教學(xué)評(píng)一致性理念下小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)探析

教學(xué)評(píng)一致性已上升為當(dāng)今教育學(xué)術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)核心關(guān)注點(diǎn)，貫穿每一門課程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也不例外。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，將評(píng)價(jià)活動(dòng)構(gòu)建為一個(gè)連貫且動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，與實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合，有助于優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量，確保教學(xué)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、應(yīng)用意識(shí)等終身受益的核心素養(yǎng)。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備階段

（一）精心選題，關(guān)注創(chuàng)新點(diǎn)和社會(huì)價(jià)值

進(jìn)行小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，選題是至關(guān)重要的。選題過程中需要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

第一，教材中的實(shí)驗(yàn)，若操作過程煩瑣、復(fù)雜，且學(xué)生得出的數(shù)據(jù)有高度離散性，可以考慮通過改良實(shí)驗(yàn)器材或材料來克服這些困難。

第二，若教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不利于觀察，導(dǎo)致學(xué)生難以成功獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們需對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和方案進(jìn)行優(yōu)化，以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性和結(jié)果的可靠性。

第三，課題選擇應(yīng)注重其探究性，選取那些不能直接得出結(jié)論的課題，促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中持續(xù)進(jìn)行問題發(fā)現(xiàn)和解決，以此培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和思維。

第四，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)含有跨學(xué)科的元素，能夠與其他學(xué)科領(lǐng)域形成有效銜接，從而促進(jìn)知識(shí)的綜合應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

第五，選題時(shí)應(yīng)充分考慮實(shí)驗(yàn)的趣味性，選取能夠激發(fā)學(xué)生興趣和參與度的課題，避免實(shí)驗(yàn)教學(xué)的單一性和乏味性，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

經(jīng)過全面思考，我選擇的課題是北師大版小學(xué)數(shù)學(xué)四年級(jí)上冊(cè)的“滴水實(shí)驗(yàn)”。教材中的實(shí)驗(yàn)不利于操作，學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)差異大，因此，本實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)學(xué)科內(nèi)容，創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)具有探究趣味的實(shí)驗(yàn)過程。

（二）基于課程標(biāo)準(zhǔn)，剖析教材

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在課程實(shí)施的教學(xué)建議中指出：進(jìn)一步加強(qiáng)綜合與實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，以解決實(shí)際問題為重點(diǎn)，以跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)為主，以真實(shí)問題為載體。“滴水實(shí)驗(yàn)\"屬于綜合與實(shí)踐領(lǐng)域第二學(xué)段的內(nèi)容。從教材整體編排上看，它安排在求平均值、認(rèn)識(shí)大數(shù)、時(shí)間單位的換算和估算、利用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算等知識(shí)之后。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)淡水資源浪費(fèi)的現(xiàn)實(shí)問題，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，交流后綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，通過分析數(shù)據(jù)感受節(jié)約用水的重要性。實(shí)驗(yàn)后學(xué)生結(jié)合自己的各方面表現(xiàn)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和組內(nèi)互評(píng)，提高了解決實(shí)際問題的能力，發(fā)展了應(yīng)用意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)等核心素養(yǎng)，為后續(xù)學(xué)習(xí)綜合與實(shí)踐課奠定基礎(chǔ)。

（三）精準(zhǔn)把握學(xué)情

一方面，四年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)掌握了時(shí)間單位的換算、估算和大數(shù)的讀寫，會(huì)使用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算，具有初步的數(shù)據(jù)意識(shí)；已經(jīng)有了一定的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，會(huì)設(shè)計(jì)簡單的問題解決方案，這為本實(shí)驗(yàn)奠定了知識(shí)基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)。另一方面，學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)涉及的小數(shù)除法運(yùn)算及小數(shù)近似值處理等數(shù)學(xué)技能和水壓降低引起水滴速度減緩的理論知識(shí)尚未掌握。

（四）科學(xué)制定教學(xué)目標(biāo)

基于以上學(xué)情與教材分析，實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下： ① 針對(duì)全球淡水資源緊張及日常生活中的水資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，提出問題，研究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過實(shí)驗(yàn)探究，解決問題。 ② 在實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析及節(jié)水策略制定中，跨學(xué)科整合知識(shí)解決問題，發(fā)展應(yīng)用意識(shí)、科學(xué)素養(yǎng)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。 ③ 通過實(shí)驗(yàn)，感受節(jié)約用水的重要性，體現(xiàn)學(xué)科育人的價(jià)值。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）聚焦現(xiàn)實(shí)問題，助推活動(dòng)開展

