核心素养导向下的小学数学实验教学探析

【摘要】《义务教育数学课程标准（2022年版）》中提出，学生应通过学习，形成和发展面向未来社会和个人发展所需要的核心素养，同时鼓励学生在真实的情境中，利用观察、猜测、实验等方法分析问题、解决问题.对此，教师在小学数学教学中，应以核心素养为导向，以实验教学为手段，培养学生的数学技能.文章简述了实验教学的必要性及活动标准，并基于核心素养背景，对小学数学实验教学展开研究，多维度探析有效教学策略，旨在巩固学生基础，提高课堂教学效率.

【关键词】核心素养；小学数学；实验教学

培养学生核心素养是小学数学教学中的重要任务，核心素养的培养助力学生深入理解知识的同时，培养其数学综合能力，为学生建立数学思维方式提供助力.从当前小学数学教学情况来看，学生对理论知识掌握较好，解题能力也较强，但创新意识和实践能力不足.因此，在实际教学中，教师应重视实验教学的开展，构建具有探索性、实践性的高效数学课堂.

一、小学数学教学中开展实验教学的必要性

数学实验指的是学生在特定环境下，借助一定技术和手段探索数学知识，过程中经历探索、实践等活动，以解决学习中遇到的问题，在小学数学教学中开展实验教学有一定的必要性.小学数学课程中包含一部分抽象性较强的知识，为了降低学生的学习难度，教师需要在讲授过程中利用数学实验，将抽象概念具体化.如在教学度量单位时，若教师单纯利用语言解释长度、面积等概念，学生是很难实现深入理解的，因此，数学实验的运用就显得格外重要.教师借助教具开展实践活动，以此作为语言教学的补充，让学生在动手操作中加深对知识的印象.另外，实验教学还有助于培养学生主动学习的态度和问题解决能力.在实验教学中，学生能占据主体地位，教师结合其在实验中的真实表现，提供必要的支持和指导，构建以学生为中心，以实验为手段的学习环境，提高课堂教学的有效性.

二、数学实验活动设计要点

（一）助力学生形成应用思维

教学策略的形成和应用本就是为教学服务的，根本价值在于辅助学生快速达成学习目标.教师要明确这一点，并结合教学根本目标，确定实验活动的内容、步骤和评价标准，让学生参与活动，获取相应的知识、技能，助力学生高效学习的同时使学生逐渐形成高阶思维能力.

（二）联系生活实际

数学知识源于生活，又服务于生活，贴近学生生活的教学活动能充分调动其学习积极性.教师在实验教学中应选择恰当的主题，将课程内容与生活实际相联系，让学生真正参与到数学实验中，并在深入探究中体会学习数学的意义，以激发学生参与实验的热情.

（三）发散学生思维

研究证明，拥有良好思维能力的学生更容易学好数学知识，思维培养是数学课程的主要目标之一.在数学实验活动设计中，教师应突出实验的发散性、探究性，同时不要对实验过程和形式做过多的限制，避免影响学生的思维发散.这样学生才能根据自身认知和学习经验完成设计、执行、反思等环节，并在过程中形成个性化认知.

三、核心素养导向下小学数学实验教学策略

（一）构建真实问题情境，激发学生参与兴趣

所有学习活动都发生在特定的情境下，无论是在课堂初始，还是新知探究中，教师都可以通过创设情境来吸引学生的注意力，为高效数学课堂奠定良好的基础.问题情境是常用的情境类型，教师在新课引入中合理应用问题情境，能在较短的时间内将学生思绪拉回课堂，调动学生的积极情感，触发学生探究未知事物的迫切愿望，这样课堂教学自然会事半功倍.教师应结合教学主题为学生创设问题情境，引导学生全身心沉浸在数学实验之中，使学生的迁移能力和探究思维得到充分发展.

以苏教版小学数学六年级上册“长方体和正方体”的教学为例，在实验开展前，为了让学生集中精力沉浸在活动中，教师应结合教学主题创设问题情境.在讲解“长方体和正方体表面积、体积”等知识时，教师应联系生活实际提出“鱼缸注水”“美化教室”等问题，引导学生发散思维，具体内容如下：

【问题1】思思爸爸的业余爱好是钓鱼，他在某次社区组织的垂钓比赛中获得了良好的成绩，并将比赛中钓的鱼养在家中.而思思家只有两个空鱼缸，一个鱼缸形状为长方体，测量后得出长为1米，宽为0.5米，高为0.75米，另一个鱼缸形状为正方体，测量后得出棱长为0.7米.若两个鱼缸都需要用来养鱼，则各需要注入多少升水？

【问题2】新学期学校打算粉刷教室墙面，经过测量后知道教室的长为3.1米，宽为2.7米，高3.5米，需要粉刷的墙面面积是多少平方米？

这两个问题均与生活息息相关，问题1本质是求长方体、正方体的体积，而问题2本质则是求长方体的表面积，值得注意的是，在解决问题2时，学生要认识到教室的地面不需要粉刷，计算面积时要扣除地面部分.在这一过程中，学生能通过知识迁移，将公式应用在解决问题中，将多元知识整合起来，实现对知识的深度理解.构建真实情境为开展实验活动做准备，能让学生更快融入情境之中，调动其思考的积极性.

