基于核心素養(yǎng)的初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與優(yōu)化策略研究

【摘要】隨著全球化和信息化的發(fā)展，教育體系面臨重大轉(zhuǎn)型.在數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域，教育的核心已從知識(shí)傳授轉(zhuǎn)向能力培養(yǎng).本文通過(guò)分析當(dāng)前初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，提出一系列優(yōu)化策略，包括整合STEM教育理念、推廣探究式和合作學(xué)習(xí)模式、定期進(jìn)行教師專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)，以及構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系等，旨在全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)；課程設(shè)計(jì)

1 引言

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出，數(shù)學(xué)教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)，以滿足21世紀(jì)的復(fù)雜需求.數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科，其在新課程體系下的地位愈加凸顯，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重被顯著提升.初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，作為實(shí)現(xiàn)這一教育轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵途徑，需要通過(guò)系統(tǒng)的研究和創(chuàng)新實(shí)踐來(lái)不斷優(yōu)化.當(dāng)前，初中數(shù)學(xué)教育面臨諸多挑戰(zhàn)，如教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生實(shí)際需求的脫節(jié)、教學(xué)方法的傳統(tǒng)化等，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).優(yōu)化初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，意在通過(guò)更加符合現(xiàn)代教育理念的教學(xué)策略，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效果，同時(shí)更全面地培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力、批判性思維和創(chuàng)新能力.對(duì)初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，將直接影響學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)效果，對(duì)于推動(dòng)教育現(xiàn)代化具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值.

2 現(xiàn)狀分析

2.1 課程方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施問(wèn)題

在教學(xué)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施方面，大部分學(xué)校的教學(xué)計(jì)劃未能與教育部推薦的最新教學(xué)理念及標(biāo)準(zhǔn)相匹配.具體來(lái)看，教師對(duì)于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的理解往往比較片面，未能全面把握實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深層次價(jià)值，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)操作的執(zhí)行中呈現(xiàn)出方法單一和內(nèi)容過(guò)時(shí)的問(wèn)題.此外，教師在實(shí)施過(guò)程中往往缺乏必要的實(shí)驗(yàn)工具和技術(shù)支持，這不僅影響了教學(xué)的質(zhì)量，也限制了教學(xué)方法的創(chuàng)新.

2.2 教學(xué)資源和支持的不足

資源配置在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中扮演關(guān)鍵角色，當(dāng)前很多學(xué)校在硬件設(shè)施和軟件支持上存在明顯短缺.缺少現(xiàn)代化的教學(xué)工具和科技設(shè)備使得教師難以采用新穎的教學(xué)方式，如模擬實(shí)驗(yàn)和虛擬現(xiàn)實(shí)等高互動(dòng)性教學(xué)方法.此外，教師的專業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)有限，缺乏系統(tǒng)的在職培訓(xùn)和實(shí)踐指導(dǎo)，進(jìn)一步加劇了教學(xué)方法的保守性和教學(xué)內(nèi)容的過(guò)時(shí)問(wèn)題.

2.3 課程管理與評(píng)價(jià)機(jī)制的挑戰(zhàn)

從課程管理的角度來(lái)看，很多學(xué)校在推動(dòng)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革時(shí)缺乏有效的協(xié)調(diào)和推動(dòng)力.管理層往往未能建立有效的溝通和協(xié)作機(jī)制，導(dǎo)致教學(xué)改革難以持續(xù)有效推進(jìn).同時(shí)，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)機(jī)制不完善，未能形成對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力、創(chuàng)新能力及自我效能感的有效促進(jìn)，這在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)科的興趣.

3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)遵循三個(gè)核心原則：核心素養(yǎng)導(dǎo)向、學(xué)生中心和實(shí)踐探究.這些原則不僅符合現(xiàn)代教育理念，也反映了教育部對(duì)于新課程標(biāo)準(zhǔn)的期待，旨在全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和核心素養(yǎng).

