【实验教学】小学数学 | 核心素养导向下小学数学创新性实验教学的实施路径探析——以“三角形边的关系”教学为例

[摘要]本文对核心素养导向之下的数学创新性实验教学实施进行研究，旨在增强创新性实验教学模式的育人价值，为学生搭建素养导向、自主成长的创新性实验教学场域，确保数学教学可满足学生成长需求。本文简要分析了核心素养导向下的数学创新性实验教学要求，之后从锚定核心素养的教学目标、立足学情的创新性实验内容、优化创新性实验流程、完善创新性实验评价体系这四个角度入手，提出了切实可行的创新性实验教学实施路径，以期为落实核心素养培养要求、推进新课程改革提供有价值的参考。

[关键词]核心素养；小学数学；创新性实验教学模式；实施路径

小学数学是培养学生抽象思维、逻辑推理和创新能力的关键学科，核心素养培养侧重思维发展与逻辑培育。创新性实验教学强调学生的自主参与，要求教师选择契合教材的实验内容，设计开放度较高的实验活动，鼓励学生自主发现、自主探索与操作验证，促使学生在自主实验的过程中构建知识体系、发展核心素养]。因此，教师立足核心素养安排创新性实验教学，采取有效路径组织开展了一系列创新性实验活动，为学生搭建情境生动、层层递进的创新性实验支架，为学生提供学习保障。

核心素养导向下，小学数学创新性实验教学应遵循新课标理念，全面调整育人要求，具体如下。

第一，创新性实验活动要求转变，更凸显思维性与实践性。创新性实验教学兼具实践性、思维性与主体性特征。核心素养导向之下，创新性实验活动的实践性与思维性更强，要求教师能引导学生亲自动手参与实验，通过测量、搭建、验证等实验活动将抽象数学概念具体化。同时，教师设计的创新性实验活动必须触及数学本质，能引导学生经历观察、比较、分析、推理等思维过程。因此，教师要结合具体课程内容巧妙设计创新性实验活动形式，将抽象的数学知识转化为可操作的创新性实验，让学生在动手操作中充分理解知识、发展数学思维[2]。

第二，创新性实验具备情境真实性要求、思维进阶性要求。核心素养导向之下，教师组织创新性实验教学，应注重情境真实性、思维进阶性。一方面，教师创设创新性实验情境，要源于学生的真实生活，引导学生感受数学在生活中的应用；另一方面，教师安排实验任务应循序渐进，使学生思维从低阶向高阶发展。

数学创新性实验，是一种以提高小学生的数学核心素养和实践能力为目的的数学实验，学生主体参与贯穿始终。在数学创新性实验实施中，无论是实验器材的准备，还是实验的设计、猜想，或者是实验操作的过程、结论，都由学生落实，充分确立了学生的学习主体地位，促使学生真正沉下心来思考，做真的学问[3]。为了更直观地展示核心素养导向下数学创新性实验的实施，本文从数学创新性实验的目标、内容、流程、评价四个维度入手，提出切实可行的实施路径，具体如下。

(一)锚定核心素养，明确实验教学目标

核心素养导向下，数学教师组织创新性实验教学活动，首要工作就是明确教学目标，确保其与核心素养培育相契合。考虑到数学创新性实验特性，设计实验教学目标要超越单纯的学科知识、学科技能，而是着眼于学生的数学思想方法、关键能力、情感态度。这就需要教师深入分析教材内容，找到本节课所蕴含的核心素养要素，加强核心素养要素与数学创新性实验之间的关联，从而设计出可有效激活学生探究积极性，指向学生素养生成的数学创新性实验目标。

