【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傳授轉(zhuǎn)向能力培養(yǎng).本文通過分析當(dāng)前初中數(shù)學(xué)實驗教學(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)建多元化評價體系等，旨在全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗和數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；數(shù)學(xué)實驗；課程設(shè)計

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，尤其是實驗教學(xué)的比重被顯著提升.初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)，作為實現(xiàn)這一教育轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵途徑，需要通過系統(tǒng)的研究和創(chuàng)新實踐來不斷優(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)生實際需求的脫節(jié)、教學(xué)方法的傳統(tǒng)化等，這些問題嚴(yán)重制約了對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).優(yōu)化初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，意在通過更加符合現(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，同時更全面地培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、批判性思維和創(chuàng)新能力.對初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究和設(shè)計，將直接影響學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)效果，對于推動教育現(xiàn)代化具有重要的理論和實踐價值.

2 現(xiàn)狀分析

2.1 課程方案的設(shè)計和實施問題

在教學(xué)方案的設(shè)計與實施方面，大部分學(xué)校的教學(xué)計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.具體來看，教師對于數(shù)學(xué)實驗的理解往往比較片面，未能全面把握實驗教學(xué)的深層次價值，導(dǎo)致在實驗操作的執(zhí)行中呈現(xiàn)出方法單一和內(nèi)容過時的問題.此外，教師在實施過程中往往缺乏必要的實驗工具和技術(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)實驗教學(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，如模擬實驗和虛擬現(xiàn)實等高互動性教學(xué)方法.此外，教師的專業(yè)發(fā)展機(jī)會有限，缺乏系統(tǒng)的在職培訓(xùn)和實踐指導(dǎo)，進(jìn)一步加劇了教學(xué)方法的保守性和教學(xué)內(nèi)容的過時問題.

2.3 課程管理與評價機(jī)制的挑戰(zhàn)

從課程管理的角度來看，很多學(xué)校在推動數(shù)學(xué)實驗教學(xué)改革時缺乏有效的協(xié)調(diào)和推動力.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，數(shù)學(xué)實驗的評價機(jī)制不完善，未能形成對學(xué)生學(xué)習(xí)動力、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)成效和對數(shù)學(xué)學(xué)科的興趣.

3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計原則

在設(shè)計初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)遵循三個核心原則：核心素養(yǎng)導(dǎo)向、學(xué)生中心和實踐探究.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)體驗和核心素養(yǎng).

3.1 核心素養(yǎng)導(dǎo)向

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

3.2 學(xué)生中心

學(xué)生中心的教學(xué)設(shè)計強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動參與和對個體差異的尊重.教學(xué)內(nèi)容和活動應(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.遵循這一原則，教師需要設(shè)計不同難度級別的實驗項目，允許學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇課題，同時提供個性化的指導(dǎo)和反饋.此外，鼓勵學(xué)生通過展示和討論自己的實驗結(jié)果來增強(qiáng)交流與批判性思考能力.

3.3 實踐探究

實踐探究原則要求教學(xué)活動能夠促進(jìn)學(xué)生的實際操作和科學(xué)探究能力.在數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，應(yīng)通過實驗、數(shù)據(jù)收集和分析等方法，引導(dǎo)學(xué)生主動探索數(shù)學(xué)規(guī)律和原理.例如，利用統(tǒng)計軟件幫助學(xué)生處理真實數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)并提出假設(shè)，然后通過實驗來驗證這些假設(shè).通過這些活動，學(xué)生不僅能學(xué)到數(shù)學(xué)知識，還能學(xué)習(xí)如何科學(xué)地提出問題和解決問題.

將這三大原則融入教學(xué)設(shè)計中，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)過程，以滿足教育改革的要求.

4 具體優(yōu)化策略

為了應(yīng)對當(dāng)前初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，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，旨在通過內(nèi)容更新、方法創(chuàng)新、師資培訓(xùn)和評估與反饋，全面改進(jìn)數(shù)學(xué)實驗教學(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)實世界的關(guān)聯(lián)性，從而更有效地培養(yǎng)學(xué)生的綜合問題解決能力.當(dāng)前的數(shù)學(xué)實驗教學(xué)往往側(cè)重于傳統(tǒng)的理論和計算方法，而實際應(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)的實際項目，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)實現(xiàn)的可行性.這種基于項目的學(xué)習(xí)任務(wù)，能夠有效地將抽象的數(shù)學(xué)知識與學(xué)生的生活實際及未來的職業(yè)需求相聯(lián)系.