“滴水實(shí)驗(yàn)”主題活動(dòng)以全球淡水資源緊缺和日常生活水資源浪費(fèi)這一現(xiàn)實(shí)問題為背景，融合了道德與法治學(xué)科中的節(jié)水環(huán)保教育設(shè)計(jì)情境，有助于學(xué)生了解國際淡水資源形式，激發(fā)探究欲望。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生提出問題，小組合作，制定初步的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)過程中，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析和解決問題的能力，從而初步喚起學(xué)生節(jié)約用水的環(huán)保意識(shí)。

在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)開展之前，引入聯(lián)合國最新關(guān)于水資源緊缺的報(bào)告，同時(shí)指出我國也是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家，對(duì)比出示生活中浪費(fèi)水的視頻。學(xué)生觀看水龍頭滴水視頻后產(chǎn)生疑問：一個(gè)沒有擰緊的水龍頭，一年會(huì)滴多少水呢？針對(duì)此問題組織學(xué)生交流討論，學(xué)生提出可以記錄一個(gè)水龍頭一定時(shí)間內(nèi)的滴水量，再推算一年的滴水量，并設(shè)計(jì)初步的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生回家自主實(shí)驗(yàn)，拍攝實(shí)驗(yàn)視頻和照片，并記錄實(shí)驗(yàn)記錄單和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（二）動(dòng)態(tài)持續(xù)試錯(cuò)，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)

本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)并非一個(gè)簡單的、一次性完成的實(shí)驗(yàn)課程，而是一個(gè)涉及學(xué)生深度參與的探究式學(xué)習(xí)過程。學(xué)生反饋?zhàn)灾鲗?shí)驗(yàn)遇到的問題，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察數(shù)據(jù)，分析原因，隨后探索解決方案，進(jìn)行紙杯模擬實(shí)驗(yàn)，遇到新的問題再次探究，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，如此，促使學(xué)生在試錯(cuò)與調(diào)整中不斷思考，不斷前進(jìn)。這一連續(xù)的探究循環(huán)要求學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)思考和學(xué)習(xí)，當(dāng)他們面對(duì)新挑戰(zhàn)時(shí)，需尋求指導(dǎo)或自行查閱資料以解決這些新出現(xiàn)的問題。這種持續(xù)地試錯(cuò)與創(chuàng)新實(shí)踐，不僅促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和應(yīng)用，而且培養(yǎng)了他們的批判性思維和問題解決能力。因此，本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)展現(xiàn)了一種動(dòng)態(tài)的、互動(dòng)的學(xué)習(xí)模式，融合科學(xué)知識(shí)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方案，通過不斷地探索和反思，激發(fā)學(xué)生的探究精神，從而培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)觀念、應(yīng)用意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)等核心素養(yǎng)。

1.交流、分析自主實(shí)驗(yàn)

課下學(xué)生開展自主實(shí)驗(yàn)，課上全班匯報(bào)交流，教師帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)自主實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題： ① 每個(gè)同學(xué)的接水時(shí)長不同； ② 每個(gè)同學(xué)設(shè)置的滴速不同； ③

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

2.小組合作，優(yōu)化方案

教師針對(duì)自主實(shí)驗(yàn)遇到的問題，組織學(xué)生交流討論，明確可以借助紙杯進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案： ① 4 人一組，分別是測量員、觀察員、計(jì)時(shí)員、記錄員； ② 在一次性紙杯下面扎個(gè)孔模擬水龍頭滴水現(xiàn)象，統(tǒng)一用 塑料小量杯測量； ③ 控制接水時(shí)長為1分鐘，設(shè)置滴速為1秒1滴、1秒2滴，2秒1滴，再推算1小時(shí)、1天、1年的滴水量； ④ 每種滴速下測量3次數(shù)據(jù)，取平均值。

