核心素养视角下初中数学实验教学的探索与思考

◎朱 宏

(江苏省苏州市第十六中学校,江苏 苏州 215000)

核心素养培养是落实立德树人根本任务的一项重要举措我们应在各学段和各学科构建核心素养体系，针对性发展学生各项核心素养对初中数学教学而言，实验教学以实验方式组织学生学习数学知识，在学生数学核心素养培养方面优势显著，对其开展相关研究具有现实意义

一、核心素养视角下初中数学实验教学现状

基于数学核心素养内容可知，数学教学应强化学生对数学基础知识的掌握，发展学生的数学思维，引导学生正确应用数学知识实验教学可指导学生通过数学实验理解数学概念，发展学生的数学思维，培养学生的数学运用能力细化来说，实验教学的作用体现在以下两点：第一，提高教学趣味性和传统讲解、合作探究教学方法相比，数学实验教学属于新型教学模式，可使学生通过实践操作参与数学知识的学习、归纳、总结，更具趣味性；第二，发展学生核心素养数学实验教学可使学生直观理解数学概念形成过程，发展学生的直观想象、数据分析等素养，可指导学生理解不同知识点间的关联，发展学生的逻辑推理等素养同时，在教学活动开展过程中，教师应该以激发学生的学习积极性为目标，为广大学生提供参与数学活动的机会，并引导学生在自主探索、自主学习过程中获得更多数学活动经验而从这一点来看，数学实验教学模式的出现无异充分满足了这一需求在教学过程中，教师不仅可以利用多样化的教学思路来引导数学实验教学过程，还可以与计算机等现代化信息手段相结合，不断创新数学实验教学模式，最终为广大学生提供良好的数学资源，让学生有更充足的精力投入数学知识点的探索过程中，获得更多的感悟从长远角度来看，初中数学实验教学可以确立学生的主体地位，体现了以人为本的现代教育时代精神，也明确了数学教学新时代要求，即教学不仅仅是知识的传递与积累，更担负着学生综合素质培养的重任显然，传统的教学方式方法已很难满足数学教学的要求，数学实验教学模式对提升教学质量起到关键性作用

但因实验教学实施时间尚短，教师经验匮乏，实验教学作用发挥受限初中数学实验教学存在以下问题：第一，教师主导实验学生在实施数学实验的过程中，教师干预过多，指导学生的实验全过程，使数学实验失去探究意义，难以发展学生素养第二，实验设计不合理部分初中数学教师不能根据数学知识特点，设计实验流程，使实验内容与学生的数学知识学习脱节，使实验教学作用难以发挥第三，在个别难度较大的实验中教师难以充分引导学生的实验过程例如，学生在实验中无法掌握实验的重点环节，尤其是在二次函数等知识点结构较为复杂的实验教学中，学生在实验中更容易出现手足无措的情况，只能被动地听从教师安排，主观能动性无法得以发挥，也无法从实验中感悟知识点的变化情况，这就导致数学实验的优越性无法得以体现

二、核心素养视角下初中数学实验教学策略

通过上述分析可知，在核心素养视角下，初中数学实验教学存在一定缺陷，会影响学生的核心素养发展下面结合苏教版初中数学教材案例，总结核心素养视角下初中数学实验教学策略，为初中数学教师优化教学实践提供帮助根据数学核心素养的内涵，初中数学教师可从以下维度实施实验教学

(一)基于数学知识的实验教学

在数学知识教学中，实验教学的目的在于引导学生认识数学概念，使学生理解数学概念，进而为学生的数学知识运用提供条件就此，初中数学教师可从以下两个方面设计数学实验：

1数学概念学习实验

在江苏省南京市2021年中考试卷中，第25题要求学生作圆的切线，考查学生对切线、垂直等相关知识的认识教师可根据中考题目的考查方向，在实验教学中有针对性地培养学生的画图能力，引导学生通过实验的实践操作了解数学概念，强化学生的学习能力，发展学生的核心素养以苏教版七年级“垂直”教学内容为例，教师可组织学生通过实验操作，绘制垂线，理解垂直的概念，总结垂线的性质，为学生后续学习圆的切线奠定基础在实际教学中，教师设计的实验过程如下：

首先，讨论与分析教师要求学生观察教材中的章节头图，让学生与小组成员讨论图片中哪些道路和解放路垂直，并建议学生应用三角尺或量角器测量图中道路的夹角，验证其结论是否准确在此基础上，教师提出如下问题：现在我想要经过人民广场，并且以垂直解放路的路线抵达解放路，请你帮我规划路线通过该问题，学生可明确途经人民广场，且与解放路垂直的道路故直观图片可深化学生对垂直概念的理解

