核心素养导向下小学数学实验的教学实践研究

摘要：本研究立足核心素养导向，针对小学数学实验教学中存在的抽象思维培养不足、实验层次单一等问题，提出情境化设计、分层递进、问题链驱动等五条实践策略。通过创设生活化实验情境、构建协作共同体、实施多元评价等路径，将数学抽象、逻辑推理等核心素养转化为可操作的实践活动。研究发现，策略实施显著提升了学生的建模能力、批判思维及合作交流水平，为小学数学实验教学改革提供了理论依据与实践范式。

关键词：核心素养；小学数学实验；教学策略

引言：随着《义务教育数学课程标准（2022 年版）》的深入推进，培养学生数学核心素养成为课堂教学的重要目标。小学数学实验作为联结具象操作与抽象思维的桥梁，在促进深度学习方面具有独特价值。然而，当前实验教学仍存在形式化操作、思维深度不足等问题：部分实验停留于知识验证层面，缺乏对数学本质的探究；实验设计未能充分考虑学生认知差异，难以满足不同层次学生的发展需求；评价体系侧重结果性评价，忽视核心素养的动态发展。针对这些问题，本研究提出五条教学策略，通过优化实验设计、创新实施路径，推动数学核心素养在课堂落地。

一、情境化实验设计，激活数学抽象与建模素养

数学抽象与建模素养是核心素养的重要组成部分，需要将数学知识与现实情境建立联系。通过情境化实验设计，能让学生在具象操作中感知数学本质，经历从具体到抽象的思维过程，逐步形成模型意识。教师应当基于学生生活经验创设实验情境，将数学概念转化为可操作的实践任务。例如在 “小数乘法” 教学中，可模拟超市购物场景，让学生通过计算商品价格总和理解小数乘法意义。教师需设计阶梯式任务，先引导学生用元角分单位进行换算操作，再过渡到竖式计算，最后总结算法模型。同时要注重引导学生用数学语言描述操作过程，对比不同计算方法的异同，帮助学生提炼数学本质。教师还应提供开放性实验材料，如不同面值的虚拟货币、商品价签等，鼓励学生自主设计购物清单并验证计算结果，培养灵活应用能力。在实验过程中，教师需关注学生的思维断点，通过追问 “为什么这样计算”“如何简化步骤” 等问题，推动学生从具体操作向抽象思维过渡[1]。

以五年级上册《位置》单元为例，教师创设 “布置班级图书角” 情境，要求学生用数对确定书架位置。实验分三步实施：第一步，学生用彩色便签标记自己理想的图书摆放位置，记录行与列的序号。第二步，小组合作绘制图书角平面示意图，讨论如何统一位置描述方法。第三步，通过 “你说我贴” 游戏，用数对指令在模拟书架上放置图书模型。在实验过程中，教师引导学生观察不同记录方式的优缺点，逐步抽象出 “先列后行” 的数对规则，并建立坐标模型。学生通过操作发现，数对（3,2）与（2,3）代表不同位置，深刻理解了有序数对的意义[2]。实验后，教师组织学生用数对描述教室座位、校园景点等实际场景，实现模型的迁移应用。

二、分层递进式实验，强化逻辑推理与直观想象

逻辑推理与直观想象是数学思维的核心能力，需要通过循序渐进的实验活动逐步培养。分层实验设计能满足不同认知水平学生的需求，通过操作、观察、推理的螺旋上升，帮助学生构建完整的知识体系。教师应当将实验目标分解为基础、进阶、拓展三个层次。在 “三角形分类” 教学中，基础层实验要求学生按角的大小分类，进阶层探索边的关系，拓展层设计三角形稳定性应用方案。教师需为每个层次提供差异化材料，如基础层使用量角器测量角度，进阶层提供不同长度吸管拼摆三角形，拓展层用硬纸条制作四边形和三角形支架对比稳定性[3]。在实验过程中，教师要引导学生通过观察现象提出猜想，再通过操作验证。例如在探究 “三角形内角和” 时，先让学生测量不同类型三角形内角并计算总和，发现都接近 180 度，再通过撕拼实验直观验证，最后用几何画板动态演示不同三角形的内角变化规律。教师需设计追问链引导学生深入思考，如 “为什么测量结果会有误差？”“撕拼法的理论依据是什么？”，帮助学生从合情推理过渡到演绎推理[4]。