“三角形边的关系”是北师大版小学数学四年级的教学内容，在此之前学生已经理解了三角形的分类，对三角形有了一定的认识。本节课是一节探索课，重点让学生经历探索的过程，在探索中生发出新的思考。在以往的教学中，班级的大部分学生已提前知道“三角形任意两边之和大于第三边”这一结论，因此在课堂上习惯于从结论出发去“完美地呈现知识”，这不利于学生真正参与数学创新性实验，发现并且解决问题。于是，在设计数学创新性实验时，教师没有像书本上那样直接给出固定长度的三条线段，让学生进行实验验证，而是给学生提供了有不同长度和工具的实验箱，让学生自主选择。同时，教师聚焦核心素养，确定本次实验教学目标为：(1)在围三角形的过程中，探究并发现三角形三边之间的关系，理解三角形的“任意两边之和大于第三条边”，并能根据三边关系来判断指定长度的三条线段能否围成三角形。(2)通过猜一猜、围一围、想一想、说一说等活动，发展初步的几何直观和推理意识。(3)在活动中，激发学习兴趣，提高自主探究、合作交流的能力，感受数学实验的价值和数学的严谨性。

(二)立足学情特点，设计创新性实验内容

核心素养导向下，开展数学创新性实验必须立足学情选择合适的实验内容，确保实验符合学生的认知特点、知识基础，满足学生兴趣爱好与探索需求。在数学学习中，小学生思维以具体形象为主，逐步向抽象逻辑思维过渡，这一特点也决定了数学创新性实验内容应当具有趣味性、直观性和探究性。因此，建议教师从学生现实生活入手，开发与学生生活密切相关的数学创新性实验素材，设计可引发学生认知冲突的数学创新性实验内容，从而激发其探究欲望。

在“三角形边的关系”教学中，教师首先让学生回忆三角形的相关知识，帮助学生感知三角形的特征，为进一步研究三角形做好准备。在此基础上，教师直接抛出问题：是不是只要给你3条线段，就一定能围成一个三角形？引发学生进一步研究三角形三边关系的动机，促使学生投入到之后的数学实验中。

小组实验环节中，学生自主选择实验工具箱中的小棒、颜色扣条、绳子、橡皮筋和钉子板等实验工具进行实验研究，同时在实验记录单上及时记录想法。

(三)优化教学流程，落实实验教学实施

数学创新性实验的实施需要科学规范的流程，传统数学实验教学侧重结果，需要学生按照教师预设的步骤机械操作，导致其缺乏真正的思维参与。核心素养导向下，教师开展的创新性实验教学应以学生自主探究、实验操作的过程为主，强调学生的数学发现过程。因此，建议教师优化数学创新性实验教学流程，以问题为出发点，以自主探究为核心环节，以反思讨论为延伸环节。一个完整、科学的数学创新性实验教学流程，应当包括：(1)情境导入环节，由教师创设真实且有意义的数学情境，提出挑战性问题，激发学生的探究欲望；(2)猜想假设环节，教师鼓励学生根据已有经验提出猜想，培养学生的推理意识；(3)实验探究环节，由学生动手操作，各学生小组合作收集数据、观察实验，同时由教师适时提供指导；(4)分析归纳环节，各学生小组整理分析实验数据，发现规律、形成结论；(5)反思与应用拓展环节，教师引导学生反思实验过程，将所学知识应用于新方向。

在“三角形边的关系”教学中，学生经过小组合作实验探究，初步发现不是任意的三条线段都能组成一个三角形。基于这一认知基础，教师组织各小组开展展示、交流和对比活动；在交流分享过程中，教师需适时给予针对性指导和帮助，借助直观图示说明其中的道理，助力学生初步把握线段的长度是决定三条线段能否组成三角形的关键因素，为进一步研究和发现三角形三边关系提供经验支持。

交流分享后，教师继续抛出问题：怎样的三条线段一定能够围成一个三角形？引发学生对三条边之间关系的再研究，促使学生主动发现和表达规律。学生在整理、分析实验现象和数据的过程中，明确了三条线段“不能围成”三角形的内在原因。在反馈环节，教师引导学生对实验中的每一种情况进行具体分析，体会“能围成”和“不能围成”三角形的决定要素，同时借助几何画板的直观演示，突破“两边之和等于第三条边时不能围成三角形”的教学难点。