中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)數(shù)字模擬化研究

張泉杰+房亮

摘 要 目前，信息教育技術(shù)的廣泛應(yīng)用在小學(xué)教育教學(xué)中已發(fā)揮著越來越重要的作用，越來越深刻地影響和促進(jìn)著教育教學(xué)改革，同時也為教育教學(xué)改革提供了豐富的信息化資源。中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)數(shù)字模擬化研究擬通過大數(shù)據(jù)，在線學(xué)習(xí)以及優(yōu)化遺傳算法，為中小學(xué)生提供個性化在線數(shù)學(xué)感知學(xué)習(xí)接觸體驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)個性化互動的數(shù)學(xué)在線學(xué)習(xí)。因此， 中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)數(shù)字模擬化研究在中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐，不僅有利于提高數(shù)學(xué)教學(xué)效率，也有助于提高學(xué)生的數(shù)學(xué)信息素養(yǎng)和綜合能力。

關(guān)鍵詞 數(shù)字模擬化 數(shù)學(xué)教學(xué) 互聯(lián)網(wǎng)思維 中小學(xué)數(shù)學(xué)

0引言

數(shù)學(xué)教學(xué)素來以思維的抽象性在課堂教學(xué)中顯示著其獨(dú)特的魅力，但是在教學(xué)過程中如何把較為抽象的邏輯理念深入淺出地轉(zhuǎn)化為學(xué)生形象的理解，是每個數(shù)學(xué)教師必須破解的教學(xué)難點(diǎn)，也是數(shù)學(xué)教學(xué)的魅力所在。本文章的選題源自2015年全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目“中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)數(shù)字模擬化研究”（項(xiàng)目編號：201510453006）。在該項(xiàng)目的研究過程中，項(xiàng)目組成員對中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題等做充分的前期調(diào)研，搜集并整理大量數(shù)學(xué)知識的相關(guān)數(shù)據(jù)與書籍，項(xiàng)目組成員定期深入學(xué)習(xí)虛擬化應(yīng)用技術(shù)，為創(chuàng)建基于互聯(lián)網(wǎng)思維的新興在線個性化教育平臺提供完善的基礎(chǔ)理論支持。

在對中小學(xué)3269名學(xué)生的問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生在對待學(xué)習(xí)、教學(xué)秩序、考試的態(tài)度基本上是積極的，對校規(guī)班級規(guī)定，基本上是服從的，對自己上學(xué)的目的是無私的。但是大量調(diào)查數(shù)據(jù)表明中小學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)過程中存在諸多共性問題，現(xiàn)狀不樂觀：有67.8%的學(xué)生認(rèn)為教師教學(xué)方法傳統(tǒng)呆板。大部分學(xué)生對新知識新技能的掌握，實(shí)際上是學(xué)生在已有舊知識、舊經(jīng)驗(yàn)等的基礎(chǔ)上自我構(gòu)建，這就決定了教師必須了解學(xué)生已有的基礎(chǔ)層次，創(chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情景，讓學(xué)生加入到學(xué)習(xí)中來，引導(dǎo)學(xué)生自己去獲得知識。還有許多教師不能合理地使用多媒體教學(xué)資源，所以課堂上教師講得多、演得多，看得是結(jié)果是否正確，聽得是是否有大呼隆地齊聲回答，一節(jié)課下來很難見到生動有趣的體驗(yàn)場景，新課程倡導(dǎo)的教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生開展主動地、富有個性地學(xué)習(xí)，在教師包辦包攬中失去了應(yīng)有的光澤。因此，在數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師必須深入研究教材的知識結(jié)構(gòu)和縱橫關(guān)系，同時對學(xué)生發(fā)散思維能力的培養(yǎng)。

