依靠科學(xué)現(xiàn)象推行數(shù)學(xué)概念教學(xué)新模式

〔摘" "要〕" 本文剖析科學(xué)現(xiàn)象與小學(xué)數(shù)學(xué)概念的關(guān)聯(lián)，以相關(guān)教育理論為基石，闡述科學(xué)現(xiàn)象在教學(xué)中直觀呈現(xiàn)概念、激發(fā)興趣與培養(yǎng)能力的作用機(jī)制。詳細(xì)探討新模式構(gòu)建要素，涵蓋情境營(yíng)造、活動(dòng)架構(gòu)與應(yīng)用深化。通過(guò)精選“聲音傳播與數(shù)學(xué)距離概念”等教學(xué)案例展示實(shí)踐過(guò)程，并從知識(shí)掌握、思維提升與學(xué)習(xí)態(tài)度變化多維度進(jìn)行成效評(píng)測(cè)。針對(duì)新模式推行中的師資短板與資源困境提出應(yīng)對(duì)策略，旨在為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)改革提供創(chuàng)新思路與實(shí)踐參考，提升教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生綜合素養(yǎng)。

〔關(guān)鍵詞〕" 科學(xué)現(xiàn)象；數(shù)學(xué)概念教學(xué)；新模式

〔中圖分類(lèi)號(hào)〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕" A" " " " 〔文章編號(hào)〕" 1674-6317" " （2025）20" " 0139-03

在當(dāng)今教育改革的浪潮中，國(guó)家高度重視中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)教育工作，相關(guān)政策文件如《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目錄（2023年版）》《教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn)》等相繼出臺(tái)。這些政策強(qiáng)調(diào)了跨學(xué)科教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)對(duì)學(xué)生素養(yǎng)提升的關(guān)鍵意義。小學(xué)數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)教育的重要基石，其概念教學(xué)面臨著創(chuàng)新與優(yōu)化的迫切需求。借助科學(xué)現(xiàn)象構(gòu)建教學(xué)新模式，恰能順應(yīng)政策導(dǎo)向，打破傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)的局限，將抽象概念與生動(dòng)的科學(xué)現(xiàn)象相融合，開(kāi)啟小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的嶄新局面，助力學(xué)生全面發(fā)展與教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

一、科學(xué)現(xiàn)象與數(shù)學(xué)概念的關(guān)聯(lián)

（一）理論溯源

教育心理學(xué)中的建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)生在已有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上主動(dòng)構(gòu)建新知識(shí)的過(guò)程。科學(xué)現(xiàn)象作為學(xué)生生活中可感知的素材，能為小學(xué)數(shù)學(xué)概念的建構(gòu)提供豐富的感性經(jīng)驗(yàn)。例如，學(xué)生在觀察物體的沉浮現(xiàn)象時(shí)，會(huì)運(yùn)用已有的生活認(rèn)知，而教師借此引入體積、密度等相關(guān)數(shù)學(xué)概念，引導(dǎo)學(xué)生從直觀感受逐步構(gòu)建抽象的數(shù)學(xué)理解，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)。

情境認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)知識(shí)與情境的相互依存性。小學(xué)數(shù)學(xué)概念往往較為抽象，科學(xué)現(xiàn)象所創(chuàng)設(shè)的情境，如四季更替與周期循環(huán)概念的聯(lián)系，讓學(xué)生在具體情境中體驗(yàn)數(shù)學(xué)概念的產(chǎn)生與應(yīng)用，使抽象概念具象化，促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的深度理解與遷移，為小學(xué)數(shù)學(xué)概念教學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基石，助力教學(xué)模式的創(chuàng)新與優(yōu)化。

