
教育创新与实践
Journal of Educational Innovation and Practice
- 主办单位:未來中國國際出版集團有限公司
- ISSN:3079-3599(P)
- ISSN:3080-0803(O)
- 期刊分类:教育科学
- 出版周期:月刊
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核心素养视域下初中生数学抽象思维培养研究
Research on Cultivating Students' Mathematical Abstract Thinking in Junior High School from the Perspective of Core Competencies
引言
随着基础教育课程改革从“知识立意”转向“素养立意”,数学教育核心目标从传授知识转向发展核心素养。数学抽象是高中数学六大核心素养的根基,也是其他素养形成的前提;初中抽象能力则承接小学符号意识、数感,向上衔接高中数学抽象,是初中生数学思维发展的核心抓手。初中数学相较于小学抽象程度显著提升,学生需完成从具体数量到字母表示、从直观图形到几何定理、从算术到代数推理的转变,若忽视抽象思维培养,易陷入机械刷题、死记硬背的困境,难以适应高中数学学习。本研究兼具重要理论价值与实践意义,理论上可厘清数学抽象思维与核心素养的内在关联,明确其内涵、层级与发展规律,丰富素养落地的理论体系;实践上针对教学中“重结论、轻过程”“重运算、轻思维”的痛点,提出可落地的培养策略,助力教师转变教学理念、推动学生思维升级。研究采用文献研究法梳理理论内涵,案例分析法结合代数式、函数等典型课例剖析路径,实践反思法提炼教学策略,围绕“为何培养—价值何在—如何培养”三大问题展开论述。
一、数学抽象思维的内涵与初中阶段特征
(一)数学抽象思维的核心内涵
数学抽象思维是舍弃事物非本质物理属性,抽取数量关系与空间形式的本质属性,形成数学概念、命题、法则、模型的思维过程;核心为去繁就简、符号表征、一般化概括,本质是对现实世界的数学化重构。按抽象层级与对象可分为三类:表征性抽象(从实物、图形中提炼数学符号与概念)、原理性抽象(从现象中抽象数量关系、规律与几何性质)、建构性抽象(依托已有概念经逻辑推理建构新数学对象与体系)。
(二)初中生数学抽象思维的发展特征
依据皮亚杰认知发展理论,初中生处于具体运算向形式运算过渡的关键期,抽象思维呈现三大特征:仍依赖具体直观经验,需借助具象逐步过渡到形式化抽象;由经验型抽象向理论型抽象发展,七至九年级依次侧重符号表征、关系规律、模型体系抽象;学生抽象思维发展不均衡,需分层引导、循序渐进。
(三)初中数学抽象思维与高中数学抽象的衔接
初中抽象能力聚焦从现实情境提炼数学对象、符号表征关系、概括规律,高中数学抽象则强调形式化定义、逻辑化建构、系统化抽象。初中夯实抽象思维,可帮助学生适应高中高阶抽象知识学习,避免初高中数学学习出现断层。
二、培养学生数学抽象思维的必要性
(一)数学学科本质的必然要求:抽象是数学的灵魂
数学以数量关系与空间形式为研究对象,其概念、公式、理论体系均依托抽象形成,数学的严谨性、普遍性与简洁性均根植于抽象性。培养数学抽象思维,是引导学生把握数学学科本质、突破表层知识学习的核心路径。
(二)学生数学学习的内在需求:突破学习瓶颈的关键
抽象思维薄弱是制约初中数学学习的核心因素,易引发概念理解浮于表面、知识迁移能力不足、几何转化与推理困难、学习内驱力消退等问题。培育抽象思维,可帮助学生把握知识本质、建构系统化知识体系,实现从被动接受向主动建构、从机械解题向理性思考的转变,从根源破解数学学习困境。
