教育信息化2.0背景下初中數(shù)學函數(shù)教學的策略

【摘要】在“教育信息化2.0”背景下，初中教學進入信息化創(chuàng)新階段.在初中數(shù)學實踐教學中，函數(shù)是數(shù)學難點，教師可采用信息化教學方法提高函數(shù)教學質量.基于此，文章首先簡單闡述了初中數(shù)學函數(shù)的信息化教學背景，進一步提出初中數(shù)學課程基于信息化環(huán)境的函數(shù)教學策略，即電子白板動態(tài)演繹函數(shù)圖像、活用AR資源具象化學習函數(shù)、信息技術創(chuàng)設情境輔助函數(shù)教學、打造智慧教室優(yōu)化函數(shù)學習體驗、銜接人工智能實現(xiàn)個性化教學.

【關鍵詞】信息化環(huán)境；初中數(shù)學；函數(shù)教學

引 言

函數(shù)知識具有較強的抽象特征，給學生帶來了一定的理解難度，在教育信息化2.0背景下，教師可引入人工智能、電子白板、AR技術、信息化軟件等方式，創(chuàng)新初中數(shù)學教學模式，在前沿技術運用下將函數(shù)知識以直觀明了的方式呈現(xiàn)給學生，借助具象化圖像降低抽象化知識對學生理解的干擾，繼而大幅提高初中數(shù)學函數(shù)教學質量，使學生在函數(shù)知識深度學習中攻克數(shù)學難關.

一、初中數(shù)學函數(shù)的信息化教學背景

教育部于2018年正式發(fā)布《教育信息化2.0行動計劃》，指出“順應智能環(huán)境是現(xiàn)代化教育的必然選擇”，并相對應提出“互聯(lián)網(wǎng)+教育”生態(tài)格局，強調大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術在教育領域中的應用.在該形勢下，各教育學段紛紛開展信息化創(chuàng)新教育改革工作，初中教育也不例外.在初中教育體系中，數(shù)學課程理解難度較高，故數(shù)學教師紛紛結合教育信息化2.0時代背景而引入各類技術，旨在以技術為驅動幫助學生更好地理解數(shù)學知識.函數(shù)作為初中數(shù)學課程中的重點、難點，教師在信息化教學期間，逐步將函數(shù)教學與信息化相結合.結合教育實踐來看，函數(shù)知識涉及大量圖像，且函數(shù)式與函數(shù)圖像之間存在對應變動關系，要求學生運用自身聯(lián)想能力將函數(shù)式與函數(shù)圖像關聯(lián)，抽象化特征明顯.若在此過程中引入教育信息化手段，以技術為支撐直觀表現(xiàn)函數(shù)圖像，以此則可降低函數(shù)知識理解難度，提高初中階段函數(shù)教學質量.

《教育信息化2.0行動計劃》正式發(fā)布后，國家中小學智慧教育平臺于2020年正式上線，該教育平臺是教育部深化信息化改革的重要舉措，象征著教育信息化變革成效的重大提升.對于初中數(shù)學函數(shù)教學而言，國家中小學智慧教育平臺的應用同樣推動了函數(shù)教學的信息化變革.由此可見，在當前教育形勢下，教育部不斷強調教育信息化總基調，并以政策文件、教學平臺的方式加以支持，為初中數(shù)學函數(shù)信息化教學活動的開展創(chuàng)造了有利條件.

二、信息化環(huán)境下初中數(shù)學函數(shù)教學策略

（一）電子白板動態(tài)演繹函數(shù)圖像

結合初中數(shù)學函數(shù)課程教學意見，為保障教學質量，使學生深度理解函數(shù)知識，教師需結合圖像進行知識講解，幫助學生定位函數(shù)教學關鍵點，確保學生能夠在理解函數(shù)知識的同時，可結合函數(shù)解析式得出相應圖像.根據(jù)該教學規(guī)律，教師可順應教育信息化變革形勢，在初中數(shù)學函數(shù)課程教學期間引入電子白板教具，用于直觀展現(xiàn)函數(shù)圖像，并將其以動態(tài)化的方式呈現(xiàn)出來，通過電子白板動態(tài)演繹函數(shù)圖像而最大限度地保障初中數(shù)學函數(shù)教學質量.

