教學評一致性理念下小學數學實驗教學設計探析

教學評一致性已上升為當今教育學術領域的一個核心關注點，貫穿每一門課程中，實驗教學也不例外。在實驗教學過程中，將評價活動構建為一個連貫且動態的系統，與實驗教學深度融合，有助于優化教學過程，提高教學質量，確保教學目標的順利實現，同時也能培養學生創新意識、應用意識等終身受益的核心素養。

一、實驗教學準備階段

（一）精心選題，關注創新點和社會價值

進行小學數學實驗教學，選題是至關重要的。選題過程中需要注意以下幾個關鍵點：

第一，教材中的實驗，若操作過程煩瑣、復雜，且學生得出的數據有高度離散性，可以考慮通過改良實驗器材或材料來克服這些困難。

第二，若教材中的實驗設計不利于觀察，導致學生難以成功獲取實驗結果，我們需對實驗裝置和方案進行優化，以增強實驗的可視性和結果的可靠性。

第三，課題選擇應注重其探究性，選取那些不能直接得出結論的課題，促使學生在實驗活動中持續進行問題發現和解決，以此培養學生的探究能力和思維。

第四，實驗教學設計應含有跨學科的元素，能夠與其他學科領域形成有效銜接，從而促進知識的綜合應用，拓寬學生的知識視野。

第五，選題時應充分考慮實驗的趣味性，選取能夠激發學生興趣和參與度的課題，避免實驗教學的單一性和乏味性，以激發學生的學習動力。

經過全面思考，我選擇的課題是北師大版小學數學四年級上冊的“滴水實驗”。教材中的實驗不利于操作，學生們的實驗數據差異大，因此，本實驗引導學生綜合運用相關學科內容，創新改進實驗方案，設計具有探究趣味的實驗過程。

（二）基于課程標準，剖析教材

《義務教育數學課程標準（2022年版）》在課程實施的教學建議中指出：進一步加強綜合與實踐教學活動，以解決實際問題為重點，以跨學科主題學習為主，以真實問題為載體?！暗嗡畬嶒瀄"屬于綜合與實踐領域第二學段的內容。從教材整體編排上看，它安排在求平均值、認識大數、時間單位的換算和估算、利用計算器進行計算等知識之后。本實驗根據淡水資源浪費的現實問題，引導學生提出問題，交流后綜合運用多學科知識設計實驗方案，進行實驗探究，通過分析數據感受節約用水的重要性。實驗后學生結合自己的各方面表現進行自我評價和組內互評，提高了解決實際問題的能力，發展了應用意識、創新意識等核心素養，為后續學習綜合與實踐課奠定基礎。

（三）精準把握學情

一方面，四年級的學生已經掌握了時間單位的換算、估算和大數的讀寫，會使用計算器進行計算，具有初步的數據意識；已經有了一定的科學實驗活動經驗，會設計簡單的問題解決方案，這為本實驗奠定了知識基礎和能力基礎。另一方面，學生對本實驗涉及的小數除法運算及小數近似值處理等數學技能和水壓降低引起水滴速度減緩的理論知識尚未掌握。

（四）科學制定教學目標

基于以上學情與教材分析，實驗教學目標設定如下： ① 針對全球淡水資源緊張及日常生活中的水資源浪費的現象，提出問題，研究設計實驗方案，通過實驗探究，解決問題。 ② 在實驗操作、數據分析及節水策略制定中，跨學科整合知識解決問題，發展應用意識、科學素養及團隊協作能力。 ③ 通過實驗，感受節約用水的重要性，體現學科育人的價值。

二、實驗教學設計

（一）聚焦現實問題，助推活動開展

“滴水實驗”主題活動以全球淡水資源緊缺和日常生活水資源浪費這一現實問題為背景，融合了道德與法治學科中的節水環保教育設計情境，有助于學生了解國際淡水資源形式，激發探究欲望。教師應引導學生提出問題，小組合作，制定初步的實驗方案，進行自主實驗。在這個過程中，培養學生發現問題、提出問題、分析和解決問題的能力，從而初步喚起學生節約用水的環保意識。

在實驗活動開展之前，引入聯合國最新關于水資源緊缺的報告，同時指出我國也是一個嚴重缺水的國家，對比出示生活中浪費水的視頻。學生觀看水龍頭滴水視頻后產生疑問：一個沒有擰緊的水龍頭，一年會滴多少水呢？針對此問題組織學生交流討論，學生提出可以記錄一個水龍頭一定時間內的滴水量，再推算一年的滴水量，并設計初步的實驗方案。學生回家自主實驗，拍攝實驗視頻和照片，并記錄實驗記錄單和實驗現象。