(三)核心素养发展的基础支撑:抽象是六大素养的根基
数学抽象是六大数学核心素养的逻辑根基,为逻辑推理提供理论前提,是数学建模、直观想象、数学运算、数据分析的核心支撑。契合史宁中教授“三会”数学教育终极目标,数学抽象是数学眼光的核心内核,也是学生形成数学认知与思维能力的关键基础。
(四)终身发展与社会需求的必备能力:抽象思维是通用核心能力
数学抽象思维是跨学科迁移、终身发展的通用核心能力,可支撑理科学科学习与现实问题的本质化分析,亦是创新能力形成的重要前提。数字化时代对人才的抽象概括、模型建构能力提出更高要求,培育初中生抽象思维,能够为其终身学习、职业发展与社会适应筑牢核心能力基础。
三、抽象思维作为数学六大核心素养之一的重要性
(一)数学核心素养的“逻辑起点”
数学抽象是六大核心素养中最先形成、最具基础性的素养,也是数学产生与发展的源头。若无数学抽象,逻辑推理便失去推理对象、数学建模失去建模基础、直观想象失去理性内核、数学运算失去符号依据、数据分析失去抽象规律,其余五大素养均会成为无源之水。因此,数学抽象是核心素养体系的根基,直接决定其他素养的发展水平。
(二)连接具体与抽象、经验与理性的“桥梁”
数学抽象是核心素养培养过程中“现实情境→数学抽象→数学研究→应用拓展”的关键纽带,可实现两大核心跨越:一是从具体事物、现象转化为数学概念与模型,完成感性经验到理性认知的跨越;二是从个别案例提炼为普遍规律与通用方法,完成特殊到一般的跨越。它也是学生从小学具象数学转向初中抽象数学,实现思维层级升级的核心支撑。
(三)落实“立德树人”根本任务的重要载体
数学抽象不仅是数学关键能力,更是塑造学生理性品格的重要载体。抽象过程中抓本质、辨异同的要求,能培养学生严谨客观、归纳概括、独立反思的思维品质,帮助学生摆脱直观局限,形成理性思维与科学精神,是“立德树人”在数学学科的具体体现与核心育人价值。
(四)衔接义务教育与高中教育的“核心纽带”
义务教育阶段的抽象能力与高中数学抽象一脉相承,是学段衔接的关键。初中阶段符号、关系、模型抽象的培养,可为高中集合、函数、逻辑等高阶抽象知识奠定基础,其发展水平直接决定学生高中数学学习的适应性。强化抽象思维培养,是实现初高中数学无缝衔接、保障学生数学学习可持续发展的关键。
四、初中数学教学中抽象思维培养的有效策略
初中数学抽象思维的培养,需遵循具体→表象→抽象→应用→内化的认知发展规律,立足课堂教学核心场景,聚焦概念教学、命题教学、解题教学、建模教学四大维度,循序渐进、分层递进地推进实施。
(一)立足具象情境,搭建抽象思维发展阶梯
初中生抽象思维仍以具象经验为重要支撑,教学中应依托生活实例与直观素材,为抽象知识的生成搭建过渡载体,降低抽象认知难度。
1. 创设生活化教学情境
选取学生熟悉的现实场景,剥离非本质属性,引导学生提炼数学对象与本质关系。如在正负数教学中,以温度计、海拔高度、收支情况等实例为载体,引导学生抽象出相反意义的量,进而形成正负数概念;在一次函数教学中,结合手机资费、打车费用、水电计费等生活问题,引导学生抽象出两个变量间的线性关系,构建一次函数模型。
2. 借助直观化教学素材
借助实物教具、几何图形、动态课件等直观载体,将抽象知识转化为可感知的表象。几何教学中,通过三角板、几何模型等教具,让学生直观感知平行、垂直、全等、相似等关系,进而抽象出几何定义;代数教学中,借助数轴、计数教具等素材,帮助学生理解字母表示数、有理数运算的内涵,抽象出对应的运算法则。
3. 开展操作化探究活动