3.1 核心素養(yǎng)導(dǎo)向

教學(xué)設(shè)計(jì)需聚焦于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括數(shù)學(xué)思維、問(wèn)題解決能力及其在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用能力.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)深入整合數(shù)學(xué)知識(shí)與學(xué)生日常生活，使學(xué)生能夠通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)理解數(shù)學(xué)概念的價(jià)值和用途.例如，可以設(shè)計(jì)與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)或環(huán)境相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作來(lái)找到解決方案，如分析地方水資源的利用效率或評(píng)估社區(qū)的能源消耗模式.通過(guò)這種方式，數(shù)學(xué)不再是抽象的概念，而是成為學(xué)生解決問(wèn)題的工具.

3.2 學(xué)生中心

學(xué)生中心的教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與和對(duì)個(gè)體差異的尊重.教學(xué)內(nèi)容和活動(dòng)應(yīng)圍繞學(xué)生的興趣、需求和發(fā)展水平進(jìn)行調(diào)整，確保每位學(xué)生都能在其能力范圍內(nèi)得到挑戰(zhàn)和成長(zhǎng).遵循這一原則，教師需要設(shè)計(jì)不同難度級(jí)別的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，允許學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇課題，同時(shí)提供個(gè)性化的指導(dǎo)和反饋.此外，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)展示和討論自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)增強(qiáng)交流與批判性思考能力.

3.3 實(shí)踐探究

實(shí)踐探究原則要求教學(xué)活動(dòng)能夠促進(jìn)學(xué)生的實(shí)際操作和科學(xué)探究能力.在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)收集和分析等方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索數(shù)學(xué)規(guī)律和原理.例如，利用統(tǒng)計(jì)軟件幫助學(xué)生處理真實(shí)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)并提出假設(shè)，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這些假設(shè).通過(guò)這些活動(dòng)，學(xué)生不僅能學(xué)到數(shù)學(xué)知識(shí)，還能學(xué)習(xí)如何科學(xué)地提出問(wèn)題和解決問(wèn)題.

將這三大原則融入教學(xué)設(shè)計(jì)中，不僅可以增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)性和有效性，還可以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，使他們具備21世紀(jì)所需的關(guān)鍵能力.教育者應(yīng)根據(jù)這些原則反思和調(diào)整教學(xué)策略，不斷優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，以滿足教育改革的要求.

4 具體優(yōu)化策略

為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，并有效提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，本研究提出了以下具體的優(yōu)化策略，旨在通過(guò)內(nèi)容更新、方法創(chuàng)新、師資培訓(xùn)和評(píng)估與反饋，全面改進(jìn)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué).

4.1 內(nèi)容更新：整合STEM教育理念

在當(dāng)代教育改革的背景下，針對(duì)初中數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的更新成為提升教育質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán).特別是整合STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）教育理念，可以顯著提升數(shù)學(xué)教學(xué)與現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)聯(lián)性，從而更有效地培養(yǎng)學(xué)生的綜合問(wèn)題解決能力.當(dāng)前的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往側(cè)重于傳統(tǒng)的理論和計(jì)算方法，而實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域及跨學(xué)科整合較為缺乏.為此，引入與科技和工程相關(guān)的實(shí)際項(xiàng)目，如橋梁建設(shè)模擬，不僅能讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和成本效益分析，還能讓他們考慮環(huán)境影響和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性.這種基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)任務(wù)，能夠有效地將抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)與學(xué)生的生活實(shí)際及未來(lái)的職業(yè)需求相聯(lián)系.