（二）動態持續試錯，激發創新意識

本實驗活動并非一個簡單的、一次性完成的實驗課程，而是一個涉及學生深度參與的探究式學習過程。學生反饋自主實驗遇到的問題，教師引導學生觀察數據，分析原因，隨后探索解決方案，進行紙杯模擬實驗，遇到新的問題再次探究，改進實驗裝置，優化實驗方案，如此，促使學生在試錯與調整中不斷思考，不斷前進。這一連續的探究循環要求學生進行主動思考和學習，當他們面對新挑戰時，需尋求指導或自行查閱資料以解決這些新出現的問題。這種持續地試錯與創新實踐，不僅促進了學生對知識的深入理解和應用，而且培養了他們的批判性思維和問題解決能力。因此，本實驗活動展現了一種動態的、互動的學習模式，融合科學知識改進實驗裝置和實驗方案，通過不斷地探索和反思，激發學生的探究精神，從而培養了學生的科學觀念、應用意識和創新意識等核心素養。

1.交流、分析自主實驗

課下學生開展自主實驗，課上全班匯報交流，教師帶領學生總結自主實驗時出現的問題： ① 每個同學的接水時長不同； ② 每個同學設置的滴速不同； ③

有的同學測量水量的工具不精確； ④ 家里的水龍頭很難調成滴水狀態； ⑤ 有的同學沒有控制接水時長和速度造成水資源的浪費。

2.小組合作，優化方案

教師針對自主實驗遇到的問題，組織學生交流討論，明確可以借助紙杯進行模擬實驗，并優化實驗方案： ① 4 人一組，分別是測量員、觀察員、計時員、記錄員； ② 在一次性紙杯下面扎個孔模擬水龍頭滴水現象，統一用 塑料小量杯測量； ③ 控制接水時長為1分鐘，設置滴速為1秒1滴、1秒2滴，2秒1滴，再推算1小時、1天、1年的滴水量； ④ 每種滴速下測量3次數據，取平均值。

3.模擬實驗，發現問題

學生根據優化后的實驗方案用紙杯做實驗，實驗過程中又發現了一些問題： ① 通過調節滴孔的大小很難控制滴水的速度； ② 實驗時間久了紙杯會軟化，滴速也會變慢； ③ 有時水會從紙杯的邊緣滴下。期間，有學生想到家用澆花滴水器，調節它的旋鈕可以設置不同的滴速，以此來模擬滴水現象。但是有學生反映家用澆花滴水器滴水速度會越來越慢。

4.再次探究，分析原因

學生查閱資料，經交流發現滴水速度變慢可能和水壓有關，水面降低，水壓會變小，所以水的滴速會越變越低。

學生邀請科學老師普及刻漏小知識，講述古代計時器刻漏的工作原理一一滴水的等時性，并介紹科學課上的水鐘實驗，以幫助理解。

5.改進裝置，完善實驗

學生在科學老師的幫助下，根據古代計時器刻漏的工作原理，利用水鐘實驗器材，創新組裝，改進實驗裝置，優化實驗方案和實驗記錄單。

實驗裝置的改進：用支架固定兩個滴漏，兩個滴漏充滿水，通過調節滴漏下面的微調旋鈕使上滴漏的滴速稍大于下滴漏。由于受到表面張力的作用，多余的水從泄水孔流出時不順暢，此時可用牙簽引流，保證下滴漏的水位線始終處于這條線上，水壓不變，從而使下滴漏的滴速均勻。

實驗方案的優化： ① 4 人一組，分別是測量員、觀察員、計時員、記錄員； ② 統一用 塑料小量杯測量； ③ 先測量1秒1滴滴速下的滴水量，控制接水時長為1分鐘，測量3次數據，取平均值，推算1小時、1天、1年的滴水量； ④ 猜想1秒2滴、2秒1滴滴速下的滴水量，再次實驗，觀察數據，驗證猜想，并填寫實驗記錄單。

（三）數據直觀量化，助力學科育人

數據不僅僅是表面的數值，深入分析能夠揭示其背后豐富的內涵。學生認真實驗后得出的數據比較大，不能具體地感知一年的滴水量，此時可以利用數學知識對實驗數據進行量化，深刻地感受到量的積累帶來的巨大變化，激發了節約用水的意識，融合道德與法治學科的節約用水環保教育，討論設計節水方案，利用自身的語文和美術素養合作創作節水宣傳海報、倡議書等，呼呼更多的人厲行節約用水，達到了多學科育人的效果，后通過組內互評和自我評價兩種評價方式評價實驗教學效果。在這個過程中，學生綜合各學科知識分析、量化數據，激發了節約用水的意識，培養了數據意識、應用意識、創新意識等核心素養，增強了社會責任感。

