信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究

趙國棟

【摘要】隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及與教育領(lǐng)域的深入融合，信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)成為提高教學(xué)效率和質(zhì)量的重要手段.國家對教育信息化的重視和投入日益增加，也明確提出了加快教育現(xiàn)代化的要求，強(qiáng)調(diào)利用信息技術(shù)提升教學(xué)質(zhì)量和效率.在這樣的背景下，探索和實(shí)施信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，不僅是順應(yīng)國家教育信息化發(fā)展的趨勢，也是滿足高中生個性化學(xué)習(xí)需求、提升數(shù)學(xué)教育質(zhì)量的有效途徑.文章分析了信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用存在的問題，簡述了信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的意義，從培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、激發(fā)學(xué)生空間想象能力、強(qiáng)化師生互動效果、保證學(xué)生學(xué)習(xí)效果四個方面詳細(xì)分析了信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用.

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；高中教學(xué)；應(yīng)用研究

引 言

高中生作為新時代的主力軍，迫切需要更加靈活和個性化的學(xué)習(xí)方式，以應(yīng)對復(fù)雜多變的未來.在新時代教育領(lǐng)域，信息技術(shù)的迅速發(fā)展為傳統(tǒng)的教學(xué)方式帶來了變革.尤其在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，信息技術(shù)的應(yīng)用不僅僅是將教學(xué)數(shù)字化，更重要的是開辟了促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)、提高教學(xué)互動性和個性化學(xué)習(xí)路徑的新途徑.高中數(shù)學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維、解決問題能力的關(guān)鍵學(xué)科，急需利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新.

一、信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用存在的問題

（一）師生的信息技術(shù)能力不均衡

高中教師在信息技術(shù)應(yīng)用方面的能力存在較大差異，一些教師因為自身對新技術(shù)的熱情和持續(xù)學(xué)習(xí)，能夠熟練利用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計和實(shí)施，而另一些教師可能因為缺乏相關(guān)培訓(xùn)或?qū)夹g(shù)的抗拒感，難以有效集成信息技術(shù)到數(shù)學(xué)教學(xué)中，這種能力上的差異直接影響了信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用效果和教學(xué)質(zhì)量.此外，學(xué)生在信息技術(shù)的知識和技能上也存在顯著差異.一部分學(xué)生由于家庭條件、個人興趣或早期教育的不同，具有較強(qiáng)的計算機(jī)操作能力和網(wǎng)絡(luò)信息處理能力；而另一部分學(xué)生在此方面相對薄弱，這種差異會使部分學(xué)生在使用信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)時感到困難，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果.

（二）缺乏高質(zhì)量的再現(xiàn)教學(xué)資源

雖然互聯(lián)網(wǎng)上有大量的數(shù)學(xué)教學(xué)資源，包括視頻、模擬軟件、在線課程等，但這些資源的質(zhì)量良莠不齊.高質(zhì)量和科學(xué)性強(qiáng)的資源并不容易找到，而且有時候難以與具體的教學(xué)內(nèi)容對接，導(dǎo)致教師在使用時需要投入大量時間進(jìn)行篩選和驗證.高質(zhì)量的教學(xué)資源往往需要根據(jù)學(xué)生的具體需求進(jìn)行個性化調(diào)整，同時需要考慮到本地教育環(huán)境和文化背景的因素.然而，目前市場上個性化和本地化的高質(zhì)量教學(xué)資源相對較少，限制了信息技術(shù)在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用效果.此外，一些高質(zhì)量的教學(xué)資源，尤其是具有高度互動性和個性化功能的平臺或軟件，往往需要付費(fèi)才能使用，對于經(jīng)費(fèi)有限的學(xué)校和地區(qū)來說，更是一大挑戰(zhàn).

（三）過度依賴技術(shù)忽視基本技能

隨著計算機(jī)和各種數(shù)學(xué)軟件的普及，部分教師過分依賴這些工具解決數(shù)學(xué)問題，從而減少了學(xué)生進(jìn)行手工計算和邏輯推理的機(jī)會，導(dǎo)致學(xué)生在掌握數(shù)學(xué)基本概念和技能方面的能力下降，比如基本的算術(shù)運(yùn)算能力、公式推導(dǎo)能力等.同時，過度依賴技術(shù)也會使學(xué)生習(xí)慣于尋求快速而表面的解決方案，而非深入思考和理解問題的本質(zhì)，這種習(xí)慣必然會削弱學(xué)生的深度思考能力和解決復(fù)雜問題的能力，對學(xué)生的長期學(xué)習(xí)和發(fā)展不利.此外，過分依賴技術(shù)進(jìn)行教學(xué)也會減少師生之間面對面的交流和討論，導(dǎo)致學(xué)生難以充分理解數(shù)學(xué)概念的深層含義.