中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)數(shù)字模擬化研究擬通過大數(shù)據(jù)，在線學(xué)習(xí)以及優(yōu)化遺傳算法，為中小學(xué)生提供個性化在線數(shù)學(xué)感知學(xué)習(xí)接觸體驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具備豐富的信息資源共享、網(wǎng)狀的信息呈現(xiàn)方式、開放的時空范圍和強(qiáng)大的交互功能等優(yōu)勢，這些都為教師實(shí)施新課程提供了理想的條件。創(chuàng)建基于互聯(lián)網(wǎng)思維的新興在線個性化教育平臺。運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合嚴(yán)密和精心設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)數(shù)字化教學(xué)平臺，全面模擬數(shù)學(xué)在真實(shí)生活中的應(yīng)用，脫去傳統(tǒng)教學(xué)的乏味與枯燥，提升中小學(xué)生對數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)和理性思維，增強(qiáng)學(xué)生把數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活相結(jié)合的實(shí)際化能力。本模擬平臺借助現(xiàn)代化管理學(xué)的知識和技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃、市場研究、生產(chǎn)計(jì)劃、研發(fā)投入、市場拓展和樣表分析等，壯大本模擬平臺的自身實(shí)力。

1中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)數(shù)字模擬化研究進(jìn)程及結(jié)果

中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)數(shù)字模擬化研究通過大數(shù)據(jù)，在線學(xué)習(xí)以及優(yōu)化遺傳算法，為中小學(xué)生提供個性化在線數(shù)學(xué)感知學(xué)習(xí)接觸體驗(yàn)。創(chuàng)建基于互聯(lián)網(wǎng)思維的新興在線個性化教育平臺。運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合嚴(yán)密和精心設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)數(shù)字化教學(xué)平臺，全面模擬數(shù)學(xué)在真實(shí)生活中的應(yīng)用，脫去傳統(tǒng)教學(xué)的乏味與枯燥，提升中小學(xué)生對數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)和理性思維，增強(qiáng)學(xué)生把數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活相結(jié)合的實(shí)際化能力。本模擬平臺借助現(xiàn)代化管理學(xué)的知識和技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃、市場研究、生產(chǎn)計(jì)劃、研發(fā)投入、市場拓展和樣表分析等，壯大本模擬平臺的自身實(shí)力。

本研究項(xiàng)目在前期準(zhǔn)備中進(jìn)行了如下工作：深入了解國家科學(xué)技術(shù)等有關(guān)政策和法律、法規(guī)；了解數(shù)學(xué)科學(xué)的某些新發(fā)展和應(yīng)用前景，尤其是對中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題等已做了充分的前期調(diào)研，為本項(xiàng)目的開展奠定了基礎(chǔ)；項(xiàng)目組成員已查閱了大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，已經(jīng)深入了解現(xiàn)代化管理學(xué)的知識和技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃等，已搜索大量數(shù)學(xué)知識相關(guān)的數(shù)據(jù)且在不斷完善，深入學(xué)習(xí)了虛擬化應(yīng)用技術(shù)；具有虛擬化的相關(guān)知識，并能結(jié)合數(shù)學(xué)加以應(yīng)用。

由于本項(xiàng)目前期較為充沛的準(zhǔn)備工作以及本項(xiàng)目組成員的較為專業(yè)的理論知識應(yīng)用，另外本項(xiàng)目指導(dǎo)老師房亮教授運(yùn)用其豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為本項(xiàng)目各項(xiàng)工作的開展與順利進(jìn)行提供了智力支持和指導(dǎo)。