例如 在一個(gè)關(guān)于橋梁建設(shè)的跨學(xué)科項(xiàng)目中，學(xué)生可以通過(guò)計(jì)算橋梁各部分承重力與材料強(qiáng)度，學(xué)習(xí)如何選擇合適的材料，并評(píng)估整體設(shè)計(jì)的環(huán)境影響.此外，項(xiàng)目可以設(shè)計(jì)模擬軟件的應(yīng)用，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中測(cè)試和修改他們的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)性和趣味性.通過(guò)這樣的實(shí)踐和項(xiàng)目基礎(chǔ)任務(wù)，不僅可以增強(qiáng)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的相關(guān)性和動(dòng)機(jī)，還可以幫助學(xué)生發(fā)展批判性思維和創(chuàng)新能力，為他們將來(lái)解決復(fù)雜的、跨學(xué)科的問(wèn)題奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).因此，當(dāng)前和未來(lái)的教學(xué)內(nèi)容更新應(yīng)重視這種跨學(xué)科的整合，使數(shù)學(xué)教育更加符合現(xiàn)代社會(huì)的需求.這種教學(xué)模式的推廣將為學(xué)生的全面發(fā)展提供更廣闊的視野和更實(shí)用的技能.

4.2 方法創(chuàng)新：推廣探究式和合作學(xué)習(xí)模式

為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前初中數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的靜態(tài)和被動(dòng)學(xué)習(xí)問(wèn)題，本文建議通過(guò)引入探究式學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)模式，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)革新教學(xué)方法.這些教學(xué)模式能夠有效提升學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)互動(dòng)性，并促進(jìn)學(xué)生的批判性思維與創(chuàng)新能力的發(fā)展.探究式學(xué)習(xí)模式強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生通過(guò)問(wèn)題解決的過(guò)程主動(dòng)獲取知識(shí)，這一點(diǎn)在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中尤為重要.

例如 教師可以設(shè)計(jì)一系列以實(shí)際問(wèn)題為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)挑戰(zhàn)，如環(huán)境數(shù)據(jù)分析或市場(chǎng)預(yù)測(cè)模型，要求學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中自主尋找解決方案.此外，通過(guò)運(yùn)用信息技術(shù)如虛擬實(shí)驗(yàn)室和在線數(shù)據(jù)分析工具，學(xué)生可以在模擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)反饋，這不僅增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性，還提高了教學(xué)的效率和實(shí)用性.

合作學(xué)習(xí)模式則側(cè)重于通過(guò)小組合作來(lái)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，這種模式鼓勵(lì)學(xué)生之間的交流和協(xié)作，有助于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)交往能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神.在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生可以分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、共同收集和分析數(shù)據(jù)，然后集體討論結(jié)果和解決方案.這種互動(dòng)促進(jìn)了對(duì)知識(shí)的深入理解，并激發(fā)了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)科的興趣.

結(jié)合探究式和合作學(xué)習(xí)，利用信息技術(shù)手段，如在線協(xié)作平臺(tái)，可以有效地打破傳統(tǒng)教室的空間限制，讓學(xué)生在任何地點(diǎn)都能參與到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中來(lái).通過(guò)這些創(chuàng)新方法，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)將不再是簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授，而是成為一個(gè)互動(dòng)性強(qiáng)、富有探索性和合作性的學(xué)習(xí)過(guò)程.

4.3 師資培訓(xùn)：定期進(jìn)行專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)

在當(dāng)前教育改革的背景下，對(duì)初中數(shù)學(xué)教師進(jìn)行定期的專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)是提升教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵.教師培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)涵蓋核心素養(yǎng)的內(nèi)涵、現(xiàn)代數(shù)學(xué)教學(xué)法、STEM教育理念及信息技術(shù)的應(yīng)用，以更新教師的教學(xué)方法和內(nèi)容，增強(qiáng)其對(duì)教學(xué)改革的認(rèn)同和執(zhí)行力.教師的專業(yè)發(fā)展不僅要關(guān)注知識(shí)和技能的提升，也需要加深教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理解和認(rèn)識(shí).前文中提到，教師對(duì)于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的理解往往較為片面，課程意識(shí)不足，這表明專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)中需要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視，通過(guò)模擬教學(xué)和案例研究的方式，使教師能夠更好地在課堂上整合科學(xué)和工程問(wèn)題，解決實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)使用技術(shù)工具來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和參與度.此外，建立一個(gè)多元化的評(píng)價(jià)體系也是教師專業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方面.通過(guò)形成性評(píng)價(jià)，教師可以及時(shí)獲得關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展的反饋，調(diào)整教學(xué)策略以適應(yīng)學(xué)生的個(gè)別需求.同時(shí)，教師自我評(píng)估的過(guò)程也是個(gè)人專業(yè)成長(zhǎng)的重要部分，這有助于教師不斷改進(jìn)教學(xué)方法和內(nèi)容.總結(jié)來(lái)說(shuō)，對(duì)教師進(jìn)行定期的專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)，不僅能夠更新他們的教學(xué)方法和內(nèi)容，還能增強(qiáng)他們對(duì)教學(xué)改革的認(rèn)同和執(zhí)行力，從而有效提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)成果.

