核心素養導向下情境教學在高中數學課堂中的應用

《普通高中數學課程標準》（2017年版2020年修訂）指出，數學教學要以發展學生核心素養為導向，創設合適的教學情境，啟發學生思考，引導學生把握數學內容的本質。所以，高中數學教學不能只強調數學知識的抽象性，還應當突出數學與現實生活之間的關聯，這是培養學生核心素養的重要保障。為了落實這一要求，需要教師加強情境教學法的應用，促使學生在情境中學習、思考數學知識，并且以情境為載體推動學生在生活中模仿、實踐，最終實現內化于心、外化于行，彰顯數學學科的育人價值，提高高中數學學科的教學質量[1]。

一、核心素養導向下高中數學課堂應用情境教學的原則

（一）互動性原則

互動性原則是高中數學情境教學的活力源泉，要求教師打破單向知識灌輸的模式，在數學課堂上構建多維互動的課堂生態。在情境教學中，不論是讓學生借助小組合作探究復雜的數學問題，還是開展師生問答以拆解學習難點，都需要教師精準把握學生的知識儲備，確保師生、生生互動環節具有明確的目標以及足夠的深度，避免流于形式的隨意討論。唯有通過高質量的互動，才能夠讓學生在觀點碰撞中真正解決問題，理解數學原理，培養學生的團隊協作意識以及批判性思維，實現數學知識的內化以及遷移。

（二）啟發性原則

啟發性原則強調在高中數學情境教學中，教師應以巧妙的問題或者案例激發學生的自主思考動機以及知識探究欲望。教師在設計情境時，可以使用數學史中的經典謎題引導學生理解數學規則的證明思路，或設置階梯式的問題鏈條，啟發學生推導數學公式。不論使用哪種情境探索手段，教師都需精心考量問題的梯度性以及開放性，避免直接告知學生正確的答案，或者提出一些過于簡單的封閉性問題。只有增強情境的啟發性，促使學生利用觀察、猜想、驗證等方式探索情境，才可以讓學生真正掌握數學思維方法，培養學生獨立思考的能力以及創新能力，加深學生對數學知識本質的認識[2]。

（三）生活化原則

生活化原則要求教師借助情境體現數學知識與現實生活之間的關聯，以真實且有趣的生活場景為載體吸引學生的注意力。情境教學中的情境，必然是學生熟悉且感興趣的內容，讓學生可以結合自己的生活經驗展開自主與合作探究。對于高中學生而言，家庭、校園、社區是其熟悉的資源環境，而伴隨信息科技的發展，網絡熱點話題也成為學生熟悉的生活要素。教師要對這些資源進行整合，通過創設情境的方式激發學生探索動機，鍛煉學生使用數學知識解決實際問題的能力。

二、核心素養導向下高中數學課堂應用情境教學的策略

（一）取生活素材，創設直觀應用情境

首先，在高中數學教學中，利用生活素材創設直觀應用情境應當遵循適配性原則，即素材選擇以及情境設計要密切貼合數學知識的本質特征以及確定好的教學目標，避免因過度追求生活化而偏離數學學科的邏輯。通常來講，每堂課單個教學情境中生活素材的應用需聚焦1一2個核心知識點，且要將素材呈現的時長控制在3一5分鐘之內，確保情境既可以引起學生的興趣，又不會擠占學生探索知識的時間。此外，教師還需要精準把握情境創設的時機，當學生探索抽象的數學概念時，或者需要將實際問題轉化為數學模型時，教師可采取情境創設手段，以發揮情境創設的作用，幫助學生實現從“生活現象”到“數學本質”的過渡。

其次，生活情境的創設要強調學生對理論知識的深度應用。在學生完成對數學情境的探索后，要讓學生將形式化的結論還原為生活化的語言，這種解釋性的輸出能夠幫助學生檢驗數學建模的合理性，培養學生的批判性思維能力[3]。教師還要借助變式訓練的形式，拓展學生的數學應用邊界，如調整問題的約束條件、改善樣本的取樣方式等，從而讓學生能夠辨析數學知識在現實生活中的應用前提以及局限性，理解數學與生活之間的適應性邊界，避免學生盲目使用數學去解決問題。

