深度學習理論下小學數學單元整體教學實踐研究

隨著腦科學研究的推進，有學者發現結構化知識網絡更有助于大腦形成長期記憶并提升遷移能力。深度學習理論強調通過知識整合促進思維發展，這與數學學科注重邏輯性與系統性的特征高度契合。單元整體教學作為課程實施的重要載體，能夠突破單課時的時空限制，為學生提供連貫的學習體驗。本文以人教版小學數學教材為研究對象，結合課堂觀察與行動研究，系統闡述深度學習理論在單元教學中的實踐策略。

一、深度學習理論在小學數學單元整體教學中的教育價值剖析

(一)助力知識連貫，加深理解層次

深度學習理論基于認知負荷理論，強調將零散知識點整合為結構化知識網絡，助力學生在單元學習中形成系統性認知框架。教師可依據概念圖式設計教學路徑，引導學生在已有經驗與新知識之間建立邏輯聯系，促進認知結構的動態平衡與持續發展。該模式能有效減輕機械記憶負擔，提升知識遷移能力，符合數學學科螺旋式上升的認知規律。從知識加工層次來看，深度學習理論推動學生超越表層符號記憶，進人意義建構與批判性思維階段。教師運用元認知策略激活學生的自我監控機制，使其在學習過程中持續反思概念本質與思維過程。

單元整體教學以主題為核心，將課時目標轉化為層次分明的能力進階體系，確保知識呈現符合學生的最近發展區。教師依據概念層級設計探究任務鏈，讓學生在逐層遞進的問題解決中自主構建知識體系。在思維培養方面，深度學習理論推動數學教學從知識傳授轉向思維訓練。單元整體結構為學生提供多維視角審視數學概念，使其在比較、歸納與演繹中發展數學推理能力。在學習過程中，學生不斷調整認知策略以應對復雜問題，其元認知能力與自我調節能力同步提升。

(二)提高思維品質，挖掘創新潛能

在小學數學單元整體教學中融入深度學習理論，能夠顯著提升學生的思維品質與創新潛能。深度學習理論強調對知識的理解、批判性反思及遷移應用，其核心是引導學生超越表層記憶，構建知識的內在聯系并形成高階思維。單元整體教學以系統性知識框架為依托，將零散知識點整合為有機整體，為學生提供結構化思維訓練場域。在此過程中，學生需主動參與知識建構，運用分析、綜合、評價等高階認知策略，逐步發展邏輯推理、抽象概括及問題解決能力。

深度學習理論在單元整體教學中的實踐，對思維品質的優化與創新潛能的培育具有雙重促進作用。深度學習強調元認知能力的培養，即對自身思維過程的監控與調節，這一機制能夠增強學生思維的靈活性與批判性，使其在解決復雜問題時更高效地調用認知資源。在創新潛能層面，深度學習理論倡導的“問題生成一假設驗證一反思迭代\"模式，為學生提供了開放性的探究空間，激發其突破常規思維定式的內在動力。

(三)增進學習動力，塑造學科情感

在小學數學單元整體教學中，深度學習理論的應用能夠顯著提升學生的學習動力并塑造其學科情感。深度學習以知識建構為核心，強調學生對數學概念的深度理解與高階思維能力的培養。其教育價值的核心在于激發學生的認知內驅力，促使其從被動接受轉向主動探索。單元整體教學打破知識碎片化模式，以系統化結構幫助學生建立數學概念間的邏輯關聯，降低認知負荷的同時增強學習目標的清晰度。

從知識整合視角來看，單元整體教學通過創設真實問題情境推動學生進行知識的意義建構，使抽象數學概念與生活經驗產生實質性關聯。神經教育學相關理論表明，多維度認知參與的深度學習能夠激活大腦獎賞回路，促使學生在知識探索中獲得積極情緒體驗。教師運用概念遷移策略引導學生在不同數學領域間建立橫向聯結，既可增強知識應用靈活性，又能培養學科認同感。

