談信息技術(shù)與高中數(shù)學(xué)課程的整合

李婧妍

【摘要】隨著社會的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活得到了極大的滿足，對于生活的追求也變得越來越高，教育方面亦是如此.新課改對教育也提出了更高的要求.在教學(xué)中，教師不能墨守成規(guī)，要積極探索新方法、新思想，在充實自己的同時豐富課堂.信息技術(shù)作為新生的力量，在教育中也有著非常重要的影響，甚至改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式.基于此，文章以高中數(shù)學(xué)為研究對象，分析信息技術(shù)的整合策略，希望可以為數(shù)學(xué)教學(xué)發(fā)展提供一些建議.

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；高中數(shù)學(xué)；學(xué)習(xí)資源

引 言

信息技術(shù)的發(fā)展正在深刻影響著各個領(lǐng)域，教育也不例外.在數(shù)字化時代，將信息技術(shù)與教育相結(jié)合已成為教育改革的重要方向之一.高中數(shù)學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維、分析問題和解決問題能力的重要學(xué)科，也需要與信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的整合.文章旨在探討信息技術(shù)與高中數(shù)學(xué)課程的整合，探尋整合的意義和策略，為教育者提供一種新的思路和方法.

一、信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢

（一）增強(qiáng)可視化效果

通過使用教學(xué)軟件、應(yīng)用程序和虛擬實驗環(huán)境，學(xué)生可以將抽象的數(shù)學(xué)概念和過程轉(zhuǎn)化為可視化的形式.例如，使用教學(xué)軟件可以繪制圖形和函數(shù)曲線，學(xué)生可以通過觀察這些圖形來理解數(shù)學(xué)函數(shù)的性質(zhì)和變化規(guī)律.而在虛擬實驗環(huán)境中，學(xué)生可以通過模擬實驗來觀察數(shù)學(xué)現(xiàn)象的變化，從而更深入地理解數(shù)學(xué)原理.通過可視化效果，學(xué)生可以更清晰地看到數(shù)學(xué)概念之間的關(guān)系和連接，從而使自身的基礎(chǔ)更加牢固.

（二）提供個性化學(xué)習(xí)

每名學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)方面的能力和興趣都有所不同.傳統(tǒng)的課堂教學(xué)難以滿足每名學(xué)生的個性化需求.而信息技術(shù)的應(yīng)用可以根據(jù)學(xué)生的不同情況和需求，提供個性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)方式.通過使用數(shù)學(xué)教學(xué)軟件和在線學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和興趣選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式.同時，信息技術(shù)可以提供學(xué)習(xí)輔助工具，幫助學(xué)生更好地理解和掌握數(shù)學(xué)知識.一些學(xué)生可能需要更多的練習(xí)來強(qiáng)化基礎(chǔ)知識；而另一些學(xué)生可能需要更多的挑戰(zhàn)來拓展思維能力.通過個性化學(xué)習(xí)，學(xué)生可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)成果.

（三）拓寬學(xué)習(xí)資源

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)主要依賴于教科書和教師的講授，學(xué)生的學(xué)習(xí)資源相對有限.而信息技術(shù)的應(yīng)用可以通過互聯(lián)網(wǎng)和在線學(xué)習(xí)平臺，為學(xué)生提供更廣泛、更多樣的學(xué)習(xí)資源.學(xué)生可以通過在線教程、視頻課程、學(xué)術(shù)論文等，更全面地了解和學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識.此外，還有許多數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)站和應(yīng)用程序提供交互式學(xué)習(xí)體驗，讓學(xué)生能夠通過實際操作和探索來加深對數(shù)學(xué)概念的理解.信息技術(shù)的應(yīng)用還可以使學(xué)生與世界各地的數(shù)學(xué)專家和同學(xué)進(jìn)行交流和合作.通過在線論壇、博客和社交媒體等平臺，學(xué)生可以與其他同學(xué)和數(shù)學(xué)愛好者分享想法，互相學(xué)習(xí).

二、高中數(shù)學(xué)教育中存在的問題

（一）抽象性和難度

數(shù)學(xué)作為一門抽象學(xué)科，往往需要學(xué)生通過抽象思維和邏輯推理來解決問題.然而，對于許多學(xué)生來說，這種抽象性可能會帶來困難.他們可能會覺得難以理解和應(yīng)用抽象的概念，例如代數(shù)、幾何和微積分等.這種抽象性和難度也導(dǎo)致了學(xué)生對數(shù)學(xué)的恐懼和厭倦情緒的產(chǎn)生.他們可能會覺得數(shù)學(xué)題目復(fù)雜煩瑣，解題過程枯燥乏味，缺乏實際應(yīng)用場景的參考.這不僅對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性造成了負(fù)面影響，也限制了他們對數(shù)學(xué)知識的深入理解和掌握.