根據(jù)中小學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的自信心程度調(diào)查分析中，統(tǒng)計(jì)結(jié)果為：“自信心強(qiáng)”的學(xué)生占9.3%，“自信心較強(qiáng)”的學(xué)生占38.8%，“自信心一般”的學(xué)生占40.7%，“自信心不足”的學(xué)生占11.2%。因此，在教學(xué)過程中因過分強(qiáng)調(diào)以提高教學(xué)成績?yōu)榍疤?，免不了會產(chǎn)生教學(xué)的“應(yīng)試”現(xiàn)象，忽視了學(xué)生對學(xué)習(xí)的情感體驗(yàn)，通過大量的訓(xùn)練來提高學(xué)習(xí)成績，片面地追求教學(xué)成績；因過分強(qiáng)調(diào)張揚(yáng)學(xué)生個性，而忽視了學(xué)生基本學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏勤奮刻苦、靜心思考等良好的意志品質(zhì)；因過分強(qiáng)調(diào)探究創(chuàng)新，忽視了對學(xué)生基礎(chǔ)知識和基本技能的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生浮躁、華而不實(shí)的心理，引起教學(xué)質(zhì)量整體下滑的趨勢。本項(xiàng)目為中小學(xué)生提供全新的個性化在線數(shù)學(xué)感知學(xué)習(xí)接觸體驗(yàn)，創(chuàng)建基于互聯(lián)網(wǎng)思維的新興在線個性化教育平臺，從而促進(jìn)學(xué)生對數(shù)學(xué)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)興趣以及對個人自信心的重新建立。

在數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，數(shù)學(xué)教師應(yīng)把對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)、開發(fā)學(xué)生智力以及使教學(xué)更好地適應(yīng)學(xué)生的心理發(fā)展作為重要的教學(xué)內(nèi)容。本項(xiàng)目運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合嚴(yán)密和精心設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)數(shù)字化教學(xué)平臺，全面模擬數(shù)學(xué)在真實(shí)生活中的應(yīng)用，脫去傳統(tǒng)教學(xué)的乏味與枯燥，提升中小學(xué)生對數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)和理性思維，增強(qiáng)學(xué)生把數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活相結(jié)合的實(shí)際化能力。本項(xiàng)目運(yùn)用3D化的關(guān)鍵技術(shù)已初步有了圖像模型：

（1）通過定義和調(diào)整參數(shù)，在3D模型生成過程中直接對應(yīng)于一個具體的行為改變。

（2）利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進(jìn)行交互處理。

（3）建立基于互聯(lián)網(wǎng)思維的中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的3D數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為目標(biāo)，對分布式處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，數(shù)學(xué)教學(xué)的3D大數(shù)據(jù)的錄入、查詢和統(tǒng)計(jì)。

2結(jié)語

中學(xué)教學(xué)學(xué)是研究現(xiàn)實(shí)世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的一門科學(xué)，是辯證法的輔助工具和表達(dá)方式。中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)數(shù)字虛擬化研究使學(xué)習(xí)該領(lǐng)域數(shù)學(xué)的學(xué)生可以很容易從中獲益，它將中小學(xué)數(shù)學(xué)大數(shù)據(jù)通過存儲資源以及其他資源提供了一個邏輯或者立體視圖。學(xué)生可以從原始配置（數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)庫）中獲益的方式訪問它們，這種資源新的數(shù)學(xué)虛擬視圖并不受地理位置或底層資源的物理配置的限制。根據(jù)項(xiàng)目內(nèi)容，項(xiàng)目組成員齊心協(xié)力完成各項(xiàng)工作，討論交流，共同促使項(xiàng)目的順利進(jìn)行。但由于經(jīng)費(fèi)及項(xiàng)目成員3D知識方面欠缺，項(xiàng)目仍需后續(xù)更新改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉丹.數(shù)學(xué)教學(xué)中體驗(yàn)信息技術(shù)的魅力[A].教育技術(shù)：信息化階段新發(fā)展的研究[C]，2007.

[2] 張海霞.數(shù)學(xué)教學(xué)中怎樣激發(fā)學(xué)生的思維[N].太行日報，2010.

[3] 畢波.把握網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) 革新數(shù)學(xué)教學(xué)[A].中國教育技術(shù)協(xié)會2004年年會論文集[C]，2004.

[4] 許勇.數(shù)學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生元認(rèn)知能力的研究[D].福建師范大學(xué)，2003.

[5] 武義.數(shù)學(xué)教學(xué)要有意識地進(jìn)行辯證唯物主義教育[J].黑龍江教育，1998（05）.