例如 在一個關(guān)于橋梁建設(shè)的跨學(xué)科項目中，學(xué)生可以通過計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，并評估整體設(shè)計的環(huán)境影響.此外，項目可以設(shè)計模擬軟件的應(yīng)用，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中測試和修改他們的設(shè)計，增強(qiáng)實驗的互動性和趣味性.通過這樣的實踐和項目基礎(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，為他們將來解決復(fù)雜的、跨學(xué)科的問題奠定堅實的基礎(chǔ).因此，當(dāng)前和未來的教學(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)對當(dāng)前初中數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的靜態(tài)和被動學(xué)習(xí)問題，本文建議通過引入探究式學(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)生的主動學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)互動性，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)生通過問題解決的過程主動獲取知識，這一點(diǎn)在數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中尤為重要.

例如 教師可以設(shè)計一系列以實際問題為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)挑戰(zhàn)，如環(huán)境數(shù)據(jù)分析或市場預(yù)測模型，要求學(xué)生在完成任務(wù)的過程中自主尋找解決方案.此外，通過運(yùn)用信息技術(shù)如虛擬實驗室和在線數(shù)據(jù)分析工具，學(xué)生可以在模擬環(huán)境中進(jìn)行實驗，實時獲取數(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)的效率和實用性.

合作學(xué)習(xí)模式則側(cè)重于通過小組合作來完成學(xué)習(xí)任務(wù)，這種模式鼓勵學(xué)生之間的交流和協(xié)作，有助于培養(yǎng)學(xué)生的社會交往能力和團(tuán)隊協(xié)作精神.在數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生可以分組設(shè)計實驗、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.這種互動促進(jìn)了對知識的深入理解，并激發(fā)了學(xué)生對數(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，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.通過這些創(chuàng)新方法，數(shù)學(xué)實驗教學(xué)將不再是簡單的知識傳授，而是成為一個互動性強(qiáng)、富有探索性和合作性的學(xué)習(xí)過程.

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)注知識和技能的提升，也需要加深教師對實驗教學(xué)的理解和認(rèn)識.前文中提到，教師對于數(shù)學(xué)實驗課的理解往往較為片面，課程意識不足，這表明專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)中需要加強(qiáng)對實驗教學(xué)的重視，通過模擬教學(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)和工程問題，解決實際問題，同時使用技術(shù)工具來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)和參與度.此外，建立一個多元化的評價體系也是教師專業(yè)發(fā)展的一個重要方面.通過形成性評價，教師可以及時獲得關(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)生的個別需求.同時，教師自我評估的過程也是個人專業(yè)成長的重要部分，這有助于教師不斷改進(jìn)教學(xué)方法和內(nèi)容.總結(jié)來說，對教師進(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 評估與反饋：構(gòu)建多元化評價體系

在當(dāng)前教育改革的背景下，建立一個全面且多元的評價體系對于監(jiān)控教學(xué)效果和及時調(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)過程的觀察，還應(yīng)包括教師的自我評估，從而全方位地反映教學(xué)的多個層面.數(shù)學(xué)實驗課程的評價體系應(yīng)涵蓋三個主要方面：課程表現(xiàn)評價、課程設(shè)計評價和課程效果評價.課程表現(xiàn)評價主要關(guān)注學(xué)生在實驗過程中的參與度和行為表現(xiàn)；課程設(shè)計評價則著重于教師的課程設(shè)計能力，包括實驗內(nèi)容的豐富性和實驗設(shè)計的合理性；課程效果評價則側(cè)重于評估學(xué)生對數(shù)學(xué)實驗內(nèi)容的理解和掌握程度.

例如 在形成性評價中，教師可以通過觀察和記錄學(xué)生在實驗課程中的表現(xiàn)來及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展和面臨的挑戰(zhàn)，從而適時調(diào)整教學(xué)策略以滿足學(xué)生的個別需求.此外，學(xué)生的反饋也是評價體系的重要組成部分，學(xué)生對教學(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.此評價體系的建立和實施，將有助于教育者深入了解教學(xué)活動的有效性，從而實現(xiàn)教學(xué)方法和內(nèi)容的持續(xù)改進(jìn)，確保教學(xué)活動能夠有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展.通過這種多元化和全面的評價方式，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

總之，初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)作為實現(xiàn)教育目標(biāo)的關(guān)鍵途徑，其改革與優(yōu)化是推動教育現(xiàn)代化的必然要求.實施整合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)建多元化評價體系等策略，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，以確保每一項教學(xué)活動都能有效地促進(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年度立項課題“基于核心素養(yǎng)的初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)研究”（課題編號：MJG23022）的階段成果】

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