（二）丰富数学实验器材，推动实验顺利开展

当前数学课堂教学存在浅层和深层两种学习形式，所谓浅层学习多是直接呈现数学知识、文字符号，学生通过聆听理解知识，而深层学习则是基于浅层学习，进一步探究数学知识背后蕴含的意义、价值和精神.课堂只有兼具这两种学习方式，才能真正促进学生核心素养的发展.因此，教师应重视数学实验教学，并且为了保证实验教学顺利开展，教师要重视丰富数学实验器材，辅助学生在动手实践中掌握知识.

以苏教版小学数学五年级下册“圆”的教学为例，教师在讲解“圆周率”相关知识时，应组织学生开展数学实验，并准备丰富的数学实验器材.首先，教师在课堂初始利用“祖冲之发现圆周率”的故事引入新课，结合课件简要讲解祖冲之发现圆周率、计算圆周率等过程，同时，顺势讲解圆周率的计算原理，让学生对理论知识形成感性认识.由此，教师借助故事情境向学生传授知识，助力学生有效完成浅层学习.其次，教师为学生提供圆周率演示器、直尺、绳子、圆规等实验器具，要求学生以小组合作的方式，先利用圆规画出一个任意大小的圆，使用直尺、绳子等实验器具，模拟祖冲之发现圆周率的过程，对数学知识追本溯源，再利用圆周率演示器加以验证，证明数学实验的科学性、有效性.最后，教师指导学生根据实验中得出的圆周率，分别计算半径为5cm和8cm的圆的周长，再通过测量圆的周长判断实验结果是否准确.学生通过动手实践探究，能对圆周率形成更深刻的认识，并在解决实际问题中锻炼知识应用能力，真正实现深度学习.

（三）明确实验教学目标，规范学生思维方向

小学数学课堂中开展实验活动，能丰富学生学习体验，且使学生始终保持活跃的数学思维，实现数学学习能力的提升.为了充分发挥实验教学的优势，教师应发挥课堂引导者的作用，制订内容合理的实验教学目标.而后基于实验教学目标，设计一系列实验活动，保证数学实验的有效性.

以苏教版小学数学六年级上册“百分数”的教学为例，在开展数学实验前，教师应先结合《义务教育数学课程标准（2022年版）》和核心素养培养目标，制订合理的教学目标.具体内容如下：

【实验教学目标】理解百分数的意义，能运用百分数相关知识解决实际问题.

【实验准备环节】在课堂初始，利用教学手段向学生讲解百分数含义，助力学生理解概念知识，为后续动手实践奠定良好的基础.

【实验导入环节】基于“跨学科”理念，联系小学科学中“水资源”相关知识，引导学生探究“淡水的储存量”.过程中，教师为学生提供相应的数据，如“科学家估计，地球水总量为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两极冰川和高山永久性积雪中，那么，地球上可利用的淡水资源不到地球储水量的1%.”学生需要利用百分数相关知识，大致计算出地球淡水的储存量.

【实验组织环节】学生以小组为单位，对资料中的数据展开分析，并利用公式展开计算，即1.386×10¹⁸×2.53%，得出相应的数据，部分计算能力较强的学生，还可以使用多种方法，计算地球上的海水储存率.

【实验总结】通过利用百分数知识计算得出，地球上的淡水资源较少，是非常宝贵的一种资源，与人们的生活息息相关.

学生通过实验教学，不仅可以在实际应用中深入感知百分数，还能树立“保护水资源”的正确意识，实现核心素养的发展.

（四）丰富数学实验类型，提高课堂教学效率

1.理解型实验

所谓“理解型实验”，一般指学生在教师的引导或干预下，借助实物、模型、技术等工具，完成对数学知识的观察、测量、运算等活动，从而自行总结出相应的知识规律，凸显知识的客观性和科学性.在小学数学教学中，教师多在讲解概念、定理、法则等知识时，开展理解型数学实验，并结合课程目标、学生学情，达到使学生发现知识规律、理解本质的目的.