3.模擬實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題

學(xué)生根據(jù)優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方案用紙杯做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中又發(fā)現(xiàn)了一些問題： ① 通過調(diào)節(jié)滴孔的大小很難控制滴水的速度； ② 實(shí)驗(yàn)時(shí)間久了紙杯會(huì)軟化，滴速也會(huì)變慢； ③ 有時(shí)水會(huì)從紙杯的邊緣滴下。期間，有學(xué)生想到家用澆花滴水器，調(diào)節(jié)它的旋鈕可以設(shè)置不同的滴速，以此來模擬滴水現(xiàn)象。但是有學(xué)生反映家用澆花滴水器滴水速度會(huì)越來越慢。

4.再次探究，分析原因

學(xué)生查閱資料，經(jīng)交流發(fā)現(xiàn)滴水速度變慢可能和水壓有關(guān)，水面降低，水壓會(huì)變小，所以水的滴速會(huì)越變?cè)降汀?/p>

學(xué)生邀請(qǐng)科學(xué)老師普及刻漏小知識(shí)，講述古代計(jì)時(shí)器刻漏的工作原理一一滴水的等時(shí)性，并介紹科學(xué)課上的水鐘實(shí)驗(yàn)，以幫助理解。

5.改進(jìn)裝置，完善實(shí)驗(yàn)

學(xué)生在科學(xué)老師的幫助下，根據(jù)古代計(jì)時(shí)器刻漏的工作原理，利用水鐘實(shí)驗(yàn)器材，創(chuàng)新組裝，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)記錄單。

實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)：用支架固定兩個(gè)滴漏，兩個(gè)滴漏充滿水，通過調(diào)節(jié)滴漏下面的微調(diào)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(shí)不順暢，此時(shí)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(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化： ① 4 人一組，分別是測量員、觀察員、計(jì)時(shí)員、記錄員； ② 統(tǒng)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(shí)長為1分鐘，測量3次數(shù)據(jù)，取平均值，推算1小時(shí)、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(shí)驗(yàn)，觀察數(shù)據(jù)，驗(yàn)證猜想，并填寫實(shí)驗(yàn)記錄單。

（三）數(shù)據(jù)直觀量化，助力學(xué)科育人

數(shù)據(jù)不僅僅是表面的數(shù)值，深入分析能夠揭示其背后豐富的內(nèi)涵。學(xué)生認(rèn)真實(shí)驗(yàn)后得出的數(shù)據(jù)比較大，不能具體地感知一年的滴水量，此時(shí)可以利用數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，深刻地感受到量的積累帶來的巨大變化，激發(fā)了節(jié)約用水的意識(shí)，融合道德與法治學(xué)科的節(jié)約用水環(huán)保教育，討論設(shè)計(jì)節(jié)水方案，利用自身的語文和美術(shù)素養(yǎng)合作創(chuàng)作節(jié)水宣傳海報(bào)、倡議書等，呼呼更多的人厲行節(jié)約用水，達(dá)到了多學(xué)科育人的效果，后通過組內(nèi)互評(píng)和自我評(píng)價(jià)兩種評(píng)價(jià)方式評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。在這個(gè)過程中，學(xué)生綜合各學(xué)科知識(shí)分析、量化數(shù)據(jù)，激發(fā)了節(jié)約用水的意識(shí)，培養(yǎng)了數(shù)據(jù)意識(shí)、應(yīng)用意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)等核心素養(yǎng)，增強(qiáng)了社會(huì)責(zé)任感。

1.量化數(shù)據(jù)，培養(yǎng)數(shù)感

以1秒1滴的滴速為例，學(xué)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(dǎo)學(xué)生將數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次轉(zhuǎn)化，一是轉(zhuǎn)化為常見的500毫升1瓶的礦泉水的瓶數(shù)，二是轉(zhuǎn)化為一個(gè)人飲用水的天數(shù)或年數(shù)，進(jìn)一步想象10個(gè)、100個(gè)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(jié)約用水，你我同行

經(jīng)過數(shù)據(jù)的直觀量化，學(xué)生感受到節(jié)約用水的重要性，提出很多節(jié)約用水的小妙招。課下，學(xué)生以小組合作的形式設(shè)計(jì)節(jié)水方案，通過手抄報(bào)、數(shù)學(xué)小日記、宣傳海報(bào)等形式進(jìn)行宣傳，厲行節(jié)約用水。