（四）技術(shù)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)安全問題

一些學(xué)校的技術(shù)設(shè)備不夠先進(jìn)，經(jīng)常出現(xiàn)故障或不兼容最新軟件和應(yīng)用程序的問題，并且由于經(jīng)費(fèi)限制，這些設(shè)備無法得到及時更新，使得教師和學(xué)生無法充分利用最新的信息技術(shù)資源進(jìn)行教學(xué)和學(xué)習(xí).技術(shù)設(shè)備的可用性在不同地區(qū)和學(xué)校之間也存在顯著差異，加劇教育不公平等問題.如位于資源豐富地區(qū)的學(xué)校擁有更先進(jìn)的技術(shù)和更好的網(wǎng)絡(luò)條件，而資源匱乏的學(xué)校則無法提供相同水平的技術(shù)支持，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)機(jī)會和質(zhì)量.此外，學(xué)校和學(xué)生也面臨著日益嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)安全威脅，包括數(shù)據(jù)泄露、惡意軟件攻擊以及網(wǎng)絡(luò)詐騙等.因此，保護(hù)學(xué)生的個人信息和隱私在在線教學(xué)活動中變得尤為重要，但這一任務(wù)對于很多學(xué)校來說充滿挑戰(zhàn).

二、信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的意義

（一）滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求

高中階段的學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、知識儲備上有顯著的差異，通過信息技術(shù)，教師可以為每名學(xué)生建立個性化的學(xué)習(xí)路徑.如基于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、知識掌握程度和興趣愛好，智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)能夠推薦合適的學(xué)習(xí)資料和習(xí)題，使學(xué)生能夠按照自己的節(jié)奏進(jìn)行學(xué)習(xí)，該種個性化的學(xué)習(xí)方式有助于學(xué)生在掌握知識的同時，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動性和積極性.并且，學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，信息技術(shù)也能夠提供多種形式的學(xué)習(xí)資源，如視頻講解、互動式習(xí)題、模擬軟件等，滿足不同學(xué)習(xí)風(fēng)格學(xué)生的需求.如視覺型學(xué)生更偏好圖形和視頻資料，而動手能力強(qiáng)的學(xué)生可能更喜歡通過模擬軟件進(jìn)行實(shí)踐操作，多樣化教學(xué)資源能夠幫助每名學(xué)生找到最適合自己的學(xué)習(xí)方式.

（二）拓展課堂學(xué)習(xí)資源和空間

互聯(lián)網(wǎng)為高中數(shù)學(xué)教學(xué)提供了大量資源，包括在線課程、教學(xué)視頻、電子書籍、互動習(xí)題和模擬軟件等，資源覆蓋了從基礎(chǔ)知識到高級理論的各個方面，能夠滿足不同層次和興趣的學(xué)生需求.通過訪問這些資源，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)課本知識，還能夠探索數(shù)學(xué)的更多領(lǐng)域和應(yīng)用，從而開闊學(xué)習(xí)視野.特別是計算機(jī)模擬技術(shù)，可以為數(shù)學(xué)實(shí)驗和復(fù)雜問題的解決提供強(qiáng)大的工具，學(xué)生利用數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行圖形繪制、函數(shù)模擬等操作，這些虛擬實(shí)驗不受物理空間和實(shí)際條件的限制，能夠讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中直觀觀察數(shù)學(xué)規(guī)律和解決問題的過程.并且，信息技術(shù)促進(jìn)了學(xué)生之間及學(xué)生與教師之間的交流與合作，如通過網(wǎng)絡(luò)論壇、社交媒體和在線協(xié)作平臺，學(xué)生可以在任何時間和地點(diǎn)與同學(xué)或世界各地的人交流數(shù)學(xué)問題，參與在線研討會和競賽，不僅拓展學(xué)習(xí)的空間，還增進(jìn)學(xué)生的交流和合作能力.