（二）缺乏實際應(yīng)用

高中數(shù)學(xué)教育中存在著一個問題，那就是缺乏實際應(yīng)用.傳統(tǒng)的高中數(shù)學(xué)課程往往注重理論知識的傳授和解題技巧的訓(xùn)練，但相對缺乏將數(shù)學(xué)知識與實際生活、工作場景結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容.這種缺乏實際應(yīng)用的問題導(dǎo)致學(xué)生難以將所學(xué)的數(shù)學(xué)知識與實際情境相聯(lián)系.他們可能會覺得學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)只是為了應(yīng)付考試，而缺乏對數(shù)學(xué)知識的真正理解和興趣.更嚴(yán)重的是，一些學(xué)生可能無法將數(shù)學(xué)所具有的解決實際問題的能力轉(zhuǎn)化到日常生活中，無法靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)思維和方法解決現(xiàn)實中的難題.

（三）缺乏互動與參與

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育往往采用教師講解和學(xué)生聽講的方式，缺乏學(xué)生的互動和參與.一方面，這種教學(xué)模式容易讓學(xué)生感到枯燥無味，減少他們對數(shù)學(xué)學(xué)科的興趣和熱情；另一方面，缺乏互動與參與也會導(dǎo)致學(xué)生的思維能力和問題解決能力的不足.學(xué)生沒有機(jī)會在課堂上積極探究和交流，無法深入理解數(shù)學(xué)概念和方法的特點和應(yīng)用場景，缺乏發(fā)問和回答問題的機(jī)會，也無法分享和借鑒其他同學(xué)的思路和方法.

（四）考試導(dǎo)向

在當(dāng)前的教育環(huán)境下，由于高考等重要考試的壓力，數(shù)學(xué)教育往往更加注重應(yīng)試技巧和應(yīng)試訓(xùn)練，而忽視了培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維、創(chuàng)造力和問題解決能力.這種考試導(dǎo)向的問題導(dǎo)致學(xué)生對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)不再是為了真正理解和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識，而是為了追求高分和通過考試.他們可能將數(shù)學(xué)視為一門“應(yīng)試科目”，只注重背誦公式和模板，而缺乏對數(shù)學(xué)的深入思考和探索.這不僅限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和創(chuàng)造力的發(fā)展，而且導(dǎo)致他們對數(shù)學(xué)的興趣逐漸減退.

三、信息技術(shù)與高中數(shù)學(xué)課程整合的方法

（一）使用教學(xué)軟件和應(yīng)用程序

教師在教學(xué)中使用教學(xué)軟件和應(yīng)用程序可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握數(shù)學(xué)概念，提高他們的計算和解決問題的能力.此外，這些工具還可以幫助學(xué)生更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和可視化，通過模擬和展示等方式，更生動、形象地向?qū)W生呈現(xiàn)數(shù)學(xué)知識.使用教學(xué)軟件和應(yīng)用程序還可以激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情，加深他們對數(shù)學(xué)學(xué)科的理解和認(rèn)識.其間，學(xué)生可以通過自己的實驗和探索，更好地理解和體驗數(shù)學(xué)原理和應(yīng)用場景.

以“冪函數(shù)”這一節(jié)為例，教師可以在軟件中輸入函數(shù)y=xn來繪制冪函數(shù)的圖像，讓學(xué)生觀察圖像的特征和變化規(guī)律，也可以讓學(xué)生自己探索不同參數(shù)n的取值對冪函數(shù)圖像的影響.例如，改變n的值來觀察冪函數(shù)圖像的斜率、凹凸性、零點和極值等特征.接著，教師可以讓學(xué)生自行利用教學(xué)軟件，發(fā)現(xiàn)冪函數(shù)的對稱性和變換規(guī)律等性質(zhì)，并進(jìn)一步深入探究.在練習(xí)時，教師可以通過數(shù)學(xué)應(yīng)用程序或其他互動工具設(shè)計一些選擇題或填空題，讓學(xué)生快速回顧冪函數(shù)的相關(guān)知識；還可以設(shè)計一些探究性問題，讓學(xué)生主動思考和解決問題，并與同學(xué)進(jìn)行交流討論，以進(jìn)一步提高他們的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和思維能力.為了加強(qiáng)學(xué)生對冪函數(shù)的理解和應(yīng)用，教師可以布置一些有關(guān)冪函數(shù)的實際問題，如數(shù)學(xué)建模問題、物理應(yīng)用問題等，讓學(xué)生通過教學(xué)軟件分析并解決這些問題.教師可以讓學(xué)生探究球的體積與半徑的關(guān)系、火箭的質(zhì)量與加速度的關(guān)系等實際問題，讓學(xué)生將所學(xué)的冪函數(shù)知識應(yīng)用到實際情況中去，并且通過分析結(jié)果來驗證和加深學(xué)習(xí)成果.總之，在教學(xué)中，教師可以利用教學(xué)軟件和應(yīng)用程序來引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)學(xué)知識進(jìn)行主動探究、深入思考和靈活運(yùn)用，以促進(jìn)他們的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升.

