高中数学核心素养和其他学科的融合

覃煜

摘 要：高中数学是学生学习的重要课程之一，也是学生未来升学、就业和生活中不可或缺的一部分。高中数学核心素养的培养不仅有助于学生掌握数学知识和技能，更能够提升学生的数学思维能力、创新能力和解决实际问题的能力。在当今社会，各个学科之间的融合已经成为一种趋势，高中数学核心素养和其他学科的融合也是必然趋势，这不仅有利于提升学生的跨学科综合素养，更能够激发学生学习数学的兴趣和动力。文章将从数学核心素养和其他学科融合的角度出发，探讨如何促进高中数学核心素养和其他学科的融合路径，提升学生的综合素质和实际应用能力。

关键词：数学核心素养；学科融合；综合素养

高中数学作为学生必修的一门学科，是学习数理化知识的重要基础，也是学生进行后续专业学习和实践活动所必需的技能之一。仅仅停留在数学知识传授和掌握上的高中数学教学，已经不能满足当今社会的要求。随着社会的发展和教育改革的深入，越来越多的人认识到，高中数学教育的目标不仅仅是培养学生的数学知识和技能，更应该是全面提升学生的数学思维能力、创新能力和解决实际问题的能力，即数学核心素养[1]。

高中数学核心素养和其他学科的融合，已经成为当今教育领域的热门话题。因此，文章探讨如何促进高中数学核心素养和其他学科的融合。

一、数学核心素养概述

数学核心素养是指学生在数学学科中所应具备的基本能力和素养，它包括数学思维能力、问题解决能力和数学应用能力。

数学思维能力：要求学生具备正确的逻辑思维方式，能够准确地分析和推理数学问题。还应具备抽象思维能力，能够将具体问题抽象化为数学概念和符号。创造性思维能力使学生能够独立发现和解决新问题，而批判性思维能力使学生能够评估和验证数学推理和解决方案的正确性。

问题解决能力：学生需要具备解决数学问题的能力。这包括问题分析能力，即能够准确理解和分解问题；解决方案设计能力，即能够制定解决问题的合适策略和方法；解决方案实施能力，即能够运用数学知识和技能进行计算和推理；解决方案验证能力，即能够验证和解释所得到的结果。

数学应用能力：学生需要能够将数学知识和技能应用于实际情境和其他学科领域。能够理解数学在现实生活和其他学科中的应用，能够运用数学模型和方法进行问题分析和解决。学生还需要具备数学建模能力，即能够将实际问题转化为数学模型，并进行求解和解释。

除了对学生具备的能力要求外，在数学教育中，教师应该把握数学知识的本质和设计实施合理的教学活动。

首先，把握数学知识的本质是指教师和学生应深入理解数学知识的本质、结构和内在逻辑。要求教师具备扎实的数学基础和深入的数学思维，能够准确理解数学概念、定理和推理过程。教师应通过多角度、多层次的解释和引导，帮助学生建立起正确的数学观念和思维方式。同时，学生也应积极参与探究学习，通过实际操作、探索和发现，深入理解数学知识的内涵和应用。

其次，设计并实施合理的教学活動是指教师应根据学生的认知特点和学习需求，设计具有启发性、互动性和实践性的教学活动。教师可以运用各种教学策略和方法，如情境教学、探究式学习、合作学习等，激发学生的学习兴趣和主动性。教师还应灵活运用教学资源，包括教辅资料、多媒体技术和实物模型等，丰富教学内容，提供多样化的学习体验。通过有针对性的教学活动，学生能够更好地理解和应用数学知识，培养问题解决能力和创新思维[3]。

二、高中数学教学现状

当前的高中数学教育，仍然存在一些问题。首先，我国传统的教学模式，更注重知识的传授，但是对于培养学生创造力、数学思维能力和解决实际问题能力的培养，未受到足够的重视。其次，高中数学教育往往孤立于其他学科，缺乏与其他学科的融合和互动。这种单一学科的教学模式难以满足学生综合素质和实际应用能力的培养需求，存在以下问题：

（一）数学知识的过度强调

在高中数学教学中，教师往往将大量时间用于讲解数学知识点和解题技巧，而忽略了数学思维和创新的培养。学生在这种教学环境中容易出现“记住做法，不懂思路”的情况，难以真正理解和掌握数学知识。