（三）培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)

在信息技術(shù)融入數(shù)學(xué)教學(xué)的過程中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)如何有效檢索、評估和利用網(wǎng)絡(luò)資源支持自己的學(xué)習(xí)，不僅提高了對信息的甄別和利用能力，還增強(qiáng)了其處理和分析數(shù)據(jù)的能力.通過使用各種數(shù)學(xué)軟件和工具，如幾何畫板、統(tǒng)計分析軟件和編程環(huán)境，學(xué)生不僅可以加深對數(shù)學(xué)概念的理解，還可以學(xué)習(xí)到實(shí)際的計算機(jī)操作技能和基本的編程知識，這些技能為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)計算機(jī)科學(xué)或從事與信息技術(shù)相關(guān)的職業(yè)奠定了基礎(chǔ).并且在信息技術(shù)集成的教學(xué)環(huán)境中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)如何安全、負(fù)責(zé)任地使用網(wǎng)絡(luò)和社交媒體，積極討論數(shù)字足跡、網(wǎng)絡(luò)欺凌和隱私保護(hù)等話題，學(xué)生可以提升自己的數(shù)字素養(yǎng)，學(xué)習(xí)保護(hù)個人信息和遵守網(wǎng)絡(luò)道德的重要性.

三、信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用措施

（一）預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)使用微課，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力

通過微課作為預(yù)習(xí)材料，學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行預(yù)習(xí)，該種靈活性和個性化的學(xué)習(xí)方式可以有效提升學(xué)習(xí)效率和興趣.并且，學(xué)生可以重復(fù)觀看難以理解的部分，加深理解和記憶.預(yù)習(xí)微課后，學(xué)生能夠通過線上論壇、社交媒體等平臺分享自己的看法和疑問，與同學(xué)和老師進(jìn)行交流，不僅幫助自己解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，還可以促進(jìn)學(xué)生之間的合作學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)習(xí)視野.

以“充分條件與必要條件”的概念教學(xué)為例，教師可以通過微課視頻輔助學(xué)生的預(yù)習(xí).視頻首先定義什么是充分條件和必要條件，以及它們之間的區(qū)別，通過簡單明了的語言和實(shí)際生活中的例子，幫助學(xué)生建立對這些概念的初步理解.然后利用圖形，如韋恩圖直觀展示充分條件與必要條件的關(guān)系.接著通過具體的數(shù)學(xué)例題和生活實(shí)例說明充分條件與必要條件的應(yīng)用，如“若要得A，必須先通過B”中的B是A的必要條件，而不一定是充分條件.也可以指出學(xué)生在理解和應(yīng)用充分條件與必要條件時常見的誤區(qū)，并提供解釋和糾正的方法.視頻最后提供幾個問題，供學(xué)生自我檢測理解情況，旨在鼓勵學(xué)生思考并應(yīng)用所學(xué)知識.通過預(yù)習(xí)微課，學(xué)生可以在課堂教學(xué)前構(gòu)建起關(guān)于充分條件與必要條件的基本知識框架，有助于其在課堂上更好地理解和吸收新知識.

（二）直觀展示幾何圖形，激發(fā)學(xué)生空間想象

幾何是高中數(shù)學(xué)的重要組成部分，不僅涉及形狀、大小、相對位置等基本概念，還涉及了空間的結(jié)構(gòu)和屬性.然而，傳統(tǒng)的幾何教學(xué)往往依賴于靜態(tài)的圖像和文字說明，對于部分學(xué)生來說可能難以直觀理解幾何概念，特別是在空間幾何方面.信息技術(shù)的應(yīng)用，尤其是計算機(jī)圖形和動畫的使用，為解決這一教學(xué)挑戰(zhàn)提供了有效的工具.通過三維建模軟件等工具，學(xué)生可以在虛擬空間中直接操作和觀察幾何體，從多個角度和維度理解空間幾何對象

以“圓柱、圓錐、圓臺的表面積”的教學(xué)為例，教師使用三維建模軟件或動態(tài)幾何軟件展示圓柱、圓錐和圓臺的三維模型，通過旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等操作，幫助學(xué)生從多個角度觀察這些幾何體，理解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn).然后利用軟件動態(tài)展示圓柱、圓錐和圓臺的展開圖，讓學(xué)生看到實(shí)際的側(cè)面積和底面積，并通過調(diào)整幾何體的高度和底面半徑，直觀展示這些變化如何影響表面積.學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，側(cè)面積是底圓周長與高的乘積，底面積是圓的面積公式計算.教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圓錐和圓臺的展開圖進(jìn)行思考，并嘗試推導(dǎo)它們的表面積計算公式.也可以讓學(xué)生使用軟件自行操作，嘗試改變幾何體的尺寸，并觀察表面積的變化.由教師總結(jié)各幾何體表面積的計算公式，強(qiáng)調(diào)公式的應(yīng)用條件和適用范圍.