以四年级下册《三角形》单元为例，教师设计 “三角形稳定性” 分层实验。基础层：提供三根长度固定的小棒，让学生拼摆三角形并观察形状是否改变；进阶层：用四根小棒拼摆四边形，尝试拉伸变形；拓展层：用三角形和四边形组合搭建桥梁模型，测试承重能力。实验中，学生通过操作发现三角形结构的稳定性特征，教师引导学生用 “三角形三条边长度确定则形状唯一” 的数学原理解释现象。在拓展环节，学生分组设计不同结构的桥梁，通过实验对比发现三角形框架占比越高的模型承重能力越强。教师进一步引导学生联系生活实例，如自行车架、屋顶结构等，深化对稳定性的理解。整个实验过程从具体操作到抽象原理，再到实际应用，有效培养了学生的直观想象和逻辑推理能力。

三、问题链驱动实验，培养批判性思维与创新意识

问题链驱动的实验能激发学生的探究欲望，通过连续追问引导学生主动思考，在解决问题过程中培养批判性思维和创新意识。教师需设计具有挑战性的问题序列，推动学生从表层认知深入本质探究。教师应当围绕实验主题设计递进式问题链，如 “是什么 — 为什么 — 怎么做 — 如何优化”。在 “平行四边形面积” 教学中，先通过数格子实验初步感知面积计算方法，再提出问题 “为什么底乘高可行？” 引导学生探究转化过程，接着追问 “如果底和高不是整数怎么办？”，最后鼓励设计不同形状平行四边形验证公式。教师需提供多样化实验材料，如可变形框架、方格纸、剪刀等，支持学生用割补、平移等方法自主探索[5]。在实验过程中，教师要保护学生的质疑精神，当学生提出 “邻边相乘是否正确” 时，引导通过反例验证，如拉伸平行四边形框架导致面积变化但邻边长度不变。教师还应创设开放问题情境，如 “如何利用平行四边形设计节水灌溉系统”，鼓励学生将数学知识与实际问题结合，提出创新性解决方案[6]。

以五年级上册《多边形的面积》单元为例，教师设计 “梯形面积计算” 问题链实验。问题 1：如何用已学的平行四边形面积公式推导梯形面积？学生尝试用两个完全相同的梯形拼成平行四边形，发现梯形面积是平行四边形面积的一半。问题 2：如果只有一个梯形怎么办？引导学生用割补法将梯形转化为三角形或平行四边形。问题 3：如果梯形的上底为 0，面积公式会怎样变化？学生通过操作发现此时梯形变为三角形，公式依然适用。问题 4：如何验证公式的普适性？学生分组测量不同梯形的上底、下底和高，计算面积并与数格子结果对比。在实验过程中，教师鼓励学生提出不同转化方法，如对角线分割法、中位线法等，通过对比分析各种方法的优缺点，培养批判性思维。实验后，学生用梯形面积公式解决 “梯田面积计算”“防洪堤横截面面积” 等实际问题，增强创新应用能力。

四、协作式实验共同体，提升数学表达与合作交流

数学表达与合作交流是核心素养的重要维度，协作式实验能促进学生思维共享与能力互补。通过角色分工和任务协作，学生在实验中学习倾听、质疑和反思，逐步形成结构化表达能力。教师应当构建异质分组的实验共同体，明确操作员、记录员、分析师、汇报员等角色分工。在 “认识钟表” 教学中，操作员负责拨动指针，记录员填写时间卡，分析师对比不同时刻指针位置，汇报员总结规律。教师需设计角色轮换机制，确保每个学生都能体验不同职责。实验过程中，教师要引导学生使用数学语言描述操作过程，如 “时针指向 8 和 9 之间，分针指向 6，是 8 时 30 分”。当小组出现意见分歧时，教师应组织全班讨论，引导学生用证据支持观点。例如在 “可能性” 实验中，当抛硬币结果出现偏差时，教师引导学生分析 “试验次数是否足够”“硬币是否均匀” 等因素。教师还应设计协作任务单，明确每个环节的合作要求，如 “讨论 3 分钟，记录 2 种以上不同结论”，培养团队协作能力[7]。