（二）缺乏与实际问题的联系

高中数学教学中数学知识和实际问题的联系不足，学生往往觉得数学并不能解决生活中的实际问题。例如，当学生学习三角函数时，很少将其与实际问题联系起来，如测量角度、计算高度等[2]。

（三）学科融合程度不高

目前，学科融合在高中教育中的实践还相对较少。学科之间往往孤立地开展教学，缺乏跨学科综合运用和思维方式的培养。

综上所述，当前高中数学教育需要更加注重数学核心素养的培养，促进高中数学核心素养和其他学科的融合，以提高学生的综合素质和实际应用能力。

三、加强与其他学科的融合，促进高中数学教学质量的提升

根据目前数学教学存在的问题，高中数学核心素养还应与其他学科的相融合。教材引入与其他学科的融合，可以让学生看到数学在不同学科领域的应用。例如，在物理、化学、经济等学科中，引入数学的模型和方法，让学生体验数学在实际学科中的重要性和价值。

（一）数学与语文文学的融合

数学与语文文学的融合通过运用文学作品和文学元素来探索和学习数学的内容和概念，以丰富学生对数学的理解和应用。这种融合可以促进学生对数学的兴趣和情感投入，培养他们的跨学科思维能力和综合素养。

在教学上，根据文学作品中的数学元素：选择适当的文学作品，如诗歌、小说、寓言等，其中蕴含了数学元素。引导学生仔细阅读和解析文学作品，发现其中与数学相关的内容，如数字、图形、推理等。通过分析和讨论，帮助学生将文学中的数学元素与数学知识相联系，深化对数学概念的理解。或者借助数学题材的文学作品，如数学题、数学竞赛故事等，引起学生对数学问题的兴趣。通过学生的阅读和讨论，探索文学作品中的数学问题，激发学生的思考和解决问题的能力。鼓励学生运用语文文学的表达方式，如写作、演讲、朗诵等，表达数学的概念和思想。学生可以通过创作数学相关的诗歌、故事、演讲稿等，将抽象的数学概念转化为生动的语言和形象，提升他们的数学理解和表达

能力。

（二）数学与物理的融合

数学与物理是密不可分的，数学是物理学的基础。高中物理课程中的数学知识和技能的应用是数学与物理融合的一个重要体现。物理实验和现象的数学模型的构建和优化也是数学与物理融合的重要形式。在高中阶段，学生应该在学习物理的过程中，逐步体验到数学和物理之间的密不可分的关系。

例如，在学习牛顿第二定律的过程中，学生需要用到加速度的概念，而加速度的计算涉及导数的概念和运算，这就需要学生具备一定的数学基础。又如，在学习“电磁感应”相关知识的过程中，学生需要掌握一定的电学知识，如电场、磁场等，这也需要学生在学习数学时逐步学习掌握相关知识。

物理实验中产生的数据也可以通过数学的统计方法进行分析和解读。学生可以学习如何利用统计学知识来处理和解释实验数据，如平均值、标准差、回归分析等。这样的融合使学生能够在实验中更好地理解和应用统计学的概念，提高数据分析和实验设计的能力[4]。

数学模型还可以用来预测物理现象和验证实验结果。学生可以学习如何建立物理问题的数学模型，并利用数学模型进行预测和验证。通过比较模型预测的结果与实验观测结果的吻合程度，学生能够加深对物理规律和数学模型的理解，培养科学推理和实验验证的能力。

（三）数学与化学的融合

数学和化学之间的联系也非常密切，数学在化学中的应用主要体现在化学实验和数据处理等方面。在学习化学的过程中，学生需要运用到数学知识和技能，如计算摩尔质量、化学反应的平衡常数等。同时，数学中的一些知识和技能也可以为化学的学习提供帮助，如在学习微积分的过程中，学生可以学习到变化率、极值等概念，这些概念在化学中也有一定的应用。

例如，在学习化学平衡反应时，学生需要掌握计算平衡常数的方法，而这些方法涉及化学反应的方程式、摩尔浓度等化学概念，当然也需要掌握一定的数学知识，基本运算技能。在分析化学中，学生需要进行数据处理和结果分析。统计学方法可以应用于化学数据的处理、误差分析、置信区间的估计等方面。学生可以学习如何利用统计学知识来分析实验数据的准确性和可靠性，并进行合理的结论推断。

（四）数学与生物的融合

生物学中也涉及许多数学概念和方法，如统计学、概率论、微积分等。通过数学的方法，可以更好地理解和解释生物学中的现象和问题，同时也可以为生物学的实验和数据分析提供帮助。

