数学课堂中真实情境的设计与实施：促进学生问题解决能力的研究

摘要：数学教育作为基础教育的重要组成部分，其核心目标不仅在于知识传递，更需关注学生问题解决能力的培养。传统教学常因过度强调公式记忆与机械训练，导致学生难以将抽象概念与生活实践关联，削弱了数学的实用价值。真实情境教学通过还原知识产生的现实场景，为学生搭建认知桥梁，激发主动探索与深度思考。这种教学模式不仅呼应了教育改革对核心素养的诉求，也为数学课堂注入活力，使学习过程从被动接受转向主动建构。当前研究聚焦于真实情境的设计原则、实施策略及其对学生思维能力的长期影响，具有显著的理论与实践价值。

关键词：数学课堂；真实情境；问题解决能力；设计与实施

一、引言

数学学科的本质在于解决现实问题，但传统课堂常将知识剥离具体情境，使学生陷入“学而无用”的困境。真实情境教学以建构主义与情境认知理论为根基，强调在贴近生活的复杂问题中发展学生的分析、推理与创新能力。例如，通过“装修地砖计算”任务，学生需综合运用面积公式与成本核算，经历问题拆解、方案设计、误差修正的完整过程。这种教学方式打破学科壁垒，促使学生理解数学的工具属性，同时培养批判性思维与合作意识。研究表明，情境的真实性直接影响学习动机与迁移能力，而系统性教学策略的缺失仍是当前实践中的主要瓶颈。本文旨在探讨如何通过科学设计与有效实施真实情境，重构数学课堂的育人路径。

二、研究背景与意义

当代教育理念逐步从知识本位转向素养导向，数学课堂作为思维训练的核心场域，亟需突破传统教学模式的局限。当前数学教育面临双重挑战：一方面，抽象概念的孤立传授使学生难以建立知识与现实世界的关联，削弱了学科实用价值；另一方面，标准化解题训练虽能提升计算熟练度，却未能有效培养复杂情境中的问题分析与决策能力。真实情境教学通过模拟生活场景或学科交叉任务，将数学原理嵌入可感知的实践框架，例如在利率计算中融入家庭理财规划，或在几何测量中引入建筑模型设计。这种教学转向不仅契合新课标对学科核心素养的要求，更回应了社会发展对创新型人才的迫切需求，为重构数学教育生态提供了理论与实践的双重路径。

三、真实情境的相关理论基础

（一）建构主义学习理论

建构主义学习理论强调知识获取是学习者基于已有经验主动构建意义的过程，其本质颠覆了传统教学中教师单向灌输的局限。该理论认为，数学概念的理解并非被动接受抽象符号，而是依托具体情境的交互与反思逐步内化。在真实情境教学中，学生通过观察、质疑、验证等行为参与知识重构，例如测量操场的周长或模拟超市购物中的运算需求，此时数学原理转化为可操作的工具，认知冲突与协作讨论成为驱动深度学习的核心动力[1]。教师在此过程中需摒弃权威角色，转而设计开放性任务并提供适时引导，使学习环境成为思维生长的土壤。这一理论为数学课堂从“知识传递”向“能力生成”的转型奠定了哲学基础。

（二）情境认知理论

情境认知理论主张知识的获得与运用高度依赖其产生的情境，认为脱离实践背景的抽象符号难以激活深层次理解。该理论从人类学视角剖析学习本质，强调数学思维的形成需嵌入真实社会活动或文化实践，例如测量、估算等行为天然存在于工程建造或商业交易中。知识被视作动态分布在工具、社群与规则系统中，而非孤立存储于个体大脑。数学课堂若剥离情境要素，易导致公式与算法沦为机械记忆对象，削弱迁移应用的可能性。情境认知理论为教学设计提供重要启示：教师需重构课堂环境，使数学问题与生活经验、学科实践形成意义关联，让学生在参与式活动中体验知识的工具属性与社会价值，从而突破传统教学中“知”与“行”的割裂状态。

