核心素养视角下高中数学教学设计探索

摘要：本文从核心素养培养角度探索高中数学教学设计新路径。当前高中数学教学中核心素养融入不足问题与面临挑战，提出基于核心素养视角构建教学内容设计策略，包括数学建模与实际问题解决能力培养，数学思维与逻辑推理能力提升；同时探讨教学方法创新路径，包括基于项目学习模式与信息技术支持下评价体系构建。通过系统化设计，促进学生数学核心素养全面发展，提升高中数学教学质量与效果。

关键词：核心素养；高中数学；教学设计

引言：教育改革背景下，核心素养已成为高中数学教学重要导向。现阶段高中数学教学尚存在对核心素养理解不深入，教学设计缺乏系统性等问题。本文立足核心素养视角，探索高中数学教学内容设计与方法创新路径，旨在构建更加科学合理教学体系，促进学生数学思维、应用能力与创新精神培养，为提升高中数学教学质量提供参考。

一、高中数学教学中核心素养培养的现状分析

（一）高中数学教学中核心素养融入不足问题

当前高中数学教学实践中，核心素养融入仍然存在诸多不足。其一表现为教学目标设定片面，注重知识传授而轻视能力培养。众多教师习惯于传统教学思维模式，课堂教学目标主要聚焦于解题技巧训练与知识点掌握，缺乏对数学抽象能力、逻辑推理能力、数学建模能力等核心素养培养目标确立。其二教学内容选择与组织缺乏核心素养导向，教材内容直接照搬，缺少针对性重构与拓展。教师往往局限于教材框架内容，未能根据学生实际情况与核心素养培养需求，对教学内容进行有机整合与必要补充，导致教学内容与核心素养培养脱节。

教学资源开发利用不充分，与现实生活联系不紧密。高中数学教学资源建设缺乏核心素养导向，教学案例多为脱离实际背景抽象数学问题，学生难以将数学知识与现实世界建立联系，应用意识与能力培养受限。教师教学实施过程机械刻板，学生主体参与度不高。课堂教学仍以教师讲解为主，缺乏引导学生主动探究、合作交流环节，学生参与度不足，思维活力受到抑制，不利于核心素养关键要素培养。同时评价体系单一落后，无法全面反映核心素养发展水平。

（二）核心素养导向下高中数学教学设计挑战

核心素养导向下高中数学教学设计面临多重挑战。其一是教师观念转变滞后，专业能力提升压力大。核心素养理念要求教师转变传统教学思维，树立全新教育观念，但多数教师长期习惯于应试教学模式，思想观念转变需要过程；同时核心素养导向教学设计对教师专业素养提出更高要求，包括学科融合能力、资源开发能力、教学组织能力等，这对教师专业发展构成挑战。其二教学内容系统化整合难度大。核心素养强调学科内知识结构化与学科间知识融通性，要求教师打破知识点碎片化教学模式，系统梳理教学内容间联系，构建知识网络体系；同时需要引入跨学科素材，实现多学科知识融合，这对教学内容设计提出较高要求。

教学环境与条件限制因素多。核心素养培养需要丰富教学环境与资源支持，包括信息化教学设备、数学实验室、教学软件等，但部分学校基础设施建设滞后，资源配置不足，限制教学设计实施效果。教师教学实施与考试评价存在矛盾。虽然新课程改革强调核心素养培养，但高考评价体系变革相对滞后，知识考查仍占主导地位，这使教师在教学设计中面临培养核心素养与应对高考双重压力，难以平衡。最终教学设计理论探究与实践指导缺乏。

二、基于核心素养高中数学教学内容的设计策略

（一）数学建模与实际问题解决能力培养教学设计

构建实际情境问题库，分类收集生活现象与社会热点，根据教学内容特点形成分层次实际情境问题库，为教学设计提供丰富素材来源。设计情境导入环节，通过视频展示、案例分析等方式引入课堂，引导学生发现数学问题，激发探究欲望，建立知识与应用联结。构建问题提出-模型建立-求解验证-模型改进完整建模过程链，引导学生分析问题本质，提炼数学模型，选择适当方法求解，检验结果合理性，必要时进行模型修正与完善，培养系统思维与问题解决能力。设置分层递进建模任务，设计由简到繁、由浅入深任务序列，初期提供建模框架与提示，逐步减少支持，增加问题复杂度，引导学生独立完成建模过程，实现能力螺旋上升。组织建模成果展示与交流评价，通过小组汇报、成果展览等形式，促进多元解决方案交流与碰撞，引导学生反思建模思路与方法，总结建模经验，实现知识迁移与方法内化。

