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情境重塑,素养绽放

一一情境教学在初中数学教学中的应用实践

郭晔晓
  
天韵媒体号
2026年7期
上海市宝山区馨家园学校

摘要:本文以情境教学在初中数学教学的应用实践为主要研究内容,通过对初中数学课堂的多次教学实践,探究情境浸润式教学在课堂中的有效应用与优化。研究通过实践总结法,以《平移》、《角平分线》、《勾股定理》等多次教学实践作为切入点,具体比较了教学修改前后的教学实践效果。实践发现,摒弃“为情境而情境”的形式主义,遵循“真实性、目标性、趣味性、时代性”原则精心创设的情境,能显著降低学生认知负担,提升学生的学习兴趣与课堂参与度。合理的情境创设不仅能帮助达成教学目标,更能培养学生的数学思维和应用能力,实现知识传授与核心素养培育的统一。

关键词:情境教学;初中数学;课堂效率;学习兴趣;教学实践

1、引言

随着《义务教育数学课程标准(2022 年版)》的颁布与实施,“以学生的实际生活经验为基础,创设与所学内容相符的教学情境。”成为提升数学课程育人质量的重要途径。[1]情境教学法通过将抽象的数学知识置于具体、生动、有意义的情境中,促进学生在探究中主动建构知识,发展应用能力。但是,在数学教学过程中情境创设也偶有出现“为了情境而情境”的现象,出现情境与教学目标脱节,增加无效负担等情况,反而不利于教学效果的发挥。

《上海市教育委员会2021-2025 年教育改革发展规划》中指出:要加强情境的设计水平,情境要符合学生的认知水平,服务于教学目标。本文基于对初中数学课堂的教学实践,在对《平移》以及《角平分线》、《勾股定理》等多个具体教学案例进行修改的基础上,探究情境教学应用于初中数学教学的方法和成效。文章运用实践总结的方法,分析对比教学修改前后的情况及优缺点,主要从观察学生的学习兴趣、参与程度以及对知识的理解程度来分析该情境创设及运用是否恰当。教学结果显示,合理的情境设置可以降低学生的认知难度,提高他们的学习积极性,让枯燥的数学知识变得生动有趣,进而提高课堂的教学质量,达到“情境浸润课堂,课堂实现育人”的目的。

2、情境教学的理论基础

2.1 情境教学的概念与内涵

情境教学是基于情境认知理论的一种教学方式,注重在一定的、有意义的情境中进行知识的形成及能力的发展。它的主要特点是创设与学习内容有关的实际或者模拟情境,让学生置身于接近实际生活情境中去探究、建构知识,达到对知识的理解加深以及对知识的应用能力提高的目的。在数学教学中情境教学就是创设与数学知识相关的现实生活化、趣味化、问题化的情境,把抽象的数学概念融入到具体情境之中,实现知识内化与能力外显的一致。情境教学的主要特点以及在数学教学中的表现见表1。

表1. 情境教学的核心要素及其在数学教学中的体现

2.2 情境教学在数学教育中的作用

情境教学对于数学教学有着重要的意义,在帮助学生理解和掌握知识的同时也促进了学生数学核心素养的发展。从认知发展的角度来看,合理的情境可以减少数学概念的抽象程度,搭建起学生已有经验与新知识之间的认知桥梁,使有意义的学习得以发生。研究发现,把数学概念放在具体的情境之中,学生的理解和记忆都得到了加强。在情感及动机方面,经过巧妙构思的情境可以调动起学生的求知欲,缓解学生对于数学学科的恐惧心理,形成良好的学科观念。

2.3 情境选择的原则与要求

情境教学在初中数学课堂的有效运用,重要的是选取合适的教学情境。通过上海初中数学课堂教学实践研究(2019-2023 年)得出情境选取的原则及标准如下:第一,情境要具有真实性和贴近性,即选取的情境要符合学生的实际生活经验。第二,情境要有目标指向性,即所选情境必须能够为教学目标服务。第三,情境要有趣味性和挑战性。第四,情境要有文化内涵和时代气息,将传统文化元素与现代科学技术相结合,做到知识传递的同时也进行价值观培养[2]。

选取合适的情境,要求老师充分了解学生的认知水平、学科内部规律以及教学条件限制,在教学设计之前做好全面的情境分析和挑选,使选取的情境既可以很好的帮助学生理解数学知识,也可以达到育人的目的。