四、数学课堂中真实情境的设计原则与方法

真实情境的设计需以学科本质与认知规律为双重视角，平衡数学严谨性与现实复杂性。原则层面，情境应具备认知适切性，既需贴近学生生活经验降低理解门槛，又要保留数学问题的挑战性以激发探究动机；同时需确保情境载体的真实性，避免虚构或过度简化的任务削弱知识迁移价值。方法维度，教师可依托项目式学习框架，将数学概念嵌入连续性实践任务，例如数据分析融入社区调查或几何建模对接建筑设计需求。设计过程中需整合跨学科资源，构建多模态学习环境，借助数字工具增强情境交互性。评价机制应关注问题解决过程中的策略生成与反思深度，而非单一答案的正确性，以此形成“情境—探究—应用”的良性循环。

五、数学课堂中真实情境的实施策略

（一）情境导入策略

情境导入策略的核心在于建立数学知识与现实世界的认知锚点，以具象化场景唤醒学生已有经验并激发探究欲望。设计过程中需优先筛选具备学科本质特征且与学生生活产生共鸣的真实问题，例如自然现象观测、社会热点事件或跨学科实践需求。初始情境应包含适度的认知冲突，使抽象数学概念转化为可感知的矛盾或挑战，例如优化路径引发的几何推理需求或资源分配触发的代数建模动机。教师需借助问题链设计，将情境中的初始疑问逐步导向数学本质，利用多媒体资源或实物操作增强情境沉浸感，同时控制认知负荷避免信息冗余。这一阶段的目标是构建“问题表征—数学工具”的思维桥梁，为后续深度探究奠定认知与情感基础[2]。

（二）情境教学策略

情境教学策略聚焦于维持真实情境的完整性与探究过程的连续性，通过动态调整认知支架促进数学思维的纵深发展。教师需基于预设情境创设多层级任务系统，将复杂现实问题分解为可操作的数学子问题，例如从城市规划中提取比例模型构建需求，或在消费行为分析中渗透统计推理逻辑。教学实施中需平衡教师引导与学生自主探索的关系，利用协作学习机制激活群体智慧，借助思维可视化工具记录问题解决的迭代过程。同时需建立情境与抽象概念的动态映射，适时引入数学符号系统对实践经验进行形式化表达，推动具象操作向抽象思维的转化。为保障情境的真实效力，需同步设计反思性环节，引导学生回溯问题解决路径，辨析数学工具在现实应用中的优势与局限，从而强化知识迁移的元认知意识。

（三）情境评价策略

情境评价策略重在构建过程性与发展性并重的评估体系，以真实问题解决的全周期表现为观测维度。评价设计需突破传统量化指标的局限，聚焦数学思维品质的显性化表征，例如建模过程的逻辑自洽性、解决方案的创新度及知识迁移的灵活性。多维度评价量表应涵盖认知路径的合理性、协作效能及反思深度，通过课堂观察记录、学习档案分析等方式捕捉思维发展轨迹。教师需建立动态反馈机制，将评价结果转化为优化情境设计的依据，例如针对群体性认知偏差调整任务复杂度或补充认知工具。学生参与评价标准协商的过程能增强自我监控意识，促使元认知能力与学习效能感同步提升，最终形成“评价—改进—再实践”的螺旋上升结构，为真实情境教学注入持续改进动能[3]。

六、结语

真实情境教学为数学教育开辟了新的可能性，其价值不仅体现在知识掌握层面，更在于塑造学生面对复杂挑战时的思维习惯与解决策略。当课堂情境与生活经验产生共鸣，数学概念便从符号转化为解决问题的工具，例如利率计算与统计决策等案例，均彰显了学科的现实意义。然而，情境创设需要教师具备敏锐的课程整合能力与跨学科视野，这对教师专业发展提出更高要求。未来研究可深入探索不同年龄段学生的认知特点与情境适配度，同时关注技术赋能下虚拟情境与真实场景的融合创新。

参考文献：

[1]陈炳建.论道核心素养本质任务探寻真实情境课堂模式——第十一届“新课堂·新教师”海峡两岸基础教育交流研讨活动（数学专场）综述[J].新教师，2024，（11）：17-19.

[2]肖翔.真实情境视角下的数学学习——以小学数学课堂教学为例[J].数学教学通讯，2024，（16）：76-77.

[3]张晨晓，陈汉君.数学教学中真实情境应用标准的研究——基于章建跃先生讲座中对基本不等式的分析[J].中学数学教学，2024，（01）：6-9.