二、深度學習理論下小學數學單元整體教學的教學策略探索

(一)規劃單元框架，統整教學素材

在小學數學單元整體教學中，規劃單元框架需以學科核心素養為導向，依據知識邏輯與認知規律，對教學內容進行結構化重組。具體而言，單元框架設計應遵循“整體性”“關聯性\"和“層次性”原則，將抽象概念與具象經驗、靜態知識與動態探究深度融合。同時，教學素材的統整要兼顧知識體系的內在連貫性與學生認知發展的階段性特征，通過情境創設、問題鏈設計以及實踐活動，引導學生在自主建構中實現知識的遷移與應用。奧蘇貝爾的認知結構理論指出，新知識的有效習得依賴于原有認知圖式的同化與順應，因此單元教學需以核心概念為錨點，建立新舊知識的實質性關聯，推動學生從機械記憶向意義理解轉變。此外，基于深度學習的問題解決導向，教學策略應聚焦高階思維培養，如分析、評價與創造，從而超越單一技能訓練，實現數學思想與學科本質的深度滲透。

以人教版小學數學“圓柱與圓錐\"單元為例，單元框架的規劃可從幾何圖形的本質屬性入手。教師首先提煉“立體圖形的表面積與體積\"作為核心概念，將圓柱與圓錐的特征、展開圖、體積公式推導等知識點整合為“特征分析一模型建立一公式探究一實際應用\"四個階段的學習模塊。在素材統整環節，摒棄孤立講解公式的常規模式，設計生活化任務鏈。可以引入飲料罐、圓錐形帽子等實物，引導學生觀察立體圖形的構成要素；借助三維建模軟件展示圓柱側面展開的動態過程，幫助學生直觀理解側面積公式的幾何意義；設計“等底等高圓柱與圓錐體積關系\"的實驗任務，要求學生利用沙土或水量具進行分組操作，從操作數據中歸納體積公式的推導邏輯。

（二)營造問題情境，驅動深度探究

問題情境作為認知內驅力的觸發媒介，能夠將抽象數學概念具象化，引導學生在真實任務中經歷觀察、猜想、驗證的完整思維過程。從建構主義視角來看，教師需設計具有挑戰性且貼近學生經驗的問題鏈，使學生在解決矛盾沖突中逐步完善知識網絡。依據遷移理論，問題情境應具備多維關聯特征：在縱向維度上，情境需貫穿單元學習始終，形成螺旋上升的認知階梯；在橫向維度上，需打通學科內外邊界，如將建筑對稱美與數學規律相結合，強化學生的數學建模意識。在此過程中，教師應充當思維腳手架的搭建者，利用追問策略引導學生關注圖形運動的核心屬性一方向、距離、對應點關系，而非停留在表象識別層面。

以“軸對稱圖形\"教學為例，教師呈現敦煌莫高窟壁畫殘損圖像，設置修復任務：“如何用數學方法還原對稱圖案？\"學生分組觀察殘片特征，發現左右線條彎曲度存在規律性對應。當嘗試用折紙法復原時，部分小組出現折痕未對齊中心線導致圖案錯位的情況。教師抓住這一生成性問題，引導學生用直尺測量折痕兩側關鍵點到對稱軸的距離，進而歸納出“對稱軸兩側對應點距離相等”的本質屬性。此過程將藝術鑒賞與數學探究相結合，學生在解決真實問題的過程中自發建構軸對稱圖形的數學定義。在單元綜合實踐環節，設計“校園安全標識設計大賽\"情境任務，要求學生運用三種圖形運動方式創作具有警示意義的圖案。某學生以三角形為基本元素，先繪制向右平移的連續箭頭表達“緊急出口\"方向，再添加繞中心旋轉的扇形構成警示標志，最后用軸對稱布局平衡視覺美感。在作品展示環節，教師引導學生用幾何語言描述創作思路：“箭頭沿水平方向平移3個單位，扇形繞圓心順時針旋轉60度，整體圖案以豎直線為對稱軸。\"此類任務有效統整了單元知識，學生在應用過程中自然辨析三種圖形運動的區別與聯系，實現了知識遷移與創新能力的協同發展。