（二）創(chuàng)設(shè)虛擬實驗環(huán)境

虛擬實驗環(huán)境是基于計算機(jī)技術(shù)和模擬仿真技術(shù)創(chuàng)建的一種虛擬現(xiàn)實場景，可以模擬真實的實驗情境并進(jìn)行交互式實驗.通過虛擬實驗環(huán)境，學(xué)生可以進(jìn)行多次實驗，觀察和記錄結(jié)果，探索不同變量對實驗結(jié)果的影響.這種親身參與的實驗體驗可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用數(shù)學(xué)知識，培養(yǎng)他們的實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析能力.在傳統(tǒng)實驗中，有些實驗條件很難控制或者很難觀察到實驗現(xiàn)象的細(xì)節(jié).而虛擬實驗環(huán)境可以通過調(diào)節(jié)參數(shù)、改變條件等方式靈活地進(jìn)行實驗，并提供詳細(xì)的結(jié)果展示和分析.這使得學(xué)生能夠更深入地了解數(shù)學(xué)概念和規(guī)律，解決實際問題時能夠更加準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)測和判斷.

以“空間點、直線、平面之間的位置關(guān)系”這一節(jié)為例，教師可以通過多媒體展示一些具體的日常場景，如建筑物、幾何模型等，引起學(xué)生對點、直線和平面之間位置關(guān)系的興趣并激發(fā)他們進(jìn)行思考，然后使用虛擬實驗軟件進(jìn)行講解.首先，教師可以通過軟件繪制一些簡單的點、直線和平面，并解釋它們之間的基本關(guān)系，如點在直線上、點在平面內(nèi)等.其次，教師可以利用軟件展示和探索更復(fù)雜的情況，如直線與平面的關(guān)系、兩個平面的相交關(guān)系等.教師可以先繪制一個點和一條直線，然后讓學(xué)生觀察點與直線的位置關(guān)系，并思考如何判斷點是否在直線上.再次，教師可以讓學(xué)生主動操作軟件，改變點的位置或直線的方向，并觀察結(jié)果，讓學(xué)生通過實踐來理解和記憶點與直線之間的位置關(guān)系.同樣，教師可以使用軟件繪制一個平面，并在平面上標(biāo)出一些點和直線，然后讓學(xué)生觀察并推測這些點和直線與平面的位置關(guān)系.學(xué)生通過自主探索和發(fā)現(xiàn)，加深對點、直線和平面之間位置關(guān)系的理解.最后，教師可以給出一些具體的問題，要求學(xué)生利用虛擬實驗軟件進(jìn)行模擬和驗證，如找出一個點在兩個平面的交線上的條件等.通過創(chuàng)設(shè)虛擬實驗環(huán)境，學(xué)生可以對點、直線和平面之間的位置關(guān)系有更加深入的理解.

（三）進(jìn)行在線互動學(xué)習(xí)

在線互動學(xué)習(xí)是指通過網(wǎng)絡(luò)平臺、在線討論和互動工具等方式，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實時互動和學(xué)習(xí)交流.無論是面對面的課堂教學(xué)還是遠(yuǎn)程教學(xué)，都可以利用在線互動工具進(jìn)行師生互動、學(xué)生之間的交流討論.這樣一來，學(xué)生可以更加靈活地安排學(xué)習(xí)時間，提高學(xué)習(xí)效率.通過在線平臺的問題討論、小組合作和案例分析等活動，學(xué)生可以積極參與討論和表達(dá)觀點，培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)的能力和批判性思維.在這個過程中，學(xué)生可以從多個角度思考問題，發(fā)展邏輯推理和問題解決的能力，并且在與他人的互動中不斷調(diào)整和修正自己的理解.

