究能力培養，新課標中也借著對“立德樹人”目標和“以學生為中心”原則的強調，向教師提出了“引導學生的自主思考與探究，在實踐觀察與體驗中落實對學生的個性化培育和全面性培養”的教學要求。結合科學探究能力與綜合性作業的概念來看，科學探究能力培養與綜合性作業設計存在著一定的共性和相互作用，但在實踐中的聯動還存在一定的不足和挑戰，需要教師參考實踐有針對性地進行調整。

二、基于科學探究能力培養的小學數學綜合性作業設計要求

在學生的學習中，完成作業的過程其實就是他們內化和應用知識的過程，過程中對問題的探究和思考也就是對他們思維和能力的一種鍛煉，相比于課堂上的探究和思考而言，更注重學生的自主性，也更突出學生的自主性，所以高質量的作業設計能助推學生思維的開發和探究能力的發展，在內容、形式等方面綜合性更強的高質量作業則具有更大的優勢。但對指向科學探究的綜合性作業而言，要落實對學生科學探究的引導，實現對學生科學探究能力有效鍛煉和提升，小學數學教師在設計綜合性作業時就必須注重四個要求的滿足，包括覆蓋更多知識、引導自主探究、拓寬思維視野和引入生活問題。

（一）覆蓋更多數學知識

綜合性作業的綜合性表現為知識的綜合性，即作業需要覆蓋更多的課程知識，以考查學生對課程知識的整體理解與綜合應用，而更全面的知識覆蓋能助力學生對課程知識和生活問題的綜合性探究，從而實現對學生科學探究能力的提升。因此，在為培養學生的科學探究能力而設計綜合性作業時，教師就需要在作業內容的篩選上納入對知識間內在關聯的考量，提升作業涉及知識內容的全面性，重視對作業中不同難度題目的搭配，重視對題干內容覆蓋知識面的延伸，以引導學生在完成作業過程中對知識間內在關聯的綜合性思考。

（二）引導學生科學探究

科學探究能力是一種實踐能力，而實踐能力的鍛煉主要靠的是對實踐活動的參與，實踐能力的提升主要靠的是參與實踐活動后的體驗感知與經驗積累，真實的參與和體驗才是理論落到實踐的關鍵，要提升學生的科學探究能力，就要保障學生能參與足夠多的科學探究。因此，在以培養學生科學探究能力為目的設計綜合性作業時，小學數學教師就需要從綜合性作業設計的實踐性原則出發，合理搭配作業的類型，逐步引導學生從知識應用向科學探究的邁進，像是搭配設置書面作業與實踐作業，用前者深化知識理解，用后者積累探究經驗。

（三）拓寬學生思維視野

參考綜合性作業的概念可知，教師設計綜合性作業的主要目的不在于知識的鞏固，而在于思維、認知、能力的全面發展，以綜合性作業為載體，教師就能通過引導學生完成作業的方式來落實對學生思維的開發、認知的完善和能力的鍛煉。再就培養學生科學探究能力的需要而言，能力的提升與思維的發散和視野的拓寬成正相關，立足思維創新的綜合性作業設計更有助于學生科學探究能力的提升。因此，在設計綜合性作業時，小學數學教師需要以對學生思維的創新為立足點，設計突破教材甚至學科界限的考查問題，以拓寬學生的思維視野。

（四）適當引入生活問題

教育的本質是育人，而所謂的育人，是指為社會培養能適應社會發展并推動社會進步的優秀人才。所以，教師在課堂上對學生的知識教學也應當延伸到對生活問題的解構與解答中，結合科學探究能力的概念來看，以生活為參考的作業設計能為學生的科學探究提供更大的空間，所以也更有助于學生科學探究能力的提升。基于此，小學數學教師在指向科學探究能力培養的綜合性作業設計中，就要適當地將生活問題引入綜合性作業，用綜合性作業來引導學生對生活問題的探究，并借此來推動學生科學探究能力的提升。

三、基于科學探究能力培養的小學數學綜合性作業設計策略

在設計綜合性作業時，教師應遵循的基本原則是綜合性原則，而在設計指向科學探究能力培養的綜合性作業時，教師還應當遵循的基本原則就是實踐性原則和生本性原則，是否能用綜合性作業引導學生展開高質、高效的探究就是決定綜合性作業培養學生科學探究能力效果的關鍵。因此，在期望能提升學生科學探究能力的綜合性作業設計中，小學數學教師就應先站在不同視角下展開對作業的思考，然后本著引導學生探究和鍛煉學生探究能力的目的，落實對作業整體框架的規劃和作業題型種類的豐富，借助立足實踐設計的探究問題和突破界限設置的探究內容來引導學生對數學知識和生活問題的深入性、全面性探究，以實現對學生科學探究能力的鍛煉與提升。

（一）規劃作業整體框架，用綜合性作業引導學生系統探究

與常規作業不同，綜合性作業不僅強調考查內容的綜合性，還強調作業框架的整體性，綜合性作業更注重過程而非結果，所以教師需要立足整體規劃綜合性作業的框架，保證各個作業環節的關聯性與綜合性，用系統性更強的作業來引導學生對課程知識和生活問題的系統探究，并借著這種系統探究來推進學生科學探究能力的漸進式提升。

以北師大版小學數學六年級上冊第五章“數據處理”后的綜合性作業設計為例，統計圖是數學統計領域的一個重要概念，在需要依據已知數據分析數學問題中，對統計圖的合理應用就能讓學生對已知數據進行不同方向的分析，本章中涉及的就主要是扇形統計圖的認識和在不同情況下選擇不同統計圖進行解題。