组织学生通过动手拼摆、绘图、折叠、计算等实践活动,亲历抽象思维的形成过程。如在轴对称图形教学中,通过纸片折叠、图形绘制等操作,引导学生感知对称特征,抽象出轴对称图形的定义与性质;在合并同类项教学中,通过分类整理教具卡片,提炼同类项字母相同、相同字母指数一致的本质特征。
(二)聚焦概念生成,深化抽象思维核心内核
数学概念是抽象思维的产物,概念教学是培养抽象思维的核心环节。教学中应摒弃直接灌输定义、机械识记概念的传统模式,还原概念的抽象生成过程。
1. 经历完整的抽象生成过程
引导学生通过观察、比较、归纳、抽象等环节,从具体实例中提炼共性、舍弃个性,把握概念本质属性。如函数概念教学中,呈现路程与时间、总价与数量、面积与边长等实例,引导学生分析变量关系,归纳出“一个变量确定,另一个变量唯一确定”的核心特征,进而抽象出函数定义;分式概念教学中,通过对比分数、整式与分式的表达式,提炼出分母含有字母的整式商这一本质。
2. 剖析概念的内涵与外延
借助正例、反例与变式练习,帮助学生精准辨析概念本质。如一元一次方程教学中,通过典型正例与多元、高次、非整式方程等反例对比,明确“一元、一次、整式方程”的内涵;三角形教学中,通过锐角、直角、钝角三角形的图形变式,提炼出三条线段首尾顺次相接的本质特征。
3. 强化数学语言的抽象表征
引导学生完成文字语言、图形语言、符号语言的转化,提升抽象表征能力。如将平行四边形的文字定义转化为对边平行的符号与图形表达。
(三)强化推理与建模,提升抽象思维发展层次
抽象思维的高阶形态体现为规律抽象、模型建构与逻辑推理,初中教学应聚焦代数、几何核心内容,推动抽象思维向纵深发展。
1. 从具体运算走向代数推理
引导学生从具体数字运算中提炼一般规律与代数法则。如乘法分配律教学中,从具体算式抽象出字母表达式,体会代数的一般性;整式加减教学中,从具体运算提炼出系数相加减、字母与指数不变的运算法则。
2. 从问题解决走向模型抽象
引导学生从实际问题中提炼数学模型,掌握建模的基本流程。行程问题中抽象出路程、速度、时间的方程模型,利润问题中抽象出利润、售价、成本的函数模型,通过审题、找变量、析关系、建模型的步骤,固化建模思维。
3. 从直观图形走向几何抽象
引导学生从直观图形中提炼几何要素、关系与定理,实现图形语言向符号推理的转化。如全等三角形判定教学中,从图形重合的直观感知,抽象出SSS、SAS、ASA等判定定理并完成符号化证明;勾股定理教学中,从直角三角形边长关系,抽象出一般规律。
(四)优化教学方法,激活抽象思维发展动力
通过科学的教学方法设计,激发学生主动抽象的意识,提升抽象思维的自主性与深刻性:实施问题链驱动教学,设计层层递进的问题链,引导学生由具体到抽象自主建构知识,以代数式教学为例,通过具体列式、特征分析、一般形式归纳、与算术式对比等问题,逐步引导学生生成代数式概念;运用变式教学突出本质,通过改变非本质属性、保留核心特征,强化学生对本质的把握,在函数教学中变换一次函数参数、保持线性关系本质,几何教学中变换三角形形态、保持内角和规律,帮助学生稳固抽象认知;开展合作探究式教学,组织小组交流、合作探究,让学生在思辨中深化抽象理解,如平行线性质探究中,通过绘图、测量、猜想、验证的小组活动提炼出平行线的核心性质,提升抽象思维的主动性。
(五)完善评价体系,保障抽象思维培养落实
传统评价重结果、轻过程,难以衡量抽象思维发展水平,需构建素养导向的综合性评价体系:强化过程性评价,关注抽象思维的生成过程,重点评价学生从情境中提取数学信息、归纳本质、符号表征、知识迁移应用等能力;优化终结性评价,设计开放性、探究性试题聚焦抽象思维考查,如要求结合生活实例构建一元一次方程模型、从不同图形中提炼共同特征等,突破传统题型的局限;推行多元化评价,结合课堂观察、作业分析、探究报告、自评与互评等方式全面评估学生抽象思维发展水平,以评价倒逼教学改进。