高中数学A版必修一第一册第二章《基本不等式》教学中，采用现实生活问题引入基本不等式建模应用。例如设计农场围栏问题作为课堂情境：某农场主拥有一定长度围栏，需规划一块矩形区域作为养殖场，希望面积最大化。通过此问题引导学生建立数学模型：设矩形长为x，宽为y，围栏总长为L，则2x+2y=L且xy表示面积。将问题转化为：已知周长为L，求矩形面积最大值。学生分析该问题提出多种尝试策略：代数法尝试不同长宽组合计算面积；图像法绘制周长固定条件下面积变化曲线；或直觉法猜测正方形可能最优。教师引导学生发现当x=y=L/4时，面积取最大值（L/4）²，从而引出算术-几何平均不等式应用。继而拓展到多边形围栏，三维空间容器设计等复杂情境，形成递进式建模任务链。学生分组完成任务，通过比较不同边数多边形或不同形状容器最优解，归纳总结几何最值问题共性，体会不等式在优化问题中应用价值。整个教学过程将数学建模与实际问题解决有机融合，学生在解决真实问题中理解掌握基本不等式内涵与应用，提升数学建模能力、空间想象能力与优化思维，展现核心素养培养多维目标。

（二）数学思维与逻辑推理能力提升内容构建

梳理知识脉络，构建概念体系图谱，打破知识点碎片化倾向，梳理核心概念间内在联系，构建结构化知识体系框架，如函数概念体系、几何变换体系等，帮助学生形成系统化认知结构。设计认知冲突情境，精心创设包含认知矛盾或悖论情境，如函数性质特例、几何直观误区等，打破学生已有思维定势，引发认知失衡，促使学生主动调整思维方式，深入分析问题本质。构建开放性探究任务，设计具有多种解法或多个答案数学问题情境，鼓励学生尝试不同思路与方法，如同一几何问题代数法与几何法解决，同一概率问题列举法与公式法对比等，促进学生形成发散思维、批判思维等多维思维品质。设置逻辑推理训练序列，系统设计由简单到复杂逻辑推理练习序列，包括定义判断、命题转换、推理验证等，引导学生理解数学论证要素与规则，掌握演绎推理、归纳推理等基本逻辑方法，提升严密推理能力。融入数学思想方法分析，在教学内容中有机融入对数学思想方法分析与反思，如分类讨论思想、等价转化思想、数形结合思想等，引导学生总结提炼解题过程中隐含思维方法，促进思维方式提升与内化。

高中数学A版必修一第一册第四章《指数》教学中，采用认知冲突与思维训练相结合方式，提升学生数学思维与逻辑推理能力。教学开始需要设计认知冲突情境：提出计算2^0.5×2^0.5问题，引导学生将已掌握整数指数运算尝试推广至分数指数，让学生自主探索解题策略。当学生应用整数指数运算法则得出2^0.5×2^0.5=2^1=2结果后，紧接提出求√2×√2问题。学生计算得√2×√2=2后，教师引导思考：若2^0.5就等于√2，那么两道题本质相同；若不相等，如何解释结果却一致？此认知冲突激发学生深入思考指数与根号关系。继而组织学生通过思维导图梳理指数概念体系，明确整数指数、分数指数、实数指数间内在联系，构建完整认知结构。教学过程中引入开放性任务：探究a^x=b方程解法，鼓励学生尝试不同解题策略：代入验证法、换底转化法、对数转化法等，比较各方法优劣，培养多角度分析问题能力。设置层级递进逻辑推理任务链，从2^x=8如何求解到3^（2x+1）=27^（x-1）如何求解，再到若a^m=b^n且a，b>0，m，n≠0，求证x=logₐb·n/m，引导学生掌握指数方程求解思路，体会逻辑论证要求。这种教学不但能提高学习兴趣和课堂效率，更能帮助学生形成积极的人生态度和正确的价值观，为学生的未来发展奠定坚实基础。

