基于核心素养培养的数学自主实验教学策略

安徽省合肥市经开实验高刘小学 郑学兵

数学是一门抽象的自然学科，在小学阶段，学生直观思维比较发达，教师要科学利用实践展开教学调度，以提升学生自主学习能力。在自主实验教学设计中，教师要让学生自主猜想、自主设计、自主操作、自主总结数学实验，以促进学生学科核心素养的成长。数学实验资源极为丰富，教师要有创新意识，做好充分的教学调查，对数学概念进行解读，创设数学实验情境，为学生自主展开数学实验操作形成辅助。

一、解读概念，让学生自主设计

小学生思维比较活跃，这是难得的教学资源，需要加以科学利用。在数学自主实验教学中，教师要对学生学习基础、学科悟性等因素有充分把握，引导学生对数学概念进行深入解读，针对性投放一些数学实验，让学生自主设计实验程序，这对学生是一种考验和历练。小学生自主设计能力存在较大差距，教师要有到位指导的意识，根据学生自行设计情况，对其进行科学评估，以形成崭新的学习动机。数学概念是实验操作的基础和前提，唯有充分理解数学概念内容，找到数学应用规律，才能设计出可行的数学实验程序。

教师对数学概念的解读既要关注概念本身，根据概念内容在学生数学认知体系中所处位置进行科学演绎，提高学生概念理解的准确度，还要挖掘概念内涵特点，探寻其中蕴含的数学思想、数学方法等教学资源。例如，“梯形的面积计算公式”相关知识教学中，探究梯形的面积计算公式，建立在学生正确理解平行四边形的面积计算方法的基础上，需要学生将之前课时探究学习运用的图形转化数学思想方法迁移到本节课中。教师设计启发性的课堂导入设计，借助信息技术设备展示形状各不相同的梯形图形，引导学生从这些梯形的图形特点出发，思考与梯形较为相似的四边形有哪些，把学生探究学习思维集中到图形转化分析上。接着组织学生展开探究学习活动，为学生提供多组裁剪好的梯形卡片，要求学生自主设计图形转化方案，想办法把梯形转化成自己猜想的四边形。大部分学生经历多次的尝试和探索，都找到了把两个完全相同的梯形拼接成一个平行四边形的合理图形转化方法。

教师分析学生数学学习基础和方法掌握情况，围绕“梯形面积公式”概念知识的核心要点，探寻本课时运用到的主要数学思想方法，指导学生利用图形转化思想，自主设计探究学习方案，发挥学生探究学习的主观能动性。待学生得到较为全面的学习成果后，教师再切入课堂指导，启发学生围绕梯形的上底、下底、高三个图形要素，总结出正确的梯形面积计算公式，必然能够收到事半功倍的探究教学效果。

二、创设情境，让学生自主猜想

情境创设形式众多，教师要注意引导学生自觉进入实验环境，在直观感知体验中形成学科认知基础。学生实验能力基础存在差异性，教师针对性做出布设，适时引入实验内容，投放实验材料、展示实验内容、设计实验程序等，都可以对学生形成心理冲击。数学实验大多对操作条件要求不高，在生活条件下完全可以自主操作，教师从这个角度展开组织，让学生学会自主猜想，对实验现象和实验结果进行推演和展示，都能够激活学生数学实验猜想思维。情境创设能够带来感官冲击，教师要合理运用教辅手段，对自主实验教学形成有力支持。

教师根据课时教学的知识内容递进性，灵活选择教学情境的投放时机，能够更好地配合不同课堂环节的实际教学需求，保护学生数学学习思维的连贯性，提高学生数学课堂学习参与效度。教会学生如何正确分类三角形时，教师课堂导入环节要注重趣味性和开放性，不急于对学生分类三角形进行过多干预，通过投放图片素材创设教学情境，配合图片内容，让学生进入“三角形大世界”的数学领域中，鼓励学生做出各种三角形的分类猜想。学生此时的学习兴趣都被调动起来，积极举手表达自己的看法，虽然大部分回答都不是正确的分类方法，但已经收到让学生尽快进入数学学习状态的导入教学效果。教师紧接着切换图片内容，用图片中三角形表述的话引导学生思考不同三角形的边、角特点，用新的情境内容展开课堂实验学习活动，组织学生从不同三角形边、角的差异性展开思考，尝试用系统化的思维，完成三角形的分类实验探究。

整个课时教学过程中，教师两次运用情境教学手段，先以生动、开放的问题情境，在课堂导入环节牢牢抓住学生数学学习的注意力，强化学生课堂学习意识，同时激活学生自主猜想的积极思维，锻炼学生发散思维能力；随着课堂教学的深入展开，教师在新知演绎环节变化情境内容， 为学生明确探究学习的主要方向，引导学生进行第二次自主猜想，而这次的猜想思维指向性更强，能够让学生快速接近三角形分类的本质思考，实现对学生发散思维和系统思维的全面培养。

