数学课堂中的信息技术应用建议

摘要：随着教育数字化时代的到来，信息技术已经在初中数学课堂得到了普及，这对高效课堂中的教与学而言都是十分有利的。一方面，其可以帮助教师拓展教学资源，烘托课堂氛围;另一方面，可以激发学生的学习兴趣，帮助学生养成良好的学习习惯。所以，数学教师要重视信息技术，打破传统思维的束缚，给学生提供科学有效的学习指导，从而使数学课堂焕发生机，提升教学实效。文章将分析在数学课堂中六个重要的信息技术应用场景，以提供有效的经验分享。关键词：教育数字化;高效课堂;数学教学;信息技术2024世界数字教育大会在上海举办，来自70余个国家及地区的教育专家，围绕“数字教育：应用、共享、创新”主题，深入探讨了世界数字教育变革与合作。随着一个个相关平台的搭建，数字教育中外国际合作进一步走向纵深。随着新一轮科技革命和产业革命的深入发展，教育数字化转型已成为全球共识。习近平总书记在中共中央政治局第五次集体学习时强调：“教育数字化是我国开辟教育发展新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口。进一步推进数字教育，为个性化学习、终身学习、扩大优质教育资源覆盖面和教育现代化提供有效支撑。”顺应数字潮流、把握时代脉搏，推进教育变革和创新，对教育现代化和教育强国建设具有重要意义。目前，我国教育数字化基础设施日趋完备。各级各类学校互联网接入率达到100%，超过3/4的学校实现无线网络覆盖，99.5%的学校拥有多媒体教室。教育新基建逐步推进，积极布局教育专网建设，推动5G、IPv6等网络技术落地应用。各地加快建设智能交互教室、虚拟仿真实验室等教学环境，加强物理空间与虚拟空间的衔接融合，推动教育基础设施实现迭代升级。全国优质资源实现普惠共享。国家智慧教育公共服务平台不断丰富优质资源供给，积极拓展功能应用，加强教育领域重要公共服务产品供给。目前，平台汇聚了超4.4万条中小学资源，上线“树人课堂”等专题资源，为广大师生和社会学习者提供“一站式”服务，已基本建成世界第一大教育教学资源库。基础设施和基础优质资源已经初步建好，下一步的教育数字化工作重点，将会转移到信息技术与各个学科的深度融合上。在数学教学中，从教育部公布的“三通两平台”教育信息化1.0时代，到“三全两高一大”的教育信息化2.0时代，再到今天的教育数字化、人工智能时代。在多年的数学课堂实践中，信息技术与数学教学深度融合，一线教师发现了很多信息技术的应用效果，但是也发现了一部分需要改善的问题。一、初中数学课堂教学现状（一）数学教学资源陈旧在实际教学中，很多教师缺乏对网络资源的开发与利用，教学内容以教材中的知识点为主，严格按照考纲执行，缺乏必要的知识拓展与延伸，甚至出现了“读教材”的现象，导致数学教学资源陈旧单一，在一定程度上限制了学生的思维与视野。（二）信息技术应用不足在实际教学中，一些教师将信息技术当成“灌输式”教学的新手段，把数学概念、数学定理，甚至解题方法都融入多媒体课件。由于多媒体的播放速度快，课件一闪而过，导致许多学生“似懂非懂”，学习效果大打折扣。另外，多媒体课件的应用减少了师生之间的互动与交流，很容易发生教与学不相匹配的情况，影响课堂教学的效果。（三）忽视培养创新能力教师要相信学生的力量，布鲁姆目标分类学中表示，每一个学生都有创新、创造的潜能。在数学教学中，教师要将对学生创新能力的培养作为课堂教学的重要任务之一。但一些教师没有意识到信息手段对学生创新能力培养的重要性，对以信息技术为核心的现代化教学方法的运用不够充分，忽视了对学生创新能力的培养，导致学生只能被动地接受知识，不能对所学知识进行合理的猜想和推理，培养学生学科核心素养的工作落实得不到位，导致学生容易形成思维定式。二、数学课堂信息技术应用建议（一）微课的应用建议微课是前几年比较火的一种知识展示方式，在数学课堂中，主要分为三类微课：知识点讲解类微课、题型讲解类微课和单元复习类微课。根据实践，对知识点讲解类微课，建议尽量采用短小、卡通、幽默元素比较强的微课，作为课前预习环节使用的素材。很多数学文化，需要通过微课的方式进行展示，比如祖冲之的故事、中国古代数学瑰宝之赵爽弦图等，都可以通过下发微课的方式，起到让学生提前预习、知识预热的作用。对题型讲解类微课，建议选用涂鸦类微课，通过彩色笔，编写数学步骤，在图形和公式中勾勾画画。这样的方式有利于培养学生的逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算四个数学核心素养。对单元复习类微课，建议选听真人站在大屏前的方式讲解视频，数学学科的单元总结内容比较抽象，真人类微课会提供形象生动的手势、眼神等辅助教学手段，让学生对重难点知识吸收得更理想。综上，不同的内容，应该搭配不同的微课视频，如此才能得到更好的课堂效果。如果教师能够节选一部分视频，在课堂中择优选用，效果会更好，但备课工作量会成倍增加，因此需提前做好时间上的权衡和规划。（二）几何图形绘制软件的应用建议网络上比较强大的数学几何图形绘制软件，主要是几何画板、网络画板和GeoGebra，三个软件各有特色，功能大同小异。这些数字工具，可以用于绘图计算、几何作图、白板协作等。