3.多維評(píng)價(jià)，深刻反思

最后，學(xué)生結(jié)合組內(nèi)互評(píng)表從參與態(tài)度、合作程度、創(chuàng)新能力、活動(dòng)成果等方面進(jìn)行組內(nèi)互評(píng)，再從實(shí)驗(yàn)方案的合理性、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度等維度進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，以促進(jìn)他們對(duì)學(xué)習(xí)自標(biāo)的內(nèi)化，保障評(píng)價(jià)的多維度和公正性，實(shí)施與教學(xué)目標(biāo)相一致的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)教學(xué)評(píng)一致性的理念。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思總結(jié)

（一）實(shí)驗(yàn)應(yīng)真實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)

在實(shí)驗(yàn)的全過程中，教師應(yīng)始終秉持真實(shí)性和嚴(yán)謹(jǐn)性的原則。本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)期間，教師和學(xué)生都認(rèn)真觀察，準(zhǔn)確記錄了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，密切關(guān)注了實(shí)驗(yàn)中引流的細(xì)節(jié)，其中牙簽的使用使實(shí)驗(yàn)更加嚴(yán)謹(jǐn)，能確保數(shù)據(jù)的可靠性。數(shù)據(jù)的可靠性是實(shí)驗(yàn)反思與改進(jìn)的基礎(chǔ)，只有在此基礎(chǔ)上，才能對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深人反思，探尋實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)之處，從而保障實(shí)驗(yàn)的持續(xù)進(jìn)行和有效推進(jìn)。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與過程的嚴(yán)謹(jǐn)性是實(shí)驗(yàn)不斷優(yōu)化和發(fā)展的基石。

（二）創(chuàng)新點(diǎn)亮，實(shí)驗(yàn)升華

實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的核心在于對(duì)創(chuàng)新點(diǎn)的發(fā)掘，創(chuàng)新點(diǎn)的突出和正確性是實(shí)驗(yàn)脫穎而出的關(guān)鍵。本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新點(diǎn)如下： ① 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，由真實(shí)實(shí)驗(yàn)走向模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒有控制接水時(shí)長和滴速，造成了水資源的大量浪費(fèi)，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和方案進(jìn)行優(yōu)化，在實(shí)驗(yàn)的全過程中強(qiáng)化節(jié)水意識(shí)。 ② 實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新，使用一次性水杯和滴水器時(shí)會(huì)出現(xiàn)滴水速度不可控和滴速不均勻等問題，而微調(diào)旋鈕的使用，便于精準(zhǔn)設(shè)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(shí)驗(yàn)過程創(chuàng)新，以1秒1滴的滴速為基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，后猜想1秒2滴、2秒1滴滴速下的滴水量，再次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，以發(fā)展學(xué)生的量感和推理能力。總之，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)的挖掘與實(shí)現(xiàn)，是推動(dòng)實(shí)驗(yàn)向前發(fā)展的關(guān)鍵所在。

（三）學(xué)科融合，育人為本

尋找學(xué)科融合點(diǎn)，審視實(shí)驗(yàn)過程中是否存在與其他學(xué)科交叉融合的契機(jī)，為實(shí)驗(yàn)研究帶來新的視角和深度。本實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案時(shí)利用信息技術(shù)查找資料知道水的流速變慢的原因；科學(xué)老師介紹了古代計(jì)時(shí)器一—刻漏的計(jì)時(shí)原理，對(duì)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置有很大啟發(fā)；整理數(shù)據(jù)、量化數(shù)據(jù)時(shí)學(xué)生要靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算和推理；學(xué)生通過海報(bào)、寫日記等形式進(jìn)行宣傳需要融入美術(shù)、語文、道德與法治等學(xué)科知識(shí)；而爭當(dāng)節(jié)水小衛(wèi)士，則體現(xiàn)了學(xué)生作為自己生活的主人的責(zé)任感和對(duì)浪費(fèi)水資源現(xiàn)象的正確態(tài)度。綜合利用數(shù)學(xué)、科學(xué)、道德與法治、美術(shù)、語文等學(xué)科知識(shí)為問題解決提供了支撐，體現(xiàn)了多學(xué)科育人，培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感。

基于核心素養(yǎng)的教學(xué)評(píng)一致性理念下小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是一項(xiàng)具有重要意義的工作，以培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展的核心素養(yǎng)為宗旨。教師在研究問題的引入、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)化和創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析等實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐過程中，不斷回顧和調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，確保與目標(biāo)一致，幫助學(xué)生不斷改進(jìn)，以促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，逐漸形成利于學(xué)生發(fā)展成長的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：趙瀟晗