以“空間向量及其運(yùn)算”這一節(jié)為例，教師可以使用多媒體工具引入空間向量的概念和相關(guān)知識，解釋向量在三維空間中的表示形式、坐標(biāo)和運(yùn)算規(guī)則等.而學(xué)生可以借助在線教育平臺，進(jìn)入空間向量的學(xué)習(xí)模塊，再通過平臺上的視覺化圖形工具、模型等進(jìn)行觀察和探索.教師可以提供一系列有關(guān)空間向量的問題，如給出兩個向量的坐標(biāo)，要求學(xué)生計算它們的和、差、數(shù)量積等.教師還可以要求學(xué)生在平臺上找到兩個相互垂直的向量，并利用平臺提供的工具驗證它們的垂直關(guān)系.學(xué)生可以自主操作視角、拖動向量等，觀察向量在三維空間中的變化及其垂直關(guān)系.之后，教師應(yīng)組織學(xué)生進(jìn)行討論與分享，讓學(xué)生在在線平臺上提交他們的思考和解決問題的方法.之后，教師選擇幾名學(xué)生的觀點進(jìn)行展示，并引導(dǎo)其他學(xué)生發(fā)表自己的看法.在線平臺提供的可視化工具和交互功能使學(xué)生更加深入地理解空間向量的概念和運(yùn)算規(guī)則.同時，學(xué)生之間的討論與分享可以促進(jìn)合作學(xué)習(xí)和知識共建，提高學(xué)習(xí)效率.教師在整個教學(xué)過程中起到引導(dǎo)和指導(dǎo)的作用，及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充.

（四）開展項目式學(xué)習(xí)

項目式學(xué)習(xí)是指通過獨立或小組方式完成一個具有挑戰(zhàn)性和現(xiàn)實意義的項目，使學(xué)生在設(shè)計、實施和評估過程中積累知識、解決問題、應(yīng)用技能和提升能力.通過選擇實際問題或場景作為課程項目，學(xué)生可以深入了解這些問題或場景下需要解決的真實問題，并主動尋找適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案.同時，在項目中，學(xué)生需要收集數(shù)據(jù)、分析和解釋結(jié)果、制訂計劃、實施方案等，從而鞏固和拓展他們的數(shù)學(xué)知識、技能和能力.在課程項目中，學(xué)生需要采取創(chuàng)新的方法、運(yùn)用創(chuàng)造性的思維來解決復(fù)雜的問題.他們需要具備跨學(xué)科的視角，適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，以實踐為導(dǎo)向，錘煉自己的實踐能力和專業(yè)技能.

以“拋物線”這一節(jié)為例，教師向?qū)W生介紹本節(jié)課的目標(biāo)：通過探究拋物線的性質(zhì)和應(yīng)用，學(xué)習(xí)拋物線方程、頂點坐標(biāo)、焦點坐標(biāo)等概念，并能夠解決與拋物線相關(guān)的實際問題.教師提出一個或多個與拋物線相關(guān)的實際問題，如設(shè)計一個拋物線形狀的建筑物屋頂，要求學(xué)生確定該拋物線的方程、頂點坐標(biāo)和焦點坐標(biāo).學(xué)生需要在項目中解決這個問題，并得出最佳設(shè)計方案.教師把學(xué)生分成幾個小組，每個小組由3～4名學(xué)生組成.每個小組中可以有不同的角色，如項目經(jīng)理、數(shù)據(jù)收集員、模型構(gòu)建員等，以便分工合作.學(xué)生團(tuán)隊成員根據(jù)問題的需求，利用互聯(lián)網(wǎng)、圖書館、采訪等途徑進(jìn)行調(diào)研和資料收集.他們需要了解拋物線的概念、性質(zhì)、方程、頂點坐標(biāo)和焦點坐標(biāo)等相關(guān)知識，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)和所學(xué)的知識，分析問題，構(gòu)建拋物線的數(shù)學(xué)模型，可以使用信息技術(shù)工具，如電子表格軟件、繪圖軟件等，輔助進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和模型構(gòu)建.學(xué)生使用信息技術(shù)工具對拋物線方程、頂點坐標(biāo)和焦點坐標(biāo)進(jìn)行計算，并通過繪制圖形進(jìn)行驗證.教師最好向全班展示解決方案、數(shù)據(jù)分析過程、模型構(gòu)建過程以及得出的結(jié)論.通過項目式學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠在真實情境中運(yùn)用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識，培養(yǎng)解決問題和合作的能力.

結(jié) 語

信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)教育中的應(yīng)用可以提供更多的學(xué)習(xí)資源和交互式教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.整合信息技術(shù)與高中數(shù)學(xué)課程可以使學(xué)生更加主動地參與學(xué)習(xí)，提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量.在整合過程中，教師需要具備相應(yīng)的技能和知識，能夠選擇適合的信息技術(shù)工具和資源，并靈活運(yùn)用于教學(xué)實踐中.然而，信息技術(shù)與高中數(shù)學(xué)課程整合還面臨一些挑戰(zhàn)，如教育資源的不平衡、教師培訓(xùn)的不足等.因此，未來需要進(jìn)一步研究和探索，以促進(jìn)信息技術(shù)與高中數(shù)學(xué)課程整合的可持續(xù)發(fā)展.

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