以“實際問題中的最值問題”教學為例，教師為學生展示一個快遞包裝，提出問題：“如果你新開了一家物流公司，現要自主設計包裹包裝，如何設計一個容積固定（以1升為例）的長方形包裝盒，并使包裝材料最少？”學生自由討論可能的策略，有學生提出“盡量讓包裹的長、寬、高接近”等想法，教師記錄下學生觀點，但不直接給出結論。接著，教師引導學生展開數學建模活動，假設長為a，寬為b，高為c，也得到固定容積為 V=abc ，同時也列出包裹表面積S的函數。教師繼續提出問題：“如何使用a和b來表示包裹的表面積？”學生再次對函數進行變化，推導出 ΔS=2 （ab +1000/ a + 1000／b）。接下來，教師引導學生回顧導數求極值的方法，讓學生固定寬b，將S看作a的函數，利用導數運算知識尋找極值。學生在經過運算后，才可以結合實際數據獲得“正方體最佳材料”這一結論，而不是僅憑借猜想，實現數學知識與現實生活的有機融合。教師進一步對學生進行引導，讓學生思考為何現實生活中的快遞包裝不全都是正方體，學生從運輸限制、產品形狀等角度給出猜測，明白數學知識的應用局限性，建立正確的數學應用觀念。由此可見，生活情境的創設看似簡單，實際則要求教師認真分析學生的認知規律，且要加強情境創設中的師生、生生互動，為學生創造思想交鋒的機會，進而培養學生的數學應用能力以及創新能力。

（二）融入科技前沿，創設動態交互情境

一方面，利用科技前沿創設動態交互情境，要求教師根據前沿領域與數學之間的關聯篩選科技素材，確保選擇的素材具有“可數字化”的特點，其核心機理能夠通過高中數學知識解析，避免隨意引入素材，導致學生產生不明所以的困惑。在篩選素材后，應將復雜的科技原理拆解為可用數學知識處理的模塊，盡可能地規避高科技內容，減輕學生的理解壓力。此外，教師還可借助數字技術將抽象的科技現象轉化為可交互的學習對象，為學生的數學觀察提供立足點。

另一方面，在基于科技前沿的動態交互情境中，教師應以數學思維的培養為聚焦點，凸顯數學學科的工具性價值。在學生完成對情境的探索后，教師要引導學生評估科技模型的應用范圍，通過設置“假設”等問題，促使學生對數學知識的應用方式形成深刻認識。此外，也要從立德樹人的角度出發，引入科技應用的社會影響評估，促使學生分析科技發展對人類社會影響的雙面性。如此，才可既保持數學學科教學的純粹性，又起到拓寬學生認知視野的作用，培養學生綜合素質。

以“頻率與概率”教學為例，教師首先通過視頻播放一段人工智能與人類棋手對戰的畫面，當學生看到人類頂尖棋手仍敗給AI時不禁會發出感慨，好奇人工智能的邏輯是什么，教師順勢向學生提出問題：“人工智能是如何確定每一步棋路的？”在學生對這一問題產生好奇后，教師向學生揭示謎題：人工智能下棋的邏輯是通過概率模擬比賽并評估勝率。之后，教師讓學生對“AI如何預測棋局”進行討論，教師則根據學生的互動內容，引導學生將注意力聚焦到“決策優化”以及“概率”上，讓學生能夠類比教材中的“條件概率”“期望值”等概念理解人工智能的邏輯。接下來，教師為每個小組提供一個簡化版的九宮格圍棋模型，讓學生兩人一組進行比賽，在此過程中，需要一個旁觀者進行記錄，記錄下雙方選手每一步可能的落子點并預估勝率。在學生完成親身體驗后，教師引導學生對比賽中蘊含的概率知識進行分析，讓學生建立概率模型，計算不同落子路徑的期望收益，體會人工智能做決策的思路。學生通過計算不同策略下的勝利率，理解了為何人工智能在比賽中更傾向于某些落子點。之后，教師向學生提出問題：“類似的概率思想還可以應用在哪些領域？”學生結合自身的生活經驗，聯想到股票交易、自動駕駛決策等場景，簡要分析了這些科技現象背后的概率模型。最后，教師再引導學生分析人工智能決策的局限性，讓學生學會有度地使用人工智能，并且讓學生思考普通工作者應當如何順應人工智能發展的趨勢，培養學生的數字素養。

（三）追溯數學源流，創設文化探究情境

數學文化是立德樹人的重要載體，對學生價值觀、創新意識發展具有重要促進作用。在高中數學教學中，教師可從歷史縱深、文化傳承兩個角度創設數學文化探究情境，形成知識演化與人文浸潤雙向并進的情境教學邏輯[4]。

一方面，教師要梳理數學知識發展的脈絡，結合關鍵節點選擇性還原數學文化。數學文化的發展具有連續性和跨時間長等特征，但在課堂上，教師很難一一向學生講述數學的發展歷史。對于函數、幾何、代數等核心概念，教師要從學生理解數學文化的需要出發，篩選具有轉折意義的史料素材，突出數學知識從模糊到精確的進化軌跡，避免瑣碎敘述。此外，也要根據關鍵節點的育人價值，設計反思性問題，引導學生探索當時科學家的思考困境，以培養學生的數學思維能力。

