核心素養導向下的小學數學實驗教學探析

【摘要】《義務教育數學課程標準（2022年版）》中提出，學生應通過學習，形成和發展面向未來社會和個人發展所需要的核心素養，同時鼓勵學生在真實的情境中，利用觀察、猜測、實驗等方法分析問題、解決問題.對此，教師在小學數學教學中，應以核心素養為導向，以實驗教學為手段，培養學生的數學技能.文章簡述了實驗教學的必要性及活動標準，并基于核心素養背景，對小學數學實驗教學展開研究，多維度探析有效教學策略，旨在鞏固學生基礎，提高課堂教學效率.

【關鍵詞】核心素養；小學數學；實驗教學

培養學生核心素養是小學數學教學中的重要任務，核心素養的培養助力學生深入理解知識的同時，培養其數學綜合能力，為學生建立數學思維方式提供助力.從當前小學數學教學情況來看，學生對理論知識掌握較好，解題能力也較強，但創新意識和實踐能力不足.因此，在實際教學中，教師應重視實驗教學的開展，構建具有探索性、實踐性的高效數學課堂.

一、小學數學教學中開展實驗教學的必要性

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

二、數學實驗活動設計要點

（一）助力學生形成應用思維

教學策略的形成和應用本就是為教學服務的，根本價值在于輔助學生快速達成學習目標.教師要明確這一點，并結合教學根本目標，確定實驗活動的內容、步驟和評價標準，讓學生參與活動，獲取相應的知識、技能，助力學生高效學習的同時使學生逐漸形成高階思維能力.

（二）聯系生活實際

數學知識源于生活，又服務于生活，貼近學生生活的教學活動能充分調動其學習積極性.教師在實驗教學中應選擇恰當的主題，將課程內容與生活實際相聯系，讓學生真正參與到數學實驗中，并在深入探究中體會學習數學的意義，以激發學生參與實驗的熱情.

（三）發散學生思維

研究證明，擁有良好思維能力的學生更容易學好數學知識，思維培養是數學課程的主要目標之一.在數學實驗活動設計中，教師應突出實驗的發散性、探究性，同時不要對實驗過程和形式做過多的限制，避免影響學生的思維發散.這樣學生才能根據自身認知和學習經驗完成設計、執行、反思等環節，并在過程中形成個性化認知.

三、核心素養導向下小學數學實驗教學策略

（一）構建真實問題情境，激發學生參與興趣

所有學習活動都發生在特定的情境下，無論是在課堂初始，還是新知探究中，教師都可以通過創設情境來吸引學生的注意力，為高效數學課堂奠定良好的基礎.問題情境是常用的情境類型，教師在新課引入中合理應用問題情境，能在較短的時間內將學生思緒拉回課堂，調動學生的積極情感，觸發學生探究未知事物的迫切愿望，這樣課堂教學自然會事半功倍.教師應結合教學主題為學生創設問題情境，引導學生全身心沉浸在數學實驗之中，使學生的遷移能力和探究思維得到充分發展.

以蘇教版小學數學六年級上冊“長方體和正方體”的教學為例，在實驗開展前，為了讓學生集中精力沉浸在活動中，教師應結合教學主題創設問題情境.在講解“長方體和正方體表面積、體積”等知識時，教師應聯系生活實際提出“魚缸注水”“美化教室”等問題，引導學生發散思維，具體內容如下：

【問題1】思思爸爸的業余愛好是釣魚，他在某次社區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魚，則各需要注入多少升水？

【問題2】新學期學校打算粉刷教室墻面，經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，問題1本質是求長方體、正方體的體積，而問題2本質則是求長方體的表面積，值得注意的是，在解決問題2時，學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，學生能通過知識遷移，將公式應用在解決問題中，將多元知識整合起來，實現對知識的深度理解.構建真實情境為開展實驗活動做準備，能讓學生更快融入情境之中，調動其思考的積極性.

（二）豐富數學實驗器材，推動實驗順利開展

當前數學課堂教學存在淺層和深層兩種學習形式，所謂淺層學習多是直接呈現數學知識、文字符號，學生通過聆聽理解知識，而深層學習則是基于淺層學習，進一步探究數學知識背后蘊含的意義、價值和精神.課堂只有兼具這兩種學習方式，才能真正促進學生核心素養的發展.因此，教師應重視數學實驗教學，并且為了保證實驗教學順利開展，教師要重視豐富數學實驗器材，輔助學生在動手實踐中掌握知識.

以蘇教版小學數學五年級下冊“圓”的教學為例，教師在講解“圓周率”相關知識時，應組織學生開展數學實驗，并準備豐富的數學實驗器材.首先，教師在課堂初始利用“祖沖之發現圓周率”的故事引入新課，結合課件簡要講解祖沖之發現圓周率、計算圓周率等過程，同時，順勢講解圓周率的計算原理，讓學生對理論知識形成感性認識.由此，教師借助故事情境向學生傳授知識，助力學生有效完成淺層學習.其次，教師為學生提供圓周率演示器、直尺、繩子、圓規等實驗器具，要求學生以小組合作的方式，先利用圓規畫出一個任意大小的圓，使用直尺、繩子等實驗器具，模擬祖沖之發現圓周率的過程，對數學知識追本溯源，再利用圓周率演示器加以驗證，證明數學實驗的科學性、有效性.最后，教師指導學生根據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果是否準確.學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用能力，真正實現深度學習.

（三）明確實驗教學目標，規范學生思維方向

小學數學課堂中開展實驗活動，能豐富學生學習體驗，且使學生始終保持活躍的數學思維，實現數學學習能力的提升.為了充分發揮實驗教學的優勢，教師應發揮課堂引導者的作用，制訂內容合理的實驗教學目標.而后基于實驗教學目標，設計一系列實驗活動，保證數學實驗的有效性.