这些几何图形绘制软件可以可视化、动态演示几何图形的变化过程，比如，初中数学的“手拉手”模型，函数图像中自变量和因变量的变化等。教师还可以引导学生通过点、线、面、角的变化，构造新题，举一反三，以培养数形结合思想。这些动态变化过程会更好地引导学生主动观察、分析，帮助学生更加直观、形象地理解几何知识，激发学生对数学内容的热爱之情。教师构建以学生“输出为本”的课堂，让学生通过软件自主设计旋转、缩放、平移等几何变换，有效培养了学生的几何直观和空间想象力。（三）思维导图软件的应用建议思维导图是英国著名脑科学专家托尼·伯赞发明的一种思维可视化工具，受到全世界精英人士的热爱。它最大的作用是通过“宏观类比”和“微观对比”的方式，让学生对结构性强的知识系统进行梳理。教学实践中，教师常用的三款相关软件分别是iMindMap、MindManager和WPS中插入思维导图的功能。三款软件都可以使用动态可视化图表、思维导图、流程图以及便签和Jira集成功能。2022年版义务教育数学课程标准强调大概念、大单元教学设计，强调知识的结构化。数学教师可以用思维导图展示的方式，在章头课中给学生做好知识的整体性讲解，通过可视化、结构化的展示和讲解，会更好地展现数学教学的整体性。比如，在讲解函数板块的大概念知识体系时，教师可以将函数的概念、正比例函数、一次函数、二次函数、反比例函数进行整体讲解，通过思维导图软件展示，让学生对中学的函数学习有一个整体的认识，这容易促进学生大脑突触形成和神经环路的建立，形成固化的知识群。（四）投影技术的应用建议心理学家认为：“如果记忆的对象成为活动的对象或活动的结果时，由于学习者积极地参加活动，记忆效果会明显地提高。”查包洛赛兹和西拉延科的实验表明：没有装配活动任务组回忆出的图形，漏画了许多重要零件，而有装配任务组回忆出的图形，画得比较正确。新课标主张以学生“学”为主体的课堂，投影技术的应用，将会促进这件事情的发生。投影的特点之一，就是生动、形象、直观，能给学生提供鲜明、清晰的视觉形象，激发学生的求知欲和学习兴趣。在教学中，投影不仅可以展示正确的答案，更可以展示错误的方式，促进完成当堂订正错误的“生成”环节。教师一定要重视这一教学环节，尤其是在处理代数类问题中，通过投影技术，可以让更多学生上台展示更多的错误类型，并当场讨论错误产生的原因、订正的方法，推动落实数学学习中的“四能”，即发现问题、提出问题、分析问题，解决问题。（五）个性化作业系统的应用建议我国“双减”政策要求，减轻义务教育阶段学生作业负担。那该如何落实分层作业，借助个性化作业系统软件，就是很好的问题解决方式。教师在执行中的重要前提是对学生过程性学情数据的采集和分析，其技术突破体现在三个方面：一是基于OCR（光学字符识别）技术，可以对学生手写作答的中英文和理科公式加以识别，拓展学情数据采集宽度;二是机器阅读理解技术，可以提升学情数据分析深度;三是通过识别学生学习最近发展区（学生已经达到的发展水平和可能达到的发展水平之间的距离），构建系统性的全学科知识图谱，为学生规划最优数学学习路径。我国很多科技公司对人工智能技术的探索早已开始，其落地应用也很成熟。比如，基于科大讯飞智慧课堂，可以进行过程性数据采集、分析，学生在课堂上的表现、作业情况都可以实时纳入。系统会根据这些数据，为学生定向推送个性化作业，最大限度发挥作业诊断、巩固、学情分析的功能。据驻马店高级中学的学生介绍，教师为学生制订的个性化学习手册分为作业必做项和选做项。每个学生的作业都不一样，包含了错题解析、知识点讲解，以及针对薄弱知识点的拓展练习题，以满足学有余力的学生更多样化的学习需求。“千人千面”的作业，不仅记录了之前检测中的错题，还给予了相应的知识点分析和拓展题推荐，精准把控学生作业时长的同时，还给予个性化辅导，让每一次作业都可以发挥最大效用。所以，借助个性化作业系统软件，可以真正帮助落实分层作业，再配合优质习题微课的讲解，一定会大幅提高学生个性化问题的解决效率，最终一定会达到提升班级、学校整体教学质量的效果。（六）多媒体课件的应用建议微软多媒体课件的发明，确实提高了课堂效率。很多数学教师，都把课件当主线来上课，更有甚者脱离了课件，就不会讲课。但也建议教师要合理地、不过度地应用课件。首先要肯定的是，在很多几何图形的变换、数学文化引入等环节，课件带来展示便利。但是，数学不像语文、历史等文科，需要很多图片、视频等素材进行诠释。在代数的运算、几何的推理环节，需要教师用黑板，边书写，边讲解所需的数学思维。而这个过程，就是帮助学生在脑海中重构知识的神经元链接过程。这就是为什么很多大学数学教授“一写一黑板”的原因所在。数学学科的教学，有其独特性和不可代替性，而过度应用课件会破坏学生的知识体系构建，这个副作用是教师必须提高警惕的。所以，本文建议数学教师择优部分内容选用课件，同时要充分发挥传统课堂中纸笔的作用，更好地缔造高效数学课堂。三、结语如今，随着谷歌发布最强AI大模型Gemini，在功能上多方位碾压ChatGPT，人工智能辅助教学的时代终将来临。人工智能与教育的深度融合，为教育的改革创新带来了更多选择，也提出了更高要求。教师作为教育的主体和灵魂，其专业素养和教育信仰在人工智能时代面临着怎样的挑战和机遇，如何重构适应未来发展的教师教育信仰，这些都是需要深度思考的未来课题。在