以苏教版小学数学三年级上册“千克和克”教学为例，为了让学生加强对质量单位的认识，教师应在课堂中设计理解型实验.首先，教师以培养核心素养为目标，以课程标准为导向，为本课制订合理的教学目标：①联系生活实际，掌握克、千克等知识的概念；②通过实验“称一称”，巩固对千克和克的认识.其次，教师先组织学生走进超市，分析哪些商品包装上有克的字样，哪些商品包装上有千克的字样，再根据不同规格的矿泉水，分析“克与千克分别适用在哪些场合中”，让学生对克、千克形成感性的认识.最后，教师开展“称一称”实验，提前准备一些水果和粮食，要求学生结合超市观察的经验，称量1千克的苹果和250克的小米.学生在实验中先不借助工具进行估测，再利用公平秤来验证自己的估测结果，进而加深对千克和克的理解.学生在实验中不仅可以巩固知识，还能形成量感，促进智力和核心素养的共同发展.

2.探究型实验

探究型实验是具有较强探究性的实验.实验需要学生对未知问题或现象进行探索，为后续发现、提出概念和原理埋下伏笔.探究型实验多安排在新课教学之前，容易调动学生的情感和学习积极性.值得注意的是，在探究型实验开展前，教师应设计合理的教学目标，引导学生的思维朝着正确方向发展.

以苏教版小学数学三年级下册“年、月、日”教学为例，为了让学生掌握年、月、日之间的规律，教师应在课堂中开展探究型实验.首先，教师在实验开展前提出问题：“今年的1月1是星期六，那么10月1日是星期几？”教师要求学生在不翻阅日历的情况下得出正确的答案，在这一过程中，学生需要调动所学的年、月、日相关知识，通过推理的方式发现其中的规律.其次，教师为了缩短实验时间，可以将班级学生划分为多个4人学习小组，要求其自行选择推理方式进行计算，有的小组学生基础较差，选择按天推算，而有的小组学生基础较好，选择按周推算，还有的小组计算能力较强，选择利用除法运算法则进行推算.最后，经过实验推算，各小组得出相应的结论，这一过程中部分学生忽视了2月份的特殊性，这可能会导致各小组结论不一致，教师应给予其针对性指导.

3.验证型实验

验证型实验是学生对课堂所学内容形成初步感性认识，且在教师引导下产生疑问或猜测后，为了验证而开展的实验.部分学生片面认为验证型实验是通过收集资料，总结出某种性质和规律.但验证型实验由观察、操作、记录等多个环节组成，过程中需要学生反复思考、验证.这类实验更适合安排在概念知识学习之后，引领学生通过动手实践得出相应的结论，并通过比较和分析实验结果，获得一定的发现，进而得出相应的结论.

以苏教版小学数学四年级上册“垂线与平行线”教学为例，为了深化学生对“平行”概念的理解，教师应在概念讲解后开展验证型实验.首先，四年级学生已经具备一定的生活经验，且“平行”知识在生活中有着广泛的应用，教师在讲解理论知识时，学生很容易理解其中的“诀窍”.在教师提出“平行的原理是什么？”等类似问题时，学生的真实反应不一，这说明部分学生对平行的概念认知停留在感性层面.由此，教师借助生活素材开展验证型实验.其次，教师在课堂中展示两幅图片，学生观察时发现难以辨别其中两条直线是否平行，进而产生意见分歧.利用图片引发学生认知冲突后，教师鼓励学生先大胆表述自己的想法，再将班级学生分成两人小组，提出验证“图片中两条直线是否平行”的方法.最后，学生在充足的空间中展开猜想，并与同组另一名成员积极讨论，得出三种验证方法，分别是：①利用直尺延长两条直线，分析其是否存在相交的趋势，据此判断二者是否平行；②在其中一条直线上任意选多个点，过这一点向另一条直线作垂线，再用直尺测量两条直线之间垂线的长度，若长度均相等则证明两条直线平行，反之则不平行；③在某一条直线上任意取一点，过这条直线作垂线，并延伸到另一条直线，利用手中直尺、三角板的直角，对垂线与直线形成的角进行测量，若是直角则说明两条直线平行，反之则不平行.基于此，教师组织学生对三种验证方法进行对比，分析哪种方法更加简便、直接，从而得出最优方法，在实验中提高思维能力.

结 语

总的来说，在小学数学实验教学中，教师应采取多元化教学方式，营造良好的课堂学习氛围，以全面锻炼学生的数学学习能力.对于学生而言，只有经历不同的实验活动，才能真切感受到数学学习的魅力，实现综合素养的提升和发展.除此之外，教师在开展实验教学时，应结合教学主题灵活选择实验类型，助力学生高效理解概念、探究新知和验证定理，以此来提高课堂教学效率.

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