（三）線上線下結(jié)合教學(xué)，強(qiáng)化師生互動效果

線上線下結(jié)合的教學(xué)模式為學(xué)生提供了時間和空間上的靈活性，學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排選擇在線學(xué)習(xí)，也可以通過線下課堂深化理解和應(yīng)用知識.線上學(xué)習(xí)環(huán)境鼓勵學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，他們可以自由探索感興趣的數(shù)學(xué)問題和話題，同時也可以通過線上協(xié)作工具與同學(xué)一起完成學(xué)習(xí)任務(wù)，培養(yǎng)團(tuán)隊合作能力.教師可以引入豐富多樣的教學(xué)資源，如視頻講解、在線測試、互動游戲等，這些資源可以使數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)變得更加生動有趣.

以“指數(shù)函數(shù)”的教學(xué)為例，開展線上線下結(jié)合的學(xué)習(xí)可以提升教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗.在線視頻講解指數(shù)函數(shù)的定義、性質(zhì)（包括圖像特點(diǎn)、單調(diào)性、對稱性等）、以及它們在實(shí)際生活中的應(yīng)用.通過動畫或圖形軟件，直觀展示指數(shù)函數(shù)的圖像變化，或者通過在線課件分享幾個涉及指數(shù)函數(shù)的典型例題，展示解題步驟和策略.線下學(xué)習(xí)時，教師將學(xué)生分成不同小組，提供幾個實(shí)際案例，如人口增長、放射性衰減、利息計算等，要求學(xué)生應(yīng)用指數(shù)函數(shù)的知識來分析和解決問題.學(xué)生分組討論，每組選取案例進(jìn)行深入研究，運(yùn)用指數(shù)函數(shù)進(jìn)行計算和預(yù)測，然后準(zhǔn)備演示材料，向全班展示他們的分析過程和結(jié)果.在完成任務(wù)過程中，教師要鼓勵學(xué)生進(jìn)行充分的討論，共享信息和想法，通過集體智慧找到解題的最佳途徑.

（四）借助平臺發(fā)布作業(yè)，保證學(xué)生學(xué)習(xí)效果

通過共享平臺，教師可以及時發(fā)布作業(yè)和學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以在線提交作業(yè)和提問，實(shí)現(xiàn)師生之間更為直接和高效的溝通和互動.共享平臺上的學(xué)習(xí)材料和作業(yè)可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和理解程度進(jìn)行個性化調(diào)整，教師可以根據(jù)學(xué)生的反饋和作業(yè)成績，為學(xué)生提供針對性的輔導(dǎo)和學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)查漏補(bǔ)缺，確保每位學(xué)生都能按照自己的節(jié)奏有效學(xué)習(xí).此外，共享平臺上收集的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)（如作業(yè)成績、在線測試結(jié)果等）可以為教師提供有價值的反饋，幫助教師評估教學(xué)效果，從而做出更加科學(xué)和合理的教學(xué)決策.

以“隨機(jī)事件與概率”的教學(xué)為例，在本課教學(xué)后教師可以發(fā)布在線測驗習(xí)題，設(shè)計一系列選擇題、填空題和簡答題，覆蓋隨機(jī)事件的定義、概率的計算方法（包括經(jīng)典概率、條件概率等）、概率分布等基本概念和計算技巧.然后提供一組或幾組真實(shí)世界的數(shù)據(jù)（如天氣數(shù)據(jù)、體育比賽結(jié)果等），要求學(xué)生使用概率論的方法進(jìn)行分析，并預(yù)測某些事件的發(fā)生概率.然后教師在論壇上發(fā)布幾個開放性問題，如概率在決策中的作用、概率與個人直覺之間的關(guān)系等，要求學(xué)生提供自己的見解并相互評論，促進(jìn)學(xué)生深入思考概率論的應(yīng)用和意義，提高批判性思維和交流能力.相信這種多樣化的作業(yè)設(shè)計可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度，使學(xué)生能夠從不同角度和層面深入理解和應(yīng)用概率論知識.

結(jié) 語

綜上所述，信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用展現(xiàn)出巨大的潛力和價值.無論是線上線下混合教學(xué)模式的實(shí)施、數(shù)字化教學(xué)資源的廣泛應(yīng)用、交互式學(xué)習(xí)平臺的開發(fā)，還是數(shù)據(jù)驅(qū)動的個性化學(xué)習(xí)路徑的設(shè)計，信息技術(shù)都在促進(jìn)高中數(shù)學(xué)教學(xué)方式的創(chuàng)新和學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升中發(fā)揮了不可替代的作用.未來的發(fā)展方向應(yīng)著重于加強(qiáng)教師專業(yè)培訓(xùn)，改善學(xué)校信息技術(shù)設(shè)施，以及開發(fā)更多適應(yīng)性強(qiáng)、互動性高的教學(xué)軟件和平臺，從而實(shí)現(xiàn)高中數(shù)學(xué)教學(xué)的高效與創(chuàng)新.

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