三、核心素养导向下高中数学教学方法的创新路径

（一）基于项目学习数学核心素养培养模式

设计真实性数学项目任务，确保挑战性与适切性平衡，立足现实情境，具有真实性与开放性，如社区人口统计分析、校园建筑设计优化等，任务难度需匹配学生发展水平，富有适度挑战性，既能激发学习动力又不致产生挫折感。构建项目学习阶段性目标，形成完整学习路径图，设定清晰阶段目标，包括问题分析、资料收集、方案设计、成果展示等环节，每个阶段确立具体任务与评价标准，引导学生有序推进项目进程。组建异质性学习小组，促进协作能力与交流素养发展，根据学生知识基础、思维特点等因素，科学组建异质性学习团队，合理分配团队角色与任务，建立团队合作规则与评价机制，促进学生在协作过程中相互学习、优势互补，提升团队协作能力与沟通表达素养。提供多元化学习资源与工具支持，保障项目顺利实施，包括参考资料、数据源、工具软件等，建立资源共享平台，必要时组织专题讲座或技能培训，确保学生具备完成项目必需知识与技能储备。实施过程性评价与总结性评价相结合，全面反映核心素养发展水平，通过观察记录、小组互评、作品分析等多种方式，从知识应用、问题解决、团队协作等维度全面评估学生表现，既注重最终成果质量，更关注学习过程中能力与素养发展。

高中数学A版必修一第一册第四章《指数函数》教学设计全球气候变化数据分析项目，以真实世界问题引入指数函数应用。该项目要求学生分析全球气温上升、极冰融化、二氧化碳浓度等环境数据变化趋势，探究各环境因子间关系，预测未来发展态势。项目分四个阶段实施：第一阶段问题确认与团队建设，学生观看气候变化专题影片，讨论环境数据呈现何种变化规律，组建四人异质性学习小组，分配信息搜集员、数据分析师、模型构建师、成果展示员等角色；第二阶段数据搜集与初步分析，各小组通过网络平台、文献资料等渠道搜集近百年来全球气温、极冰面积、二氧化碳浓度等环境数据，绘制变化曲线图，初步判断变化趋势；第三阶段数学模型构建与验证，教师引导学生发现某些环境数据呈现指数增长或指数衰减特征，学习指数函数概念、性质与图像后，运用数学软件拟合环境数据曲线，建立y=a×b^x形式数学模型，验证模型拟合度，讨论参数a、b物理作用；第四阶段模型应用与成果展示，利用建立指数模型预测未来十年、五十年、百年环境变化状况，分析潜在环境风险，提出应对建议，各小组制作数字展板或短视频，进行成果展示与交流。

（二）信息技术支持下数学核心素养综合评价体系

信息技术支持下构建数学核心素养综合评价体系，对提升评价科学性与效能具有重要作用。其一构建核心素养评价指标体系，明确各维度评价要素。基于数学学科核心素养框架，细化分解为可操作性评价要素，包括数学抽象能力、逻辑推理能力、数学建模能力、数学运算能力等多个维度，明确各维度具体表现特征与水平标准，建立系统完整指标体系。其二开发智能化评价工具平台，实现多元数据采集分析。借助信息技术开发评价工具集成平台，包括在线测评系统、学习行为追踪系统、作品分析系统等，通过多种渠道采集学生学习过程与结果数据，运用大数据分析技术挖掘隐性规律，形成客观全面评价依据。其三建立学生数学素养成长电子档案，记录发展轨迹与特点。为每位学生建立电子成长档案，系统记录各阶段学习表现、成果作品、评价结果等信息，通过可视化技术生成个体发展曲线图谱，直观展现学习进步轨迹与素养发展特点，为个性化指导提供依据。

实施智能推送个性化反馈与建议，促进自主改进提升。基于评价结果分析，智能生成针对性学习反馈与改进建议，推送至学生个人学习终端，帮助学生了解自身优势与不足，明确改进方向与方法，促进自主调节与持续进步。最终构建家校社多方参与评价体系，形成教育合力。借助信息技术搭建评价共享平台，吸纳教师、家长、同伴等多方评价主体参与，从不同角度观察评价学生表现，形成多维度评价结果，通过信息互通与交流反馈，形成教育合力，共同促进学生数学核心素养发展。

结论：核心素养视角下高中数学教学设计需要系统化、整体性思考与实践。通过分析当前教学中存在问题与面临挑战，提出内容设计与方法创新策略，包括数学建模能力培养、思维能力提升、项目学习模式构建与评价体系完善等方面。这些探索为高中数学教学改革提供新思路，有助于推动核心素养理念在教学实践中真正落实，促进学生全面发展。未来应进一步关注教学设计实施效果评估及长效机制构建，推动高中数学教学质量持续提升。

参考文献

[1]王志强，蒋永鸿.核心素养视角下高中数学教学设计策略[J].甘肃教育，2022，（18）：109-111.

[2]陈欣.核心素养视角下高中数学教学策略的探索与研究[J].牡丹江教育学院学报，2022，（05）：85-87.

[3]王静，胡典顺.数学核心素养视角下高中教学设计的思考[J].中小学数学（高中版），2017，（09）：8-11.