（二）作用機(jī)制

科學(xué)現(xiàn)象在小學(xué)數(shù)學(xué)概念教學(xué)中具有多維度的作用機(jī)制。其一，以直觀具象化抽象。如在講解幾何圖形的對(duì)稱性時(shí)，展示蝴蝶翅膀、建筑倒影等對(duì)稱現(xiàn)象，學(xué)生能直觀地看到對(duì)稱軸兩側(cè)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而深刻理解對(duì)稱概念的內(nèi)涵與特征，降低抽象概念的理解難度。其二，激發(fā)學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。例如在介紹“可能性”概念時(shí)，通過(guò)抽獎(jiǎng)、拋硬幣等生活中的隨機(jī)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的好奇心與探索欲被充分調(diào)動(dòng)，主動(dòng)參與到對(duì)數(shù)學(xué)概率的探究中。其三，促進(jìn)思維與能力協(xié)同發(fā)展。在探究杠桿原理中的力臂與力的關(guān)系并聯(lián)系數(shù)學(xué)比例概念時(shí)，學(xué)生需觀察、分析、歸納，在這個(gè)過(guò)程中，邏輯思維、空間想象及數(shù)學(xué)建模等能力得到鍛煉與提升。科學(xué)現(xiàn)象猶如一把鑰匙，開(kāi)啟了小學(xué)數(shù)學(xué)概念教學(xué)的高效之門(mén)，有效推動(dòng)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的全面進(jìn)階。

二、數(shù)學(xué)概念教學(xué)新模式的構(gòu)建要素

（一）情境營(yíng)造

在情境營(yíng)造方面，教師可依據(jù)教學(xué)目標(biāo)與數(shù)學(xué)概念特性，精準(zhǔn)篩選科學(xué)現(xiàn)象資源。例如在教授人教版數(shù)學(xué)二年級(jí)下冊(cè)“圖形的平移與旋轉(zhuǎn)”時(shí)，引入生活中的電梯升降、風(fēng)扇葉片轉(zhuǎn)動(dòng)等現(xiàn)象，將學(xué)生置身于熟悉的動(dòng)態(tài)情境中，增強(qiáng)其直觀感受。通過(guò)多媒體展示天體運(yùn)行軌跡，如地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的橢圓路徑，引導(dǎo)學(xué)生觀察其中的曲線特征，順勢(shì)切入橢圓概念教學(xué)。教師還可組織實(shí)地觀察活動(dòng)，如帶領(lǐng)學(xué)生觀察校園內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)，從對(duì)稱與不對(duì)稱的布局中，引出對(duì)稱軸與對(duì)稱圖形的概念。這些情境營(yíng)造方式不僅能自然地引出數(shù)學(xué)概念，還能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官參與，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情與探究欲望，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概念筑牢基礎(chǔ)，使學(xué)生在科學(xué)現(xiàn)象與數(shù)學(xué)知識(shí)的交融中開(kāi)啟思維之旅。

（二）活動(dòng)架構(gòu)

以探究性為導(dǎo)向設(shè)計(jì)活動(dòng)，如“植物生長(zhǎng)中的數(shù)學(xué)奧秘”活動(dòng)，學(xué)生種植植物并定期測(cè)量高度，記錄數(shù)據(jù)繪制成折線圖，借此理解折線統(tǒng)計(jì)圖概念及植物生長(zhǎng)速率變化背后的數(shù)學(xué)規(guī)律。采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，如“環(huán)保小衛(wèi)士之水資源利用”，學(xué)生調(diào)研家庭用水情況，計(jì)算不同用途用水量及費(fèi)用比例，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)制定節(jié)水方案，在此過(guò)程中深化百分?jǐn)?shù)、比例等概念理解并增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。組織競(jìng)賽式活動(dòng)，如“科學(xué)現(xiàn)象中的數(shù)學(xué)挑戰(zhàn)”，給出如“滑輪組省力原理與力的比例關(guān)系”等現(xiàn)象，學(xué)生通過(guò)計(jì)算、推理競(jìng)爭(zhēng)解答，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，提升數(shù)學(xué)思維與應(yīng)用能力，多類(lèi)型活動(dòng)協(xié)同構(gòu)建高效教學(xué)互動(dòng)架構(gòu)。

（三）應(yīng)用深化

在學(xué)生初步掌握基于科學(xué)現(xiàn)象構(gòu)建的數(shù)學(xué)概念后，教師應(yīng)引導(dǎo)其深化應(yīng)用。一方面，開(kāi)展實(shí)踐作業(yè)，例如讓學(xué)生運(yùn)用幾何知識(shí)測(cè)量并計(jì)算家中家具的表面積與體積，結(jié)合物體的質(zhì)量與密度科學(xué)概念，理解材料的物理特性與數(shù)學(xué)關(guān)系。另一方面，組織項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，如“設(shè)計(jì)校園綠色空間”，學(xué)生需綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)的面積計(jì)算、比例分配以及植物生長(zhǎng)所需光照、水分等科學(xué)知識(shí)，規(guī)劃校園花園的布局與植物種植方案。鼓勵(lì)學(xué)生參與科技制作活動(dòng)，如利用“杠桿原理”與數(shù)學(xué)比例關(guān)系制作簡(jiǎn)易小天平，在制作過(guò)程中精準(zhǔn)把握力臂與重量的數(shù)學(xué)計(jì)算，進(jìn)一步鞏固和拓展數(shù)學(xué)概念在科學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的能力與創(chuàng)新精神，使數(shù)學(xué)概念真正扎根于學(xué)生的知識(shí)體系并能靈活運(yùn)用到實(shí)際生活與科學(xué)探索中。