4.4 評(píng)估與反饋：構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系

在當(dāng)前教育改革的背景下，建立一個(gè)全面且多元的評(píng)價(jià)體系對(duì)于監(jiān)控教學(xué)效果和及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略至關(guān)重要.這一體系不僅包括學(xué)生的學(xué)習(xí)成果、教學(xué)過(guò)程的觀察，還應(yīng)包括教師的自我評(píng)估，從而全方位地反映教學(xué)的多個(gè)層面.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的評(píng)價(jià)體系應(yīng)涵蓋三個(gè)主要方面：課程表現(xiàn)評(píng)價(jià)、課程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和課程效果評(píng)價(jià).課程表現(xiàn)評(píng)價(jià)主要關(guān)注學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的參與度和行為表現(xiàn)；課程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)則著重于教師的課程設(shè)計(jì)能力，包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的豐富性和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性；課程效果評(píng)價(jià)則側(cè)重于評(píng)估學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解和掌握程度.

例如 在形成性評(píng)價(jià)中，教師可以通過(guò)觀察和記錄學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中的表現(xiàn)來(lái)及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展和面臨的挑戰(zhàn)，從而適時(shí)調(diào)整教學(xué)策略以滿足學(xué)生的個(gè)別需求.此外，學(xué)生的反饋也是評(píng)價(jià)體系的重要組成部分，學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方法的反饋可以幫助教師進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì).此評(píng)價(jià)體系的建立和實(shí)施，將有助于教育者深入了解教學(xué)活動(dòng)的有效性，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法和內(nèi)容的持續(xù)改進(jìn)，確保教學(xué)活動(dòng)能夠有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展.通過(guò)這種多元化和全面的評(píng)價(jià)方式，教師和學(xué)校能更好地響應(yīng)教育改革的要求，提高教育質(zhì)量.

5 結(jié)語(yǔ)

總之，初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)的關(guān)鍵途徑，其改革與優(yōu)化是推動(dòng)教育現(xiàn)代化的必然要求.實(shí)施整合STEM教育理念、推廣探究式和合作學(xué)習(xí)模式、進(jìn)行定期教師專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)以及構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系等策略，將有助于全面提升學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)，使他們具備解決復(fù)雜問(wèn)題的能力.教育者應(yīng)根據(jù)這些優(yōu)化策略不斷反思和調(diào)整教學(xué)方法，以確保每一項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)都能有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展.

【本文系馬鞍山市教育科學(xué)研究2023年度立項(xiàng)課題“基于核心素養(yǎng)的初中數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”（課題編號(hào)：MJG23022）的階段成果】

參考文獻(xiàn)：

［1］高明金.核心素養(yǎng)理念下的初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐探索［J］.文理導(dǎo)航（中旬），2024（05）：85-87.

［2］宋朝朝.核心素養(yǎng)下的初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐與思考［J］.讀寫算，2024（09）：74-76.

［3］盧云.基于核心素養(yǎng)的初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)藝術(shù)探析——評(píng)《中學(xué)數(shù)學(xué)名師教學(xué)藝術(shù)（第二版）》［J］.教育理論與實(shí)踐，2023，43（35）：65.

［4］張佳梅.初中數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的落實(shí)［N］.山西科技報(bào)，2023-06-20（A06）.

［5］陳超.基于核心素養(yǎng)的初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)策略研究［J］.理科愛好者，2023（01）：16-18.