1.量化數據，培養數感

以1秒1滴的滴速為例，學生推算出一年滴水量大約為4204800毫升水。為了更好地感知一年的滴水量，教師引導學生將數據進行兩次轉化，一是轉化為常見的500毫升1瓶的礦泉水的瓶數，二是轉化為一個人飲用水的天數或年數，進一步想象10個、100個這樣流水的水龍頭，深刻感知每一滴水看似微小，但日積月累，一年的滴水量如此之大。

2.節約用水，你我同行

經過數據的直觀量化，學生感受到節約用水的重要性，提出很多節約用水的小妙招。課下，學生以小組合作的形式設計節水方案，通過手抄報、數學小日記、宣傳海報等形式進行宣傳，厲行節約用水。

3.多維評價，深刻反思

最后，學生結合組內互評表從參與態度、合作程度、創新能力、活動成果等方面進行組內互評，再從實驗方案的合理性、實驗數據的可信度等維度進行自我評價，以促進他們對學習自標的內化，保障評價的多維度和公正性，實施與教學目標相一致的評價標準，體現教學評一致性的理念。

三、實驗教學反思總結

（一）實驗應真實、嚴謹

在實驗的全過程中，教師應始終秉持真實性和嚴謹性的原則。本實驗活動期間，教師和學生都認真觀察，準確記錄了實驗現象，密切關注了實驗中引流的細節，其中牙簽的使用使實驗更加嚴謹，能確保數據的可靠性。數據的可靠性是實驗反思與改進的基礎，只有在此基礎上，才能對實驗進行深人反思，探尋實驗的改進之處，從而保障實驗的持續進行和有效推進。數據的準確性與過程的嚴謹性是實驗不斷優化和發展的基石。

（二）創新點亮，實驗升華

實驗優化的核心在于對創新點的發掘，創新點的突出和正確性是實驗脫穎而出的關鍵。本實驗的創新點如下： ① 實驗設計創新，由真實實驗走向模擬實驗，學生自主實驗時，沒有控制接水時長和滴速，造成了水資源的大量浪費，進而對實驗器材和方案進行優化，在實驗的全過程中強化節水意識。 ② 實驗器材創新，使用一次性水杯和滴水器時會出現滴水速度不可控和滴速不均勻等問題，而微調旋鈕的使用，便于精準設置不同的滴速，變不可控為可控。雙滴漏裝置的使用，能保證下滴漏的水壓不變，促使水滴勻速。 ③ 實驗過程創新，以1秒1滴的滴速為基準實驗，后猜想1秒2滴、2秒1滴滴速下的滴水量，再次實驗進行驗證，以發展學生的量感和推理能力?？傊瑢嶒瀯撔曼c的挖掘與實現，是推動實驗向前發展的關鍵所在。

（三）學科融合，育人為本

尋找學科融合點，審視實驗過程中是否存在與其他學科交叉融合的契機，為實驗研究帶來新的視角和深度。本實驗過程中，學生在優化實驗方案時利用信息技術查找資料知道水的流速變慢的原因；科學老師介紹了古代計時器一—刻漏的計時原理，對學生改進實驗裝置有很大啟發；整理數據、量化數據時學生要靈活運用數學知識進行計算和推理；學生通過海報、寫日記等形式進行宣傳需要融入美術、語文、道德與法治等學科知識；而爭當節水小衛士，則體現了學生作為自己生活的主人的責任感和對浪費水資源現象的正確態度。綜合利用數學、科學、道德與法治、美術、語文等學科知識為問題解決提供了支撐，體現了多學科育人，培養了學生的核心素養和社會責任感。

基于核心素養的教學評一致性理念下小學數學實驗探究是一項具有重要意義的工作，以培養學生終身發展的核心素養為宗旨。教師在研究問題的引入、實驗方案、實驗裝置的優化和創新、實驗數據的整理和分析等實驗教學實踐過程中，不斷回顧和調整實驗教學活動，確保與目標一致，幫助學生不斷改進，以促進學生深度學習，逐漸形成利于學生發展成長的核心素養。

參考文獻：

[1中華人民共和國教育部.教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A06/s3321/201911/t20191128_409958.html.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育數學課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

責任編輯：趙瀟晗