例如，在生物统计学中，学生需要学习各种统计分析方法，如假设检验、方差分析等，同时也需要学习到一定的概率论知识。在教学中，可以通过案例分析、实验探究等方式，让学生将数学概念和方法应用到生物学中，更深入地理解和掌握这些知识和技能。

此外，数学还可以为生物学提供新的思路和方法。例如，数学模型可以帮助研究人员预测生物群体的生长和演化规律，同时也可以为研究生物进化和遗传等方面提供帮助。在教学中，可以通过引入数学模型和计算机仿真实验等方式，让学生深入探究生物学中的问题，提高学生的跨学科综合素养。

（五）数学与艺术的融合

数学与艺术之间看似毫无关联，但实际上二者有许多共同之处。数学和艺术都强调对形式和结构的探索和创造，同时也都需要一定的创新和想象力。

在教学中，可以通过引入数学中的几何、图形和色彩等概念，让学生了解和掌握艺术作品中的结构和形式。例如，绘画中的透视关系，和高中数学的三视图就有异曲同工之妙；数学的三视图，在帮助绘画中的立体构图的理解，也起到很重要的作用。又如，在教学中可以引入数学中的对称性和比例等概念，让学生分析和欣赏艺术作品中的对称和比例关系，提升学生的审美素养和创造能力。

（六）数学与计算机科学的融合

在计算机科学中，算法设计和分析、数据结构、离散数学、图论等领域都需要运用到数学的知识和方法。同时，计算机科学的发展也推动了数学的进步，如大数据分析、机器学习、人工智能等领域需要数学模型和算法的支持。

在高中教育中，可以通过将数学知识应用到计算机科学中，培养学生的计算思维能力和解决问题的能力。例如，在离散数学中，学生需要学习图论、集合论等知识，这些知识也是计算机科学中常用的数学方法。同时，可以通过编程实现数学模型和算法，让学生更好地理解和应用数学知识。

在教学中，可以通过编程语言和数学软件结合，让学生在编程中如MATHEMATICA、Matlab等软件，能进行数学计算，让数学可视化，还有如几何画板，代数系统（CAS）和图形计算器（GGB），有强大的图形表征、数据处理能力，能让曲线动起来，让学生更好地理解和应用数学知识。此外，也可以通过竞赛等形式激发学生的兴趣和动力，如数学建模竞赛、计算机程序设计竞赛等[5]。

数学和计算机的融合不仅能够提高学生的计算思维能力和解决问题的能力，还能够推动两个领域的进步和发展。

结束语

通过论述可以得出以下结论：数学核心素养的具体内容包括数学思维能力、问题解决能力、数学表达能力和数学建模能力。这些能力的培养需要通过合理的教学活动和任务来实现。同时，数学与其他学科的融合也是重要的，其中数学与语文文学、物理学和化学学科的融合尤为突出。

数学与语文文学的融合可以通过探究数学在文学作品中的应用和数学符号与文字符号的类比来促进学生的综合素养发展。数学与物理学的融合则可以帮助学生深入理解物理现象背后的数学原理，并将数学方法应用于物理问题的建模和解决。数学与化学的融合则能够加深学生对化学概念和计算方法的理解，培养他们在化学领域中的数学思维和分析能力。

为了有效地培养学生的数学核心素养，教材设计应当与核心素养的培养目标相匹配。教师在教学过程中应灵活运用多種教学策略和方法，结合实际问题和情境，激发学生的学习兴趣和动力。同时，提供丰富的学习资源和实践机会，鼓励学生合作、探究和创新，培养他们在课堂实践中发展数学核心素养的能力。

因此，教师应重视对高中生数学核心素养的培养，并积极探索数学与其他学科的有机融合，以提升学生的学习效果和综合素质，为他们的未来做好充分准备。

参考文献

[1]张蕾.高中数学教育与其他学科的融合[J].高中数学，2016（4）：30-32.

[2]杨青.高中数学核心素养与其他学科的融合研究[J].数学教学，2017（6）：57-60.

[3]王明珠.高中数学核心素养与其他学科的融合[J].数学教育学刊，2019，28（3）：11-14.

[4]黄建英.数学核心素养下高中数学建模课的构建与实践[D].海口：海南师范大学，2022.

[5]李娇娇.新课标下高中数学课堂教学与信息技术的整合[J].教师，2010（21）：54-55.