其次，实践与操作要求学生在纸上绘制一条直线，记为，使用直角三角板绘制直线的垂线，共可以绘制多少条垂线？在直线外选一点，使用直角三角板绘制经过点的直线的垂线，可以绘制多少条垂线？

最后，归纳与总结通过实验操作，学生可明确一条直线有无数条垂线；对于已知直线，过一点有且只有一条垂线

在上述数学实验中，教师根据教学要求，设计实验步骤，逐步引导学生总结垂线的性质，夯实学生的基础理论，培养学生的数学抽象与逻辑推理能力

2数学概念深化实验

在学生掌握数学概念的同时，教师可通过数学实验深化学生对知识的认知，为学生的数学运用奠定基础以苏教版七年级“丰富的图形世界”为例，由于中学生已在小学阶段完成正方形、长方形等基本图形的学习，教师为拓展学生对图形的认识，为学生提供七巧板，组织学生进行实验操作教师首先给出实验任务：使用七巧板拼出三角形、正方形、长方形等图形；尝试使用三块板拼出三角形，再使用四块板、五块板拼接，总结拼接结论然后让学生进行自主操作：利用七巧板自创图形拼接，看哪组创造的图形多

在上述数学实验中，教师通过实验任务布置，使学生深化对图形特点的认识，理解三角形等图形的性质、结构特点；通过让学生自主操作，使学生发挥创造力，发展数学抽象与直观想象素养

(二)基于数学思维的实验教学

在初中数学教学中，考虑到数学知识的抽象性，教师可以生活现象为基础设计数学实验，组织学生通过对生活常见事物的操作与分析，明确生活实际与数学知识之间的关系，发展学生的数学思维，使学生通过数学实验完成“生活问题数学化→构建数学模型→解决数学问题及生活问题”的实验过程，培养学生的核心素养例如，江苏省南京市2021年中考真题的第4题，通过生活中的钟面问题考查学生对一元一次不等式的掌握情况就此，教师可在苏教版七年级“一元一次方程”或八年级“一元一次不等式”的教学中引入钟面问题，设计数学实验由于“一元一次方程”为知识体系基础，本文以七年级“一元一次方程”为例，分析数学实验的应用要点与流程：

首先，明确实验目的要求学生掌握钟面上的时针和分针转动规律；理解一元一次方程与钟面问题的关系；使学生初步形成建模思想，发展数学思维；引导学生利用数学知识解决生活问题

其次，科学设计实验为实现上述实验目的，教师可设计如下实验内容：(1)组织学生观察钟面，理解时针和分针的变化特点，并总结时针和分针在特定时刻形成的特殊角度(2)为每个小组发放一个时钟，组织学生动手转动时钟的分针，总结分针和时针的变化规律(3)向学生提出探究问题：假设分针转动分钟，分针转动多少角度？时针转动多少角度？在某个时刻，时针和分针的夹角如何？在某个时段，时针和分针重合几次？

在上述实验中，教师依托学生对时钟的生活经验，设计实验内容，使学生明确生活与数学知识的密切联系，并提出探究问题，使学生构建方程模型，解答数学问题，以发展学生的数学建模核心素养

(三)基于数学运用的实验教学

数学运用涵盖数学运算、数据分析、逻辑推理等核心素养，教师可通过数学实验为学生提供数学运算、数据分析、逻辑推理的机会，引导学生探究数学问题，合理运用数学知识，实现数学教学目标在实际数学教学中，教师可将基于数学运用的实验教学用于新旧知识衔接，以发展学生的逻辑推理素养，也可将基于数学运用的实验教学用于数学知识巩固，以强化学生对知识的认识

1新旧知识衔接

以苏教版八年级“线段的垂直平分线性质”教学为例，教师设计如下实验：

首先，提出问题要求学生绘制一条线段及其垂直平分线，并基于轴对称知识，要求学生在垂直平分线上选择几个点，将其与线段端点连接，提出如下问题：如果沿垂直平分线折叠，可出现什么现象？有哪些规律？

其次，解决问题要求学生根据问题折叠绘图的纸张，可观察到垂直平分线上的点与线段两个端点连接组成的线段重合，进而提出“线段垂直平方线上的点与线段两个端点的距离相等”这一设想基于提出的设想和纸张折叠效果，学生利用之前学习的全等三角形理论证明，验证提出的设想，总结线段垂直平分线的性质

最后，建模模型要求学生反思证明过程，归纳总结证明过程的特征及本质，将证明过程转变为数学模型就此，在未来的数学学习中，学生在理解概念与规律时，可通过数学模型验证自身的设想，掌握数学学习方法，学会利用数学模型解决数学问题，形成数学运用能力