三、數(shù)學(xué)概念教學(xué)實(shí)踐案例展示

（一）案例精選

以“聲音的傳播與數(shù)學(xué)距離概念”教學(xué)為例。教師首先播放一段閃電與雷聲間隔不同時(shí)長(zhǎng)的視頻，引發(fā)學(xué)生對(duì)聲音傳播速度及距離關(guān)系的好奇。隨后，教師詳細(xì)講解聲音在空氣中的傳播速度約為340米/秒這一科學(xué)知識(shí)，并拿出簡(jiǎn)易的聲音傳播演示裝置，通過(guò)改變發(fā)聲源與接收端的距離，讓學(xué)生直觀感受聲音傳播所需時(shí)間的變化。

在這個(gè)過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生記錄不同距離下聲音傳播的時(shí)間數(shù)據(jù)，進(jìn)而引入數(shù)學(xué)中的距離公式：距離=速度×?xí)r間。學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改變聲音傳播的距離，測(cè)量時(shí)間并計(jì)算。例如，當(dāng)聲音傳播時(shí)間為2秒時(shí)，學(xué)生能依據(jù)公式算出聲音傳播的距離為680米。

接著，教師設(shè)置實(shí)際問(wèn)題情境，如已知閃電與雷聲間隔5秒，讓學(xué)生計(jì)算雷電發(fā)生處到觀測(cè)點(diǎn)的距離。學(xué)生運(yùn)用所學(xué)數(shù)學(xué)概念和科學(xué)知識(shí)進(jìn)行解答，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，深化對(duì)距離概念的理解，包括單位換算、公式的靈活運(yùn)用等。同時(shí)，教師鼓勵(lì)學(xué)生思考在不同介質(zhì)中聲音傳播速度變化時(shí)，距離計(jì)算會(huì)受到何種影響，進(jìn)一步拓展學(xué)生思維，提升其綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。整個(gè)教學(xué)案例通過(guò)聲音傳播這一科學(xué)現(xiàn)象，巧妙地構(gòu)建并深化了數(shù)學(xué)距離概念的教學(xué)，讓學(xué)生在實(shí)踐與探究中扎實(shí)掌握知識(shí)并提升素養(yǎng)。

（二）成效評(píng)測(cè)

對(duì)于“聲音的傳播與數(shù)學(xué)距離概念”教學(xué)案例，成效評(píng)測(cè)可從多維度展開(kāi)。知識(shí)掌握層面，通過(guò)課堂小測(cè)驗(yàn)，考查學(xué)生對(duì)距離公式的記憶、運(yùn)用以及不同情境下距離計(jì)算的準(zhǔn)確性，如給出聲音傳播速度和時(shí)間，讓學(xué)生計(jì)算距離，或已知距離和速度，求時(shí)間等題目，統(tǒng)計(jì)正確率以評(píng)估知識(shí)理解與應(yīng)用程度。

思維能力提升方面，布置開(kāi)放性作業(yè)，如讓學(xué)生設(shè)計(jì)一種測(cè)量遠(yuǎn)處建筑物距離的方法，要求運(yùn)用聲音傳播原理和數(shù)學(xué)知識(shí)，并闡述思路。觀察學(xué)生方案的創(chuàng)新性、邏輯性，判斷其思維的拓展與深化程度，是否能靈活遷移知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

學(xué)習(xí)態(tài)度變化可借由學(xué)生課堂參與度、主動(dòng)提問(wèn)次數(shù)、對(duì)后續(xù)相關(guān)拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容的興趣表現(xiàn)來(lái)評(píng)估。例如，統(tǒng)計(jì)學(xué)生在課堂討論聲音傳播與距離關(guān)系時(shí)的發(fā)言頻次和質(zhì)量，觀察課后是否主動(dòng)查閱資料探究聲音在其他介質(zhì)中傳播的數(shù)學(xué)奧秘。還可對(duì)比教學(xué)前后學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的熱情程度，如通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查了解學(xué)生對(duì)這種借助科學(xué)現(xiàn)象的教學(xué)方式的喜愛(ài)度與學(xué)習(xí)意愿的改變，綜合多方面全面評(píng)測(cè)教學(xué)成效。