3、情境教学在初中数学教学中的实践研究

本章通过多节课具体教学的实践,展现在不同原则指导下情境教学设计的优化过程及其带来的教学成效变化。

3.1 《14.1 平移(1)》教学实践案例分析

(1)案例背景

《14.1 平移(1)》是学生学习图形运动的第一课时,教学重点为明确平移的概念及其性质掌握。平移这节课本身就比较贴近生活情境,比如:拉动黑板、移窗等,这些都是平移在生活中的具体实例,故笔者在教学设计时思考,是否可以通过创设不同的情境以增加学生的情感参与度,提高文化自信。

(2)初次教学尝试

第一次教学尝试,笔者的教学设计中加入了第14 章教材《综合与实践》板块的素材:中国传统连续纹样,以传统连续纹样和故宫窗花作为情境引入,旨在激发学生对传统美的感知,体现文化底蕴。

该情境是基于情境教学的核心要素文化时代性进行展开引入,学生在欣赏中国传统连续纹样及故宫窗花等要素时,自发感受到了数学之美。

初次教学尝试不足之处:

由于传统纹样中融合了平移、旋转、翻折等多种运动,使得学生在发现平移这一运动场景的过程有一些困难,也更难找到平移的方向和距离,干扰了学生对平移本质的聚焦,目标指向不清晰,对七年级学生来说,该情境在平移阶段出现有一定的难度,使得教学目标未达成。

(3)第二次教学实践

针对第一次教学实践中情境较难的情况,笔者决定修改情境,结合学生兴趣及学情,以经典游戏《俄罗斯方块》这一游戏情境作为引入。

教学实践片段如下:

师:要消掉更多,上面落下的这个正方形该怎么移动?

生:将黄色正方形向右移。

师:向右移动到哪里?这样可以吗?(尝试拖动正方形,并将它移动到屏幕边缘,使俄罗斯方块无法消除)

生抢答:不是!向右移动3格。

——得出平移的两大要素:方向和距离。

师:原正方形上的点A、点B,它们怎么移动?

生:都是向右平移3格。

——发现:平移是图形上所有的点都向同一方向平移相同距离。

师:向右3格后,正方形继续怎样平移?

生抢答:向下平移5格。

——自然应用新知,活学活用,学生在游戏的过程中感受数学,表达数学。

第二次教学实践优点:

教学设计变化后,将教学引入更改为俄罗斯方块的小游戏,有以下优点:

1.通过俄罗斯方块这一小游戏,不仅提升了课堂的互动性,贴近学生兴趣,更让学生在抢答的过程中体会快乐,通过简单的小游戏,增加趣味挑战性,学生在不知不觉间自发地尝试用数学的语言表达世界。

2.更贴近教学目标,体现目标指向性。学生通过观察这一情景,迅速理解图形平移的概念,更明确了图形的平移距离、平移方向等概念,以及对应点、对应角、对应线段的概念。

3.更符合七年级学生学情。《14.1(1)平移》这节课是七年级学生学习图形运动的第一课时。七年级学生正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期。他们需要借助大量的直观操作、动画演示和实例来支撑概念的形成,然后才能逐步内化为抽象的数学语言。通过有趣的导入,更能吸引学生注意力。同时,在知识层面上,学生对“平移”这一现象并不陌生,但是自主地概括出平移的定义有困难,故通过老师“平移错误,无法消去俄罗斯方块”的例子让学生自然得出要素。

通过修改情境,教学效果显著增强。这个例子充分说明了选择合适的情境对数学课堂的教学效果有着很大的作用,绝不能为情境而情境,合理简化情境的难度、强调重点概念就是有效的教学情境的设计方法。

3.2 《22.2(1)角平分线》教学实践案例分析

(1)案例背景

《22.2 角平分线》是初中数学几何教学的重要内容,本节课的教学内容较多,主要分为三个部分:1.掌握尺规作图并了解其原理。2.掌握角平分线的性质定理。3.理解并证明“在角的内部,到角的两边所在直线距离相等的点,均在这个角的平分线上”。在很多老师看来,情境的融入需要一定的时间,针对这样教学内容已经很丰富的课,再融入情境也许会得不偿失,继而导致教学目标无法达成。

(2)初次教学尝试

第一次教学尝试,笔者未设置具体情境,直接复习引入,由一位学生代表上台,现场绘制角平分线,由另一学生总结尺规作图作角平分线的步骤。

角平分线的性质定理及逆定理的得出则结合几何画板展示动态效果,通过测量-猜想-证明的方法,实现教学目标。

初次教学尝试不足之处:

在完成一节课堂实践后发现以下不足:

1.复习引入环节,由于在黑板上的尺规作图存在一定的操作困难,学生代表上台作图耽误了比较多的时间。课堂中约有5 分钟是一名学生作图,另一名学生阐述作图过程,其余学生观看。一方面耽误了比较多的教学时间,另一方面,也有不少同学在这一环节就开始走神,课堂参与感不强。