在上述实验中，教师引导学生利用旧知识完成实验操作，并提出对新知识的设想，引导学生利用旧知识推导证明新知识，这样既可以培养学生的数学知识运用能力，也可以发展学生的数学建模素养

2数学知识巩固

教师可通过数学实验的设计，引导学生利用数学知识解决数学问题，进而夯实、巩固数学知识，使学生更深入地掌握数学知识以苏教版八年级“平面直角坐标系”教学为例，教师在完成课堂教学后，设计如下实验巩固相关知识

首先，为学生提供某动物园平面图，要求学生选择动物园中的代表性景点，使用方位角和距离描述景点的具体位置在该实验任务中，学生可以动物园的代表性景点为原点，绘制平面直角坐标系，通过有序实数对明确动物园景点的位置，并用方位角和距离进行描述

其次，为学生提供“藏宝图”，图上标注多个建筑的位置，通过方位角和距离描述建筑与“宝藏”间的位置关系，要求学生根据描述的位置关系，在图中圈出“宝藏”的位置在该实验任务中，学生可根据教师给出的描述内容，获得建筑的具体坐标，以此绘制平面直角坐标系，进而明确“宝藏”的位置在此基础上，教师提出思考问题：有没有其他方法确定“宝藏”的位置？组织学生通过实验探究确定平面直角坐标系的不同方法，在巩固知识的同时拓宽学生视野，加大探究深度

(四)坚持通过多样化操作方法开展数学实验教学

1动手操作为主开展数学实验教学

在初中实验教学中引导学生开展手工数学实验教学具有可行性，教师可引导学生通过开展实验的方法来完善实验过程例如，在“平面图形的认识”教学中，教师可以鼓励学生通过拼拼剪剪的方法来学习三角形、四边形、五边形、六边形、圆，使学生在实验过程中经历从观察富有生活气息的图片到掌握平面图形相关知识的过程，感受数学的变化而在接下来的“三角形的内角和”教学中，教师也可以引导学生利用自己制作的三角形纸片进行分析，让学生通过对三角形进行折叠、裁剪等方法判断三角形三个角之间的关系，进而加深对三角形性质的认知总体而言，在整个手工操作期间，教师应该根据知识点内容来引导学生独立思考，让学生认识到不同知识点之间的相互转换，最终使知识点与数学问题之间实现有效对接，达到强化学生数学应用意识的目的

2强调数学实验思维的发散

在初中数学教学中，引导学生有效发散自身的学习思维对于提高教学质量的意义重大，这就要求教师在对教学过程进行优化的基础上积极引导学生的数学思维，促进学生数学核心素养的养成，促使学生在实验期间关注各类知识点之间的隐性关系，在日积月累中将抽象的问题形式化，并对原本复杂的数学知识点进行改造，使其成为更加具体、简单的数学运算模式，以提高学习效果例如，在等腰三角形的相关问题中，有例题：如下图，在△中，∠=90°，=，平分∠交于，过作的垂线交于，求证：=2

学生在计算该问题时会产生疑问，这是因为从问题的内容来看，仿佛已知要素之间没有联系在实验过程中学生可以借助三角形中角平分线的性质使题目中的要素联系起来，即将线段与线段延伸获得交点，在该数学实验证明条件下学生的解题思路逐渐清晰，寻找到解决该问题的有效方法

3以计算机辅助开展数学实验教学

在当前信息化时代下，计算机辅助教学具有必要性，教师在教学期间运用该方法可以引导学生在更加开放的空间进行数学实验，并利用计算机处理能力，将原本抽象化的数学知识具体化，为学生的学习提供发散思维的舞台例如，在苏教版的“数据在我们身边”教学中，教师可以利用计算机软件引导学生自行创设统计学图表，分别用扇形图、折线图等展示出统计结果变化情况而在“二次函数”的相关知识点教学中，教师在帮助学生安装几何画板软件之后，可引导学生在图像软件实验模拟中观察出二次函数=++中的值与图像之间的关系情况例如，假设取值为1或者 -1时，让学生观察图像的结构变化，了解函数图像的开口变化通过实验，学生还可以更进一步探究验证二次函数，，与函数图像的关系，研究二次函数最值以及自变量取值范围等问题通过浸入式的数学实验，学生可以更直观、更深入地感受二次函数的图像与性质，并结合实验结果深化对二次函数图像与性质的认知

三、结 论

综上所述，核心素养视角下初中数学实验教学可有效发展学生核心素养，但存在教师主导实验、实验设计不合理等问题通过本文的分析可知，初中数学教师可从数学知识、数学思维、数学运用三个层面入手，针对性发展学生的核心素养，提高实验教学有效性，提升初中数学教学水平，为学生今后的数学学习奠定良好的基础