在作業設計上，教師需要重點考查的也是學生根據不同的數據需求，選擇適合的統計圖。從培養學生科學探究能力的角度出發，教師在有關“數據處理”的綜合性作業設計中，就要先從扇形統計圖的用法和不同統計圖的適用場景出發，完成對課前、課后作業單的設計，課前通過扇形統計圖的相關概念作業進行引導，課后設置不同的數據分析，讓學生根據不同的需求選擇扇形統計圖、條形統計圖、折線圖進行解題，從而循序漸進地完成對學生科學探究能力的鍛煉與提升。

（二）豐富作業題型種類，用綜合性作業引導學生多元探究

探究本質上是一種從信息整理向分析、結構、轉化和遷移延伸的思維活動，對學生思維的鍛煉與開發就是提升學生科學探究能力的前提與基礎，所以激活學生思維并引導學生展開多樣化的思考就是培養學生科學探究能力的關鍵。基于此，小學數學教師在為培養學生科學探究能力而設計綜合性作業時，就需要豐富作業的題型，以引導學生的多元探究。

以北師大版小學數學五年級上冊第四章“多邊形的面積”后的綜合性作業設計為例，面積是數學幾何領域的一個基礎概念，被定義為一個平面圖形在平面上的空間占比，以平方作為單位，三角形、正方形、長方形、平行四邊形、梯形這幾種特殊平面圖形的面積計算有著固定的公式，本章中涉及的多邊形主要有三角形、平行四邊形、梯形。而在指向科學探究能力培養的綜合性作業設計中，教師就可以合理搭配選擇題、填空題、計算題和綜合性應用題來架構作業體系，并將作業設計的重點放在綜合性應用題的設計之上，像是為學生設計包含分析與計算的綜合應用題：學校要利用操場邊角的空地搞綠化，已知空地是個不規則的多邊形，總面積為X平方米，各邊的邊長都為A米，且恰好可以劃出兩個三角形，一個梯形、一個正方形和兩個平行四邊形，假設學校要分別在劃出的特殊平面圖形中種上不同的花和草，那么每種花和草的占地面積分別是多少呢？以綜合應用題為載體，教師就能在學生分析和計算題目的過程中，引導學生完成多元的探究。

（三）立足實踐設計問題，用綜合性作業引導學生自主探究

數學中的綜合性作業大致有三種類型，即指向知識內化的知識綜合性作業，指向技能掌握的方法綜合性作業，以及指向延伸探究的跨學科綜合性作業，不同側重的綜合性作業在內容和形式上存在著一定的差異，其中立足實踐的作業設計就是引入生活問題的方法綜合性設計，注重引導學生對生活問題的自主探究，也能加深學生對生活的理解和認識。

以北師大版小學數學五年級上冊第七章“可能性”后的綜合性作業設計為例，數學中的可能性問題是一種概率問題，指的是一種情況出現或一個事件發生的概率，在生活中應用的方向主要有游戲設計、決策制定和對生活多樣性的理解。而在指向學生科學探究能力培養的綜合性作業設計中，教師就可以從游戲設計出發，為學生設計極具創意的綜合性創造作業。例如，一家新開業的火鍋店要搞一場優惠活動，為進店的客人打折，最高折扣為1折，最低折扣為8折，客人需要通過玩游戲的方式來確定自己享受的折扣是多少。現在，請你為這家火鍋店設計一個包含1折到8折的8種折扣的概率游戲，要求1折的概率為5%，從1折到8折的概率逐步遞增，完成游戲設計并說明游戲規則。在設計游戲的過程中，對游戲內容的設計和規則的制定實際上就是一種科學探究，所以能起到培養學生科學探究能力的作用。

（四）突破界限設置內容，用綜合性作業引導學生跨科探究

要想培養學生的科學探究能力，就要先激活學生的思維，再引導學生發散思考，通過對學生思維的延伸來推進學生的探究與思考，幫助學生建立起更寬泛和完整的知識框架。對此，小學數學教師就有必要跳出學科框架，通過更大范圍的知識整合來提升作業綜合性，即突破學科界限設計跨學科綜合性作業，引導學生對“科學”的跨學科探究。

以北師大版小學數學六年級上冊第五章“數據處理”后的綜合性作業設計為例，這一章主要教學的是數學統計中的扇形統計圖，以及在處理數據過程中對三種不同統計圖的選擇。而在圍繞數學統計進行的跨學科綜合性作業設計中，教師就可以將實踐作為作業設計的出發點，結合地理、物理、化學、生物等學科來設計統計主題，像是“你對國家的高鐵建設有多少了解？你知道我們國家從什么時候開始建高鐵，每天高鐵線路的增長是多少嗎？你了解我國高鐵線路的地區分布情況嗎？”提出問題后，再設定“統計我國每年高鐵線路的增長情況與地區分布情況”的統計實踐作業，要求學生查找相關資料和整理相關數據，并在學過的三種統計圖中選擇最恰當的一種來呈現這些數據。跨學科的綜合性作業能引導學生進行關聯學科知識的跨科探究，拓展學生的跨科知識儲備，也能從根本上提升學生的科學探究能力。

四、結語

總而言之，在育人的教育本質下，對學生個體認知的豐富、思維的建構和能力的培養就是教育的主體內容，在教學知識的過程中完善學生的認知、開發學生的思維和提升學生的能力則是教師的主要任務，也是達成立德樹人目標的必要前提。而在學生需要參與的各種學習活動中，作業就是學生主體性最強、也最需要學生在自主的前提下高效完成的一項活動，除了具備鞏固學生知識記憶和深化學生知識理解的作用，也具備引導學生思考并提升學生思維能力的作用。所以，教師需要立足作業設計，深入挖掘作業在育人層面的功能性，將對學生科學探究能力的培養滲透進綜合性作業中，用綜合性作業來引導學生的系統、多元、自主和跨學科的知識探究，在深化學生知識理解的同時，提升學生科學探究能力。