2.角平分线的性质定理和逆定理的自主推出对八年级学生存在一定难度,学生很难集中精神,课堂也相对乏味,整体教学效果并不好。

(3)第二次教学实践

根据第一次教学实践中作图时间过长、学生参与度不高、课堂乏味、性质定理推出有困难等问题,笔者决定以情境创设为核心,修改教学设计。

尺规作图环节,笔者布置了课前作业,让每位学生提前作角平分线,并录制了一位学生的作图步骤视频,上课时播放视频,其余学生齐说作图步骤。

情境创设方面,笔者融入了两大情境:在课前引入和小结阶段,融入利用AI 制作的角平分线的歌曲《等距的舞蹈》。在尺规作图后,融入角平分仪在生活中的应用这一情境。

教学实践片段如下:

片段1:

预备铃阶段,学生欣赏笔者播放课前利用 AI 制作的歌曲MV《等距的舞蹈》。

师:在刚刚这首歌曲中,藏着一条神秘的射线,你们知道是什么吗?

生:角平分线!

师:是的,今天我们就来共同探索角平分线中的奥秘。

小结阶段,教师展示歌曲中的部分歌词节选。

师:课前,老师用AI 制作了这首歌曲,同学们,你们发现歌曲中藏着什么数学知识了吗?

生:纷纷表示:有角平分线的作图步骤、有性质定理、有逆定理……

生 1:老师,我有不同的意见师:你有什么看法?

生 1:我发现歌词里有些地方不太对劲。它说:“如果你到两边距离都一样,那你一定站在我的线上”,其实应该有在角的内部,到两边所在直线的距离都一样的点,才在这条角平分线上。这个歌词有错误!

师:真棒!你发现了歌词中的问题,现在的AI 软件非常强大,可以帮我们做很多事情,但是仍然需要同学们求真、务实,不能盲目地相信。数学是一门严谨的学科,但这首歌中有一些歌词却不太严谨,仍有需要改进的地方。课后,请同学们结合自己对角平分线的理解,进一步地优化这首歌的歌词,让它更严谨,更有趣,更有美感!

片段2:

1.展示学生作角平分线的视频,师生合作,规范尺规作图的过程.

2.认识角平分仪,感受尺规作图作角平分线在生活中的应用.

师:在生活中,我们也常需要构造一个角的一半,但却不满足尺规作图的条件。聪明的人们就制作了角平分仪。(展示角平分仪)同学们可以发现,无论我如何移动这个角平分仪,这条线始终平分这个角,这是什么原理?

生:三角形全等。

师:全等的判定依据是?

生:SSS,发现这一依据和尺规作图的原理是相同的。

师:是的,尺规作图作角平分线的原理和角平分仪平分一个角的原理都是边边边。

第二次教学实践优点:

教学设计变化后,课堂中引入了角平分仪这一生活情境以及AI 歌曲这一数学与音乐、与现代化技术融合的情境,教学气氛显著提高。主要优点如下:

1.合理利用了预备铃阶段时间。数学课的预备铃阶段学生多用来准备练习本,等待上课,我们利用这一时间融入一个和数学相关的歌曲,对学生来说,是一个奇妙的新鲜体验,学生会有这样的疑问:这到底是数学课还是音乐课?这首MV 的歌词和画面是老师怎么编写出来的?老师为什么要放这首歌?带着这些疑问,吸引着同学们听歌,寻找歌词中的奥秘,学生的课堂参与感显著提高。

2.提升学生兴趣,通过利用AI 制作的歌曲,引导学生挖掘歌曲中隐藏的数学知识与定理,主动梳理角平分线性质、尺规作图等核心内容,强化知识体系。

3.首尾呼应,小结时师生共同发现歌词中的“问题”,学生自主感受到数学的严谨性,同时,也避免了“情境教学只是在教学引入中出现”的错误认知。课后布置“优化歌曲”的作业,鼓励学生结合课堂所学,补充知识点细节,既培养了学生的创造力,又让知识巩固过程充满趣味性。

4.打破学科壁垒,学生体会到数学与音乐的融合,提升学习兴趣。通过跨学科融合,不仅深化了学生对知识本质的理解,更激发了学生的学习主动性,真正实现了“以学促思、以思创学”。

5.落实学生主体地位,兼顾了所有学生的学情。通过展示学生作角平分线的过程视频,节约教学时间的同时又加深学生对作图原理的理解,衔接全等三角形的判定,每位学生都能参与其中。通过展示角平分仪,搭建生活与数学的桥梁,感受到数学始于生活、用于生活。