(六)关注学段衔接,遵循抽象思维发展规律
初中抽象思维培养需衔接小学基础、铺垫高中内容,依据年级梯度分层实施:七年级侧重表征性抽象,重点培养符号意识、数感与几何直观,完成从具体事物到数、式、图形的初步抽象;八年级侧重原理性抽象,重点培养关系抽象、规律抽象与几何推理,完成从现象到定理、法则的深层抽象;九年级侧重建构性抽象,重点培养模型抽象、体系抽象与综合推理,完成从问题到函数、方程、几何模型的系统抽象。
同时,在九年级适度渗透集合思想、对应思想、形式化表达等高中数学抽象思维雏形,实现初高中数学学习的平稳衔接。
五、教学实践反思与注意事项
(一)避免抽象思维培养的误区
在数学抽象教学中需走出三大认知误区:抽象并非空中楼阁,必须立足具象情境,让抽象有扎实的“源头”;抽象本质是思维过程,而非单纯的结论记忆,要引导学生亲历抽象的完整过程;同时抽象思维可培养、可提升,教学中需实施分层教学,兼顾不同水平学生的发展需求。
(二)把握抽象思维培养的原则
培养抽象思维应遵循三大核心原则:坚持循序渐进原则,从具象到抽象、从简单到复杂、从经验到理论稳步推进,不急于求成;坚守学生主体原则,让学生自主观察、归纳、抽象,教师仅扮演引导者与组织者的角色;落实学科融合原则,结合物理知识与生活实际,跨学科培养抽象思维,强化知识应用意识。
(三)教师专业素养提升
培养学生抽象思维,教师需先提升自身的数学抽象素养。首先,需要深入理解数学抽象的内涵、层级与规律,把握初中数学知识的抽象本质;其次,转变教学理念,从 “知识传授” 转向 “思维培养”,设计素养导向的教学活动;最后,积累抽象思维培养的课例与策略,在实践中反思、在反思中提升。
六、结论与展望
(一)研究结论
培养初中生数学抽象思维,是数学学科本质、学生学习需求、核心素养发展与终身发展的必然要求,也是初中数学教学的核心任务;数学抽象作为六大数学核心素养之首,是数学学习的逻辑起点、桥梁、纽带与重要育人载体,决定着其他素养的发展水平,是核心素养体系的根基;在初中数学教学中,需立足具象情境、聚焦概念生成、强化推理建模、优化教学方法、完善评价体系,循序渐进、分层落实,引导学生完成从具象到抽象的思维跃迁。
(二)研究展望
未来,初中数学抽象思维培养需进一步聚焦核心素养、深化课堂实践,既要开发更多贴合初中数学的抽象思维培养课例、形成系统化教学资源,也要开展实证研究以量化分析相关培养策略的有效性,同时推进跨学科抽象思维培养,最终实现核心素养的综合落地。
数学抽象思维的培养是一场“慢功夫”,需要教师坚守素养导向,尊重学生认知规律,让学生在数学学习中不仅收获知识,更能形成透过现象看本质的抽象思维能力,真正实现“会用数学的眼光观察世界、会用数学的思维思考世界、会用数学的语言表达世界”的核心素养目标。
参考文献:
- [1] 叶小彩, 严虹. 数学建模核心素养下高中数学教科书例题的比较研究——以四版教科书“函数”内容为例[J]. 福建中学数学,2025(12):19-24.
- [2] 蒋秋萍. 核心素养下初中数学学困生转化的路径分析[J].读写算,2026(05):97-99.
- [3] 王红庆. 高中数学探究与发现教学设计与实践反思——以“杨辉三角的性质与应用”为例[J].试题与研究,2026(06):40-42.
- [4] 郭建华, 曾荣, 于道洋.近六年高考数学数列试题的统计与分析——以2020—2025年新高考Ⅰ卷为例[J]. 理科考试研究,2026,33(02):27-31.