另一方面，要從數學文化傳承角度著眼，突出數學情境的人文屬性。教師可借助數學重演等活動，讓學生去重現數學家的探索過程。在角色演繹中，要引導學生思考科學家的知識局限，避免“上帝視角”，促使學生更好地認識科學家實事求是的探索精神，培養學生文化傳承意識。此外，也要深入挖掘數學文化的美學價值，引導學生感知數學的對稱性、簡潔性和統一性等維度，實現對學生數學眼光的培養。

以“三角函數”為例，單元導入課上，教師設計“探索圓周率 π 的歷史演進”情境，以此作為學生單元知識建構的鋪墊。教師向學生展示不同文明研究 π 的過程以及結果，古埃及的數學家得到π 約等于3.16的結論，阿基米德用正96邊形逼近的方法，得到 π 等于3.14的結論，我國古代數學家將 π 定義為“密率”，計算結果為“355/133”，在展示材料后向學生提出問題：“為什么眾多古代的數學家都執著于計算 π 的數值？究竟有什么作用？”學生結合自己的學習經驗，分析 π 的應用價值，教師繼續提出核心問題：“怎樣使用數學方法研究出 π 的精確值？”之后，教師讓學生分組體驗阿基米德使用“割圓術”研究 π 的過程，記錄正六邊形、正十二邊形逐步逼近單位圓周長的過程以及周長與邊長的比值。之后，教師再向學生簡單介紹孤度制的概念，引導學生討論《九章算術》中的實用主義思想和古希臘采取的幾何證明之間的差異，分析角度測量方式的進步。接下來，教師向學生展示數字化時代下運用信息技術計算 π 的方式，讓學生去對比古今的計算效率。最后，教師再引導學生探討 π 在現實生活中的應用，促使學生分析數學之美的應用價值，引導學生進行哲學思考。如此，借助文化情境創設，學生不僅能夠正確認識 π 這一知識點，還可以從直觀角度認識極限思想，為學生接下來學習弧度制知識做好鋪墊，并且促使學生建立數學發展與文明發展之間的關聯，提升學生對數學學科的認同感。

（四）聚焦社會熱點，創設現實問題情境

首先，教師應從社會熱點素材的教育價值轉化入手構建現實問題情境。當今學生生活在數字化環境下，對社會熱點問題具有較高的關注度，但是并非所有社會熱點都與高中數學學科知識有所關聯。教師應分析社會熱點素材對數學學科的促進作用，從社會關注度高、數學解釋性強、與學生認知匹配三個角度篩選社會熱點，確保選擇的素材對學生數學學習有促進作用。在選擇素材后，還要對復雜的素材進行拆解，將社會現象轉化為可探究的數學問題情境，使數學情境更具有現實質感[5]。

其次，從促進學生全面發展的角度，教師還應分析社會熱點素材的育人價值，以培養學生社會責任意識為目的優化情境設計方式。高中學生正處在價值觀發展關鍵時期，在引導學生探索社會熱點時，教師要重視學生的批判性反思，讓學生學會從數學的角度解讀情境并嘗試解決情境中的問題，進而讓學生學會客觀、公正地看待某些社會問題，為學生以健康的方式參與社會生活做好鋪墊。在現實問題情境創設中，教師還應重視學生之間的交流互動，鼓勵學生大膽發表自己的觀點并吸收他人的觀點，促使學生突破自身的認知局限性，形成開放、包容的思想。

以“成對數據的線性相關性”教學為例，教師選擇“城市垃圾分類”這一素材創設現實問題情境。首先，向學生展示一則新聞報道：某個城市實施垃圾分類活動半年后，調查人員采集到兩組矛盾的數據，官方數據顯示居民的分類正確率在 85% 左右，民間數據則顯示當地居民垃圾分類達標率為56% 。在了解到這一現象后，有學生質疑是不是調查方法不同，進而引發學生的認知沖突：如何才可以實現科學的評估？接著，教師再引導學生展開實踐活動，學生需要隨機選取200戶社區居民，記錄對方的實際分類行為，將實際分類行為轉化為定量指標，同時為這些家庭發放問卷，調查了解他們的實際分類感受。在數據處理環節，教師向學生展示成對數據的梳理方式。最后，教師組織學生召開“新聞發布會”活動，讓學生立足“垃圾分類現象數據處理”這一調查，分析如何研究成對數據的線性相關性，并討論不同抽樣方法對結論的影響。如此，基于社會熱點創設現實問題情境，學生不僅掌握了基本的數學知識，同時也學會了從復雜社會現象中提取可量化指標的方法，更有學生認識到了數據分析知識在解決社會治理問題中的價值，自發地展開了對其他現實問題的研究。因此教師要重視對社會熱點問題的使用，借助現實問題情境打破學生對數學的單一認識，促使學生的目光從教材轉移到現實生活。