三、充分放权，让学生自主操作

自主实验带有自主性，教师要学会放权，让学生发挥主观能动性，在实验操作过程中有充分的自主权利，这样才能提升学习效率。数学实验内容繁多，如何体现自主性特征，教师要做好必要的设计和引导，以提升其操作品质。自主实验不是学生自己的实验操作，教师需要发挥一定的服务作用，给学生提供更多实验帮助，对实验操作过程进行必要的监控，都可能带来学习成效。教师也需要学会充分放权，凡事不可代替学生思考，需要给学生更多自主面对的机会，这样才能形成学习历练。

教师要以整体性思维审视数学课堂教学设计，把握好课堂教学的“度”，对学生自主学习能力范围的知识教学做好教学留白，充分放权给学生，对学生认知理解存在明显困难的内容，也要进行必要的思维干预，加强课堂教学指导。例如，关于“圆柱的侧面展开图”的小节教学中，小学生受圆柱可以滚动的图形特点影响，很难把圆柱的侧面展开图想象成长方形。教师做好必要的思维引导，借助实物演示、多媒体课件等教学载体，向学生展示圆柱侧面沿高展开后的形状，让学生清楚地认识到圆柱的侧面展开图是长方形。而之后的“圆柱底面周长与长方形的长的关系”“圆柱的高与长方形的宽的关系”等数学实验内容，教师进行留白设计，把这些实验项目交给学生自主完成。从学生实验学习的反馈情况来看，学生结合实验操作的切身体验，在自主思考和小组交流后，准确建立了圆柱底面周长、高与长方形长、宽的对应关系，顺利完成数学实验的主要学习任务。

教师对本课时涉及的数学实验进行细致分析，明确哪些实验内容是学生可以自主完成、哪些实验内容是超过学生实际能力的，通过对实验内容的精细化处理，在学生认知存在偏差误区的环节进行演示教学，再组织学生进行自主操作，充分尊重学生数学课堂学习的主体地位，很好地把握了数学实验教学中充分放权和思维干预的关系，切实提高了学生数学实验学习水平。

四、组织调度，让学生自主总结

自主实验需要完整的操作过程，学生自主操作也需要有一定的组织，教师要发挥必要的组织作用，为学生自主实验顺利执行创造条件。学生进入自主实验环节，需要对实验过程有构建和内化的意识，特别是对实验结论的处理，教师要及时做出干预启发，让学生学会实验总结，在实验认知梳理过程中形成学科能力。数学实验大多属于验证性实验，学生在具体归结时，需要掌握一定的方式方法，教师不妨在这些方面做出一些辅导，能够促进自主实验的顺利展开。

从具体直观的数学实验现象抽象出其中的数学规律、数学概念，对抽象思维和逻辑思维能力还不够成熟的小学生来说是有一定难度的。教师要善于在实验总结活动中，在学生数学知识生成的关键点上进行合理的引导。教学图形的旋转变化相关知识时，“旋转”的图形变化方式的概念理解难度有限，教师配合纸风车、风扇扇叶等生活素材演示，设计开展“图形旋转设计大赛”的实验学习活动，很快就能让学生清楚地理解“旋转”概念内容。课堂结束前的总结环节，有学生展示了正方形、长方形等图形旋转180°后的图形对比，提出“所有图形旋转180°后，都能与原图形构成轴对称图形”的错误说法，却得到了很多学生的认可。教师剖析学生认知错误成因，为学生展示了三角形、梯形等图形旋转180°的图形，用典型图形的对比分析，触发学生的深度思考，让学生认识到这种说法的片面性。

教师对整节课堂的把握和调控体现出较强的系统性，配合多元化的教学素材，组织学生开展数学实验活动，辅助学生建构“旋转”这一数学概念。正是在这些感性认知素材的辅助下，学生方才形成了更多的主动思考成果，联系之前学习的轴对称图形概念知识，提出了自己的独特看法。教师适当干预学生实验总结过程，利用典型图形的旋转变化，纠正学生的错误认知，引导学生走出认知误区，帮助学生准确、全面建构“旋转”的概念核心要点。

数学学科实验内容大多与学生生活有诸多契合，教师放手发动学生展开自主实验操作，不会存在更多障碍和困难，还能够成功调动学生自主学习意识，激活其学习思维。教师给予必要的学习引导，从实验设计、实验猜想、实验操作、实验归结等角度展开调度，给学生更多自主探索的机会，能够顺利启动学生学科思维，形成崭新的学科认知基础。