四、依靠科學(xué)現(xiàn)象推行數(shù)學(xué)概念新模式的難點(diǎn)與對(duì)策

（一）師資短板與補(bǔ)齊

新模式推行面臨教師跨學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備不足與教學(xué)方法創(chuàng)新難的困境。許多小學(xué)數(shù)學(xué)教師科學(xué)知識(shí)體系有限，對(duì)如量子物理、基因工程等前沿科學(xué)了解甚少，難以篩選適配數(shù)學(xué)概念教學(xué)的科學(xué)現(xiàn)象。且傳統(tǒng)教學(xué)思維固化，缺乏融合科學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

為補(bǔ)齊短板，學(xué)校應(yīng)開(kāi)設(shè)系統(tǒng)的跨學(xué)科培訓(xùn)課程，邀請(qǐng)科學(xué)教育專(zhuān)家講學(xué)，拓寬教師科學(xué)視野，如組織“科學(xué)前沿與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)”專(zhuān)題培訓(xùn)，加深教師對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解。鼓勵(lì)教師參與跨學(xué)科教研活動(dòng)，與科學(xué)教師交流合作，共同設(shè)計(jì)教學(xué)方案，在實(shí)踐中提升創(chuàng)新能力。建立教師學(xué)習(xí)共同體，通過(guò)線上線下研討、觀摩示范教學(xué)等，促進(jìn)教師分享經(jīng)驗(yàn)、互相學(xué)習(xí)，逐步提升教師跨學(xué)科教學(xué)素養(yǎng)，適應(yīng)新模式要求。

（二）資源困境與突圍

當(dāng)前，教學(xué)資源匱乏是新模式推進(jìn)的一大阻礙。一方面，小學(xué)數(shù)學(xué)教材中科學(xué)現(xiàn)象與數(shù)學(xué)概念的融合案例有限，且缺乏系統(tǒng)性。另一方面，適合小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材、多媒體素材等資源獲取渠道較窄，教師難以獲取高質(zhì)量資源用于課堂教學(xué)。

要突破資源困境，需整合多方面資源。教師可深度挖掘教材，對(duì)現(xiàn)有科學(xué)現(xiàn)象與數(shù)學(xué)概念結(jié)合的內(nèi)容進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)與拓展。同時(shí)，學(xué)校應(yīng)加大資源建設(shè)投入，購(gòu)買(mǎi)與數(shù)學(xué)概念相關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，如光學(xué)透鏡、簡(jiǎn)單電路組件等。此外，充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，搜集免費(fèi)的科學(xué)動(dòng)畫(huà)、科普視頻等多媒體資源，并建立校內(nèi)資源共享平臺(tái)，鼓勵(lì)教師上傳和下載優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，為新模式的順利開(kāi)展提供有力保障。

本文圍繞借助科學(xué)現(xiàn)象推行數(shù)學(xué)概念教學(xué)新模式展開(kāi)深入探索，具有多方面重要意義與價(jià)值。通過(guò)深入挖掘科學(xué)現(xiàn)象與小學(xué)數(shù)學(xué)概念的內(nèi)在聯(lián)系，以理論為基、實(shí)踐為要，構(gòu)建起系統(tǒng)的教學(xué)模式。從情境營(yíng)造的巧妙引入，到活動(dòng)架構(gòu)的多元設(shè)計(jì)，再到應(yīng)用深化的有效拓展，全方位展示了新模式的實(shí)踐路徑。教學(xué)案例與成效評(píng)測(cè)為其可行性與有效性提供了有力支撐。盡管在師資與資源方面存在挑戰(zhàn)，但相應(yīng)策略為后續(xù)發(fā)展指明方向。此新模式不僅為小學(xué)數(shù)學(xué)概念教學(xué)提供創(chuàng)新范例，更有望推動(dòng)教育工作者對(duì)跨學(xué)科教學(xué)的重視與實(shí)踐，助力培養(yǎng)具有綜合素養(yǎng)、能適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型人才，在小學(xué)數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中留下深刻印記并發(fā)揮積極引領(lǐng)作用。

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