（五）關聯學科融合，創設跨域整合情境

新課程標準明確指出要實施跨學科教學，借助跨領域情境培養學生的問題解決能力。在高中數學教學中，教師應基于數學工具性和人文性辯證統一這一思想，從跨學科角度整合教學資源，設計體現跨領域思想的情境。需要注意的是，教師在篩選學科資源時應當確保素材與數學核心知識之間存在本質的關聯，而不是表面的關聯，從而確保學生的數學學習不偏離基本方向。此外，教師在跨領域情境創設中應重視學生對不同學科技能的綜合應用，如讓學生使用數字技術進行數學建模，通過數學畫圖的方式進行城市規劃等。此外，教師要在構建跨領域情境時融入學科對比的思想，如引導學生對比數學證明的嚴謹性和物理實驗的實證性，讓學生可以正確認識不同學科的思維差異，提升學生元認知能力。

在跨域整合情境中，應始終以數學學科知識為錨點，避免陷入其他學科知識的過度講解，形成“以數學為主線，以其他學科為支線\"的教學格局，確保教學目標的落地。

以“數學建模活動”為例，教師基于“城市熱島效應”這一素材創設跨域整合情境，促使學生綜合運用數學、地理、生物、化學、物理等學科知識解決問題。首先，教師向學生展示一則新聞：某個地區發布了高溫預警，提醒當地居民在外出時注意溫度，避免高溫中暑。學生通過觀看新聞，發現在這個城市的商業區和郊區溫度存在較大的差異，溫差高達 6^°C ，進而引起學生對熱島效應的好奇心。之后，教師向學生介紹本次的建模活動：以自然學家的身份，對當地的氣溫現象進行調查，分析熱島效應是如何形成的。在建模活動中，學生需要收集當地的水體、綠地、瀝青路面等不同場所的地面溫度，并利用多元線性回歸的方法，建立地表溫度與建筑溫度、植被覆蓋率、人口密度等要素之間的預測模型。在數據分析環節，教師指導學生使用數字技術對數據進行網格化處理，并且特別引導學生使用網絡調查的方式了解生態系統的調節方式，促使學生從跨學科視角來分析這一問題。最后，教師組織學生開展“科學現象研究聽證會”活動，讓學生對當地的氣溫現象進行科學敘述并提出相應的建議。學生不僅需要展示自己設計的模型，還需要為當地的環保出謀劃策，體會多學科知識的實用性價值。如此，通過利用學科知識之間的關聯創設跨域整合情境，能夠讓學生綜合運用所學知識去解決問題。在這個過程中，學生不僅掌握了數學建模的方法，同時復習了其他學科的知識，此外也體會到數學知識在其他領域的應用價值，以及如何使用信息科技來簡便運算過程，提高學生的多方面能力，實現對學生核心素養的培養。

結束語

與初中數學教學內容相比，高中階段的數學知識不僅更具有系統性而且難度明顯提升，所以也給學生正確理解數學知識帶來了難度。而在高中數學教學中應用情境教學法，則可以改變學生以大量做題、死記硬背為主的學習狀態，轉變學生的學習方式，促進學生深度學習。情境教學法還立足學生的興趣需要，可以有效激發學生的探索積極性，達到寓教于樂。總而言之，情境教學法的應用一方面可以幫助學生深刻掌握數學知識，一方面能夠培養學生學習數學的能力。因此教師要在依據新課標、整合教材教學內容的基礎上，借助生活元素、時事特點等素材創設情境，促使學生在情境中發揮主觀能動性，嘗試主動用數學知識和經驗開展合作式、探究式學習，獲得數學核心素養的成長。

參考文獻

[1]阮浩楠.創設情境，培養思維：高中數學中情境教學的應用[.數理天地（高中版），2025（11）：69-71.

[2]黃偉杰.情境教學在高中數學課堂教學中實踐的具體策略[].數理天地（高中版），2025（11）：81-83.

[3]王惠.新課標下高中數學課堂教學的優化探究：以立體幾何初步為例[].數理化解題研究，2025（15）：29-31.

[4]王淑紅，柴淑萍.核心素養下高中數學情境教學實踐策略[J].理科愛好者，2025（3）：10-12.

[5]馬亞峰.以多樣化情境創設提高高中數學課堂教學效率的研究[].理科愛好者，2025（3）：19-21.