以蘇教版小學數學六年級上冊“百分數”的教學為例，在開展數學實驗前，教師應先結合《義務教育數學課程標準（2022年版）》和核心素養培養目標，制訂合理的教學目標.具體內容如下：

【實驗教學目標】理解百分數的意義，能運用百分數相關知識解決實際問題.

【實驗準備環節】在課堂初始，利用教學手段向學生講解百分數含義，助力學生理解概念知識，為后續動手實踐奠定良好的基礎.

【實驗導入環節】基于“跨學科”理念，聯系小學科學中“水資源”相關知識，引導學生探究“淡水的儲存量”.過程中，教師為學生提供相應的數據，如“科學家估計，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%.”學生需要利用百分數相關知識，大致計算出地球淡水的儲存量.

【實驗組織環節】學生以小組為單位，對資料中的數據展開分析，并利用公式展開計算，即1.386×10¹⁸×2.53%，得出相應的數據，部分計算能力較強的學生，還可以使用多種方法，計算地球上的海水儲存率.

【實驗總結】通過利用百分數知識計算得出，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.

學生通過實驗教學，不僅可以在實際應用中深入感知百分數，還能樹立“保護水資源”的正確意識，實現核心素養的發展.

（四）豐富數學實驗類型，提高課堂教學效率

1.理解型實驗

所謂“理解型實驗”，一般指學生在教師的引導或干預下，借助實物、模型、技術等工具，完成對數學知識的觀察、測量、運算等活動，從而自行總結出相應的知識規律，凸顯知識的客觀性和科學性.在小學數學教學中，教師多在講解概念、定理、法則等知識時，開展理解型數學實驗，并結合課程目標、學生學情，達到使學生發現知識規律、理解本質的目的.

以蘇教版小學數學三年級上冊“千克和克”教學為例，為了讓學生加強對質量單位的認識，教師應在課堂中設計理解型實驗.首先，教師以培養核心素養為目標，以課程標準為導向，為本課制訂合理的教學目標：①聯系生活實際，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，再根據不同規格的礦泉水，分析“克與千克分別適用在哪些場合中”，讓學生對克、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，要求學生結合超市觀察的經驗，稱量1千克的蘋果和250克的小米.學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果，進而加深對千克和克的理解.學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的共同發展.

2.探究型實驗

探究型實驗是具有較強探究性的實驗.實驗需要學生對未知問題或現象進行探索，為后續發現、提出概念和原理埋下伏筆.探究型實驗多安排在新課教學之前，容易調動學生的情感和學習積極性.值得注意的是，在探究型實驗開展前，教師應設計合理的教學目標，引導學生的思維朝著正確方向發展.

以蘇教版小學數學三年級下冊“年、月、日”教學為例，為了讓學生掌握年、月、日之間的規律，教師應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，學生需要調動所學的年、月、日相關知識，通過推理的方式發現其中的規律.其次，教師為了縮短實驗時間，可以將班級學生劃分為多個4人學習小組，要求其自行選擇推理方式進行計算，有的小組學生基礎較差，選擇按天推算，而有的小組學生基礎較好，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，經過實驗推算，各小組得出相應的結論，這一過程中部分學生忽視了2月份的特殊性，這可能會導致各小組結論不一致，教師應給予其針對性指導.

3.驗證型實驗

驗證型實驗是學生對課堂所學內容形成初步感性認識，且在教師引導下產生疑問或猜測后，為了驗證而開展的實驗.部分學生片面認為驗證型實驗是通過收集資料，總結出某種性質和規律.但驗證型實驗由觀察、操作、記錄等多個環節組成，過程中需要學生反復思考、驗證.這類實驗更適合安排在概念知識學習之后，引領學生通過動手實踐得出相應的結論，并通過比較和分析實驗結果，獲得一定的發現，進而得出相應的結論.

以蘇教版小學數學四年級上冊“垂線與平行線”教學為例，為了深化學生對“平行”概念的理解，教師應在概念講解后開展驗證型實驗.首先，四年級學生已經具備一定的生活經驗，且“平行”知識在生活中有著廣泛的應用，教師在講解理論知識時，學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，學生的真實反應不一，這說明部分學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，學生觀察時發現難以辨別其中兩條直線是否平行，進而產生意見分歧.利用圖片引發學生認知沖突后，教師鼓勵學生先大膽表述自己的想法，再將班級學生分成兩人小組，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，從而得出最優方法，在實驗中提高思維能力.

結 語

總的來說，在小學數學實驗教學中，教師應采取多元化教學方式，營造良好的課堂學習氛圍，以全面鍛煉學生的數學學習能力.對于學生而言，只有經歷不同的實驗活動，才能真切感受到數學學習的魅力，實現綜合素養的提升和發展.除此之外，教師在開展實驗教學時，應結合教學主題靈活選擇實驗類型，助力學生高效理解概念、探究新知和驗證定理，以此來提高課堂教學效率.

【參考文獻】

[1]朱絢.小學數學教學中學生動手實踐能力的培養探討[J].讀寫算，2022（35）：99-101.

[2]高敏.趣味性教學在小學數學教學中的有效運用[J].讀寫算，2022（34）：87-89.

[3]賀莉麗.小學數學教學的STEAM教育理念與對策[J].家長，2022（34）：64-66.

[4]吳曉燕.數形結合思想在小學數學教學中的實踐運用[J].家長，2022（34）：79-81.

[5]陳先幫.立德樹人視角下小學數學教學策略研究[J].吉林教育，2022（34）：80-82.