以二年级上册《认识时间》单元为例，教师组织 “时间小主人” 协作实验。四人小组分别承担钟表设计师、时间记录员、活动规划师和汇报讲解员角色。实验分阶段进行：第一阶段，设计师用硬纸板制作钟表模型，记录员填写整点、半点时间卡；第二阶段，规划师设计一天的活动时间表，操作员用钟表模型演示时间变化；第三阶段，讲解员用 “先... 然后... 最后...” 的句式描述活动流程。在实验过程中，学生发现 “9 时” 既可以表示上午也可以表示晚上，通过讨论明确了 12 时计时法与 24 时计时法的区别。教师组织跨组辩论 “小学生每天应该睡多长时间”，引导学生用数学语言表达时间分配方案。实验后，小组共同完成 “我的一天” 时间轴海报，图文并茂地展示合作成果，有效提升了数学表达与合作交流能力。

五、多元评价体系，动态追踪核心素养发展

科学的评价体系能全面反映学生核心素养发展水平。通过过程性与成果性评价相结合，量化与质性评价相补充，实现对学生思维过程和能力发展的动态追踪。教师应当设计包含 “实验操作、思维过程、合作表现、创新应用” 四个维度的评价量表。在 “认识人民币” 教学中，过程性评价关注学生是否正确进行货币换算操作，思维过程评价考察能否解释 “为什么 1 元 = 10 角”，合作表现评价观察小组分工是否合理，创新应用评价看能否设计合理的购物方案。教师需采用多样化评价工具，如实验记录单、思维可视化图谱、成长档案袋等。例如在 “统计” 单元，学生完成 “班级生日月份统计” 实验后，需提交统计图、数据分析报告和改进建议。教师还应建立学生自评与互评机制，通过 “实验收获卡”“优点放大镜” 等活动，引导学生反思学习过程。在评价反馈中，教师要针对学生的具体表现提出改进建议，如 “你的统计图色彩丰富，但可以增加百分比标注”。

以三年级下册《统计》单元为例，教师实施 “校园植物调查” 多元评价实验。过程性评价：观察学生能否正确使用测量工具记录植物高度、叶片数量等数据；思维过程评价：通过访谈了解学生如何确定分类标准（如按种类、按用途）；合作表现评价：根据小组分工记录和任务完成度评分；创新应用评价：看能否提出 “建立植物角”“制作科普手册” 等创意方案。实验结束后，学生提交包含数据统计表、条形统计图和分析报告的成长档案袋。教师采用 “星级评价 + 个性化评语” 方式反馈，如 “你设计的统计图清晰美观，数据分析有独特见解，建议尝试用折线统计图展示植物生长趋势”。通过持续跟踪评价，教师发现学生在 “数据解释” 维度进步显著，但 “创新应用” 能力仍需加强，为后续教学提供了改进依据。

结束语：本研究通过理论建构与实践验证，系统构建了核心素养导向下的小学数学实验教学策略体系。研究发现，情境化实验能有效激活学生的数学抽象能力，分层递进设计可促进逻辑推理与直观想象的协同发展，问题链驱动有助于培养批判性思维与创新意识。协作共同体的构建显著提升了学生的数学表达与合作能力，而多元评价体系为核心素养的动态追踪提供了可靠工具。未来研究可进一步探索跨学科实验设计、数字化实验资源开发等方向，持续深化小学数学实验教学改革，为培养具有创新精神与实践能力的新时代人才奠定坚实基础。

参考文献：

[1]刘建荣. 核心素养导向下小学数学问题解决教学实践探索[J]. 数学学习与研究, 2025, (01): 30-33.

[2]李锦明. 核心素养导向下的小学数学概念教学实践探究——以“正比例的意义”教学为例[J]. 新课程导学, 2024, (36): 63-66.

[3]韩福辉. 核心素养导向下的小学数学实验教学分析及其方式探索[J]. 小学生(中旬刊), 2024, (07): 55-57.

[4]叶圣诗. 核心素养导向下的小学数学单元整体教学实践研究[A] 中国陶行知研究会2023年学术年会论文集（八）[C]. 中国陶行知研究会, 中国陶行知研究会, 2023: 4.

[5]苏彩恋. 核心素养导向下的小学数学问题解决教学实践[J]. 名师在线, 2023, (07): 27-28.

[6]骆俊英. 核心素养导向下的小学数学问题解决教学实践[A] 广东省教师继续教育学会第六届教学研讨会论文集（五）[C]. 广东省教师继续教育学会, 广东省教师继续教育学会, 2023: 3.

[7]张焕焕. 核心素养导向下的小学数学结构化教学实践研究[J]. 求知导刊, 2022, (31): 44-46.