实践显示,情境教学应用于《角平分线》的教学中有很大的优越性,用角平分仪、生活实例、AI 技术创作的角平分线歌谣等多种情境进行教学,使学生学习积极性高涨,参与率高,对数学概念有了更深刻的认识。情境浸润的教学可以很好地提升学生的数学核心素养,达到教学目的和育人目的的完美结合。

3.3 《22.3 勾股定理》教学实践案例分析

(1)案例背景

《22.3 勾股定理》这节课不仅是数形结合的具体体现,更是培养科学思维和文化的重要载体。教学重点为理解和掌握勾股定理、运用勾股定理解决实际问题。

在网络上,可以查阅到非常丰富的HPM 数学史内容,如赵爽弦图、毕达哥拉斯学派等。学生能体验数学探究的严谨过程,感受人类智慧的共通性,同时增强对中国古代数学成就的文化认同。

(2)初次教学尝试

笔者在第一次教学实践中,选用了1955 年希腊发行的邮票作为情境引入,在勾股定理的推出部分,则主要介绍了毕达哥拉斯证法和赵爽弦图证法。

初次教学尝试不足之处:

这次的教学实践基本达成教学目标,该情境也体现了一定的文化时代性,学生能感受到勾股定理的历史悠久以及古人的智慧。但本次课堂结束后,学生并不明白“勾股定理为什么叫勾股定理”。同时,课堂中,也未充分体现勾股定理这节课独特的数形结合的体现。

(3)第二次教学实践

根据以上问题,笔者在第二次教学实践中展开了如下调整:

(1)引入环节更改为AI 制作的一首打油诗:

《勾股之问》

矩形场地平如砥,长宽相呈九与七。

欲架横杆对角际,此长求解费心力。

直角三角隐关系,三边关联待探悉。

若能悟得此中理,尺寸量来定不迷。

(2)通过几何画板,动态展示勾股树,并由学生上台拖动。布置回家作业:自行绘画勾股树和海螺线。

(3)增加了更多的中国史元素:赵爽弦图、周髀算经、刘徽的出入相补证明等。在学习勾股定理过程中,又通过对“勾”、“股”的解释,让学生伸出手肘,直观感受“勾”、“股”、“弦”。

第二次教学实践优点:

教学设计变化后,主要优点如下:

1.通过勾股之问,激发学生的学习兴趣,思考直角三角形中隐含的三边关系。通过和语文的跨学科融合和巧妙运用AI 技术,更符合时代性。

2.通过动态展示的勾股树,体会数学之美。动手实践的过程让学生亲身感受到几何定理呈现的自然之美。

3.使得学生自发感受到:我们国家对勾股定理的发现与证明非常早,古代的中国数学家们不仅发现了勾股定理,更有了自己独特的证明手段,并用在了生活中,进一步产生文化自信。

以上案例共同印证,恰当的情境引入不仅丰富课堂教学,更能体现育人价值。学生在合作探究中学会倾听与沟通,在质疑反思中发展批判性思维和创造力,同时感受到数学在科技、工程、艺术等领域的广泛应用,从而建立正确的价值观和世界观。

4、情境教学在初中数学教学中的策略

4.1 情境创设的选用

根据在《平移》、《角平分线》、《勾股定理》等教学实践的多次尝试对比发现,情境创设的选用策略需根据“真实性、目标性、趣味性、时代性”这四大原则。

创设与生活经验相贴近的数学情境能够有效的调动起学生的积极性,使学生更容易接受知识,降低学习难度。比如:在《角平分线》的情境创设中,通过角平分仪这一生活情境,充分体现了角平分线这一知识来源于生活,又应用于生活,体现其真实性。

在情境创设的优化方法上,应该结合学科特点、教学目标及学生的认知能力来选择合适的情境。比如:在《平移》的情境创设中,通过俄罗斯方块作为情境引入,大大降低学生描述平移要素的难度,简化情境,贴合教学目标,体现其目标性。

有趣味性的情境创设则可以大大提高学生的积极性。比如:在《平移》的教学过程中,用俄罗斯方块这个游戏情境来解释抽象的平移概念,增加了学生的参与度,充分体现其趣味性。在《角平分线》的教学过程中,加入AI 制作的歌曲《等距的舞蹈》,给学生带来视觉、听觉的双重震撼,同时带来新鲜感,充分体现趣味性。

有文化时代性的情境创设又进一步了升华了课堂,体现课堂的育人价值。比如:在《勾股定理》的教学过程中,通过大量的中国古代数学家对勾股定理的证明和应用,让学生自发产生文化自信。