(三)開展協作學習，強化交流互動

在小學數學單元整體教學中，協作學習是核心策略之一，能夠激活學生的認知沖突與元認知調節能力，促進數學概念的動態生成。基于社會建構主義視角，協作互動為學生提供了多元表征的對話空間，使個體經驗在群體協商中逐步抽象為數學本質。教師需構建層次化任務鏈，設計包含開放性問題的協作情境，引導學生在角色分工、觀點辯論及思維可視化的過程中實現知識遷移。此外，協作中的互惠性反饋能夠強化學生對數學語言符號的精準表達，推動其從具象操作向形式化推理過渡。該模式突破了傳統講授法對表層記憶的依賴，使數學思維在集體智慧碰撞中實現螺旋式上升。

以\"正比例與反比例\"單元教學為例，教師可設計\"城市交通規劃師\"主題協作任務。將學生分為異質化小組，每組需分析不同交通工具的行駛速度與時間關系，確定最優出行方案。任務第一階段，組員分工收集公交車、自行車、私家車等交通工具的行駛數據，記錄不同速度下到達固定目的地的時間變化。當學生發現“速度×時間 路程\"的恒等關系后，教師拋出矛盾情境：“若道路擁堵導致速度減半，完成相同路程的時間如何變化？”此時組內成員對數據變化趨勢產生分歧，部分學生繪制折線圖試圖驗證猜想，另一些學生則嘗試列舉多組數據建立表格。在觀點交鋒中，學生逐漸意識到正比例與反比例的差異不僅體現為數值變化方向，更取決于乘積或比值的恒定屬性。教師適時介人，要求各組用結構化語言描述變量關系，并選派代表用思維導圖對比兩類比例的核心特征。最終，學生合作編制\"交通效率指南”，將數學建模成果轉化為生活決策依據，完成從具體情境到數學本質的意義建構。

（四）運用多元評估，檢測學習成效

在小學數學單元整體教學中，構建多元評估體系是檢測學習成效的關鍵環節，也是優化教學策略的重要依據。基于認知診斷理論，評估需覆蓋知識掌握、思維過程、情感態度三個維度，形成“診斷一反饋一改進\"的閉環系統。形成性評估側重課堂即時反饋，借助概念圖、思維導圖等可視化工具捕捉學生認知結構的變化；總結性評估聚焦單元目標達成度，利用分層任務檢驗運算規則的內化程度；動態評估則關注個體學習軌跡，采用臨床訪談法探查錯誤根源。教師可引人SOLO分類理論設計評估標準，將思維水平劃分為前結構、單一結構、多元結構及關聯結構四個層級，精準識別學生在分數混合運算中的認知障礙。此外，元認知評估應貫穿教學全程，鼓勵學生運用數學日記、錯題反思表等工具進行自我監控，該策略符合維果茨基最近發展區理論，有助于實現評估主體從單一到多元的轉化。

在“分數混合運算\"單元教學中，教師設計情境化評估任務“飲料調配方案”，要求學生計算不同配比下橙汁與水的混合比例。課堂觀察階段，教師使用雙編碼記錄表，左側標注學生列式步驟的正確性，右側記錄運算過程中出現的策略選擇、約分意識等思維特征。某生在解決“3/4升橙汁與1/2升水混合后，再取出1/3升調配奶茶”問題時，采用分步計算卻忽略整體單位\"1\"的轉換，該錯誤被歸類為SOLO單一結構層級。課后發放包含圖形表征、文字敘述、算式轉換三種形式的診斷性試卷，發現32% 的學生在異分母運算時過度依賴機械計算，缺乏數形結合意識。針對此現象，教師開發\"運算流程圖\"表現性評價工具，要求學生在解決 (2/3+1/6)×5/7 時，用彩色箭頭標注運算順序、約分時機及驗算方法。單元總結階段實施錯題重構活動，學生選取練習中3道典型錯題，從錯誤類型、改正策略、預防措施三方面撰寫分析報告，此舉有效提升了學生的元認知監控能力。評估數據表明，經過四輪迭代改進，學生在運算順序合理性、算法優化選擇等維度的達標率顯著提升，驗證了多元評估對深度學習成效的促進作用。

三、結語

單元整體教學通過知識結構化重組與思維進階設計，有效促進了學生認知圖式的完善與核心素養的發展。研究提出的四維教學策略為教師提供了可操作的教學范式：單元框架規劃強化了知識間的內在邏輯關聯；問題情境驅動促使學生實現對數學概念的深度理解；協作學習機制激活了學生的批判性思維；多元評估體系保障了教學目標的精準落實。

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