4.2 情境教学的实施

情境教学落实就是把精心的设计变成课堂上的实际操作,它包括情境导入、问题探究、知识构建以及延伸运用这四个重要步骤[4]。据上海市教育科学研究院2022 年的调查发现,在进行情境教学过程中,老师引导学生从情境中提出数学问题的能力决定着课堂的效果。情境教学的开展要注重情境与教学内容的有效融合,防止出现“为了情境而情境”的形式主义现象。

比如在《角平分线》教学时,用角平分仪这个实物工具让学生们更直观地了解角平分线的实际意义,同时利用人工智能软件生成角平分线歌谣加深印象,这样的情境叠加让抽象的概念变得具体起来。

4.3 基于学生兴趣的情境设计

以学生的兴趣为背景的情境设置是情境教学的动力来源,通过对上海初中生的兴趣爱好进行统计分析,能够有针对性地进行数学情境的设计。2023 年的调查结果显示,数字游戏 (63.2% )、流行文化 (58.7% )、科技运用 (54.9%) )是最受初中生欢迎的三个方面[5]。根据这个特点,在教学设计时可以加入这些因素,以学生的兴趣为基础的情境设置不仅可以激发学生的学习热情,而且可以使数学知识与学生的认知结构之间产生更好的联系,从而建立更为牢固的知识体系。

比如根据初中学生目前对游戏和AI 等的兴趣非常浓厚,在《平移》教学中加入俄罗斯方块、在《角平分线》教学中加入AI 歌曲《等距的舞蹈》、在《勾股定理》教学中加入AI 诗词等。

4.4 情境教学设置合理性教师自我评价

情境教学设置合理性教师自我评价是保证情境教学有效性,提升教学效果,促进教师自我成长的的关键环节。据上海市教育评估院 2021-2023 年追踪研究表明,在情境教学与多元化评价相结合的班级中,学生数学素养提高幅度较传统教学班级高出 21.3‰ 。合理的评价体系应该注重多个维度。[6]。

根据在多次教学实践中的前后尝试,笔者依据“情境贴近度、认知契合度、教学目标支持度、情境趣味性,情境育人性”等多维评估指标体系对教学情境设置的合理性进行反思与优化,确保情境既“有意思”又“有意义”,具体见表二。

表2. 情境教学设置合理性教师自我评价简表

5、结语与反思

本文通过对初中数学教学实践中的情境教学的探究,发现了情境教学对于提高课堂教学效率以及促进学生全面发展有着积极的影响作用。通过研究发现,合理的情境创设是情境教学成功的前提条件,要遵循“真实性、目标性、趣味性、时代性”的原则。情境教学实施时要注意四个重要环节的有机结合。以学生兴趣为基础的情境设计可以调动起学生的学习积极性,有利于学生对知识的理解吸收。[7]合理的情景教学教师自我评价机制也是情境教学不断完善的重要保证。从《平移》、《角平分线》、《勾股定理》教学案例的改进来看,把传统的教学内容与学生所熟知的生活场景、现代科技手段结合起来,能够大大降低学生的理解难度,增强学习效果。情境浸润式教学不仅达到了知识传授的目的,更重要的是培养了学生的数学思维能力和应用能力,实现了“情境浸润课堂,课堂实现育人”的教育目标。

当然,探索的过程中仍有需要进一步修改的地方。实践的过程中也遇到了不少挑战,如何平衡情境融入与教学实际仍需探索。

情境教学让数学课堂更有温度,让学生在多样的情境中真正“会有数学的眼光观察现实世界,会用数学的思维思考现实世界,会用数学的语言表达现实世界”,培养学生的数学思维和应用能力,实现知识传授与核心素养培育的统一实现,真正做到情境浸润课堂,课堂实现育人。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育数学课程标准(2022 年版)[S]. 北京: 北京师范大学出版社, 2022.

[2]冀素芳.研究问题情境在初中数学课堂教学中的实践[J].数字化用户,2013.

[3]朱黎生.初中数学课堂教学中情境创设的实践研究[D].南京师范大学,2007.

[4]魏伟.新课标下初中地理课堂情境教学的实践运用[J].新疆教育学院学报,2018.

[5]柳筱.情境教学法在初中英语课堂教学中的应用[J].文化创新比较研究,2017.

[6]特尼格尔.情境教学在初中生物学课堂中的实践研究[D].内蒙古师范大学,2022.

[7]张定强,张元媛,王彤.数学情境教学:理解现状与增润课堂[J].中小学教师培训,2017.

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