以人教版初中八年級下冊“一次函數(shù)”課程為例，教師在課前導入階段，可運用電子白板教具展現(xiàn)正比例函數(shù)、一次函數(shù)圖像，引導學生觀察電子白板圖像的差異，當學生思路被打開后，進一步將正比例函數(shù)、一次函數(shù)概念傳遞給學生，對“y=kx+b”“y=kx”函數(shù)式進行講解，并引導學生結合電子白板圖像理解函數(shù)式，以此實現(xiàn)函數(shù)圖像與函數(shù)解析式的對應，促進學生理解函數(shù)知識.電子白板具有較強互動性，在該部分知識講解過程中，還可鼓勵學生自主設置函數(shù)參數(shù)，獲得新的函數(shù)表達式，如y=2x+6.并引導學生將函數(shù)表達式設置至電子白板內，當學生完成電子白板設置后，白板內圖像將會隨之變化，此時學生能夠直觀清晰地感受到函數(shù)解析式與函數(shù)圖像之間的關系.在后續(xù)教學過程中，教師為進一步幫助學生理解與掌握正比例函數(shù)、一次函數(shù)的關聯(lián)與差異，還可結合“k<0”“k>0”兩種情況繪制函數(shù)圖像，引導學生觀察電子白板，并通過調整k值而表現(xiàn)函數(shù)變化，使學生在觀察同時總結規(guī)律，繼而確保學生能夠深層次理解“k<0”“k>0”與函數(shù)的關系，有效提高初中數(shù)學函數(shù)課程教學質量.

（二）活用AR資源具象化學習函數(shù)

AR增強現(xiàn)實技術現(xiàn)已在多領域中得到了充分運用，初中數(shù)學教師在講解函數(shù)知識過程中，則可引入AR技術，活用AR資源具象化展現(xiàn)函數(shù)圖像，使函數(shù)知識實現(xiàn)抽象化到具象化的轉變，在實現(xiàn)初中數(shù)學函數(shù)教學創(chuàng)新變革的同時，幫助學生更好地理解與掌握函數(shù)知識.AR技術運用至函數(shù)教學過程中時，教師可根據(jù)教學內容由淺入深設置情境與問題，對學生思維適當引導，突出學生在函數(shù)知識教學過程中的主體地位.函數(shù)教學多與數(shù)形結合教育思想銜接，“數(shù)”主要借助數(shù)軸完成形象表達，“形”則是對抽象函數(shù)的概括，在二次函數(shù)中，“數(shù)”與“形”能夠實現(xiàn)靈活轉變，而在此期間，為幫助學生高質量理解函數(shù)值性質，教師可依托AR技術表現(xiàn)函數(shù)圖像與3D函數(shù)方程，使學生能夠在AR技術的幫助下實時觀察動態(tài)化形成的函數(shù)圖像.

以人教版初中九年級上冊“二次函數(shù)”課程為例，教師可運用AR技術呈現(xiàn)二次函數(shù)的3D效果圖，使學生直觀觀察二次函數(shù)圖像，總結二次函數(shù)圖像在對稱軸、最高點、開口方向等方面的規(guī)律，由此加深學生對二次函數(shù)課程知識的理解，并可在一定程度上提高學生形象化思維能力，且能夠活化數(shù)學課程，使學生主動參與到二次函數(shù)教學活動中.“二次函數(shù)”課程活用AR資源具象化展開函數(shù)教學時，教師可構建二次函數(shù)模型，并采用AR技術進行模型變換，如平移模型、翻轉模型、縮放模型等，在AR技術幫助下清晰展現(xiàn)函數(shù)的變換規(guī)律，進一步加深學生對二次函數(shù)模型的理解.

結合上述AR技術3D二次函數(shù)模型圖像變換分析后，可使學生在AR變換中更為直觀地了解解析式與函數(shù)圖像之間的關系，并掌握其中的對應關系與變化規(guī)律，繼而在AR技術的幫助下，提高初中數(shù)學函數(shù)教學質量.

（三）信息技術創(chuàng)設情境輔助函數(shù)教學

基于教育信息化2.0背景展開初中數(shù)學函數(shù)教學時，教師可依托多元化信息技術手段創(chuàng)設教學情境，輔助教師完成函數(shù)教學工作，并使學生在適宜情境中更高效地學習函數(shù)知識.

1.營造游戲情境

顧名思義，該情境以游戲為載體，將游戲與函數(shù)知識點相結合，使學生在參與游戲的過程中掌握函數(shù)知識，實現(xiàn)寓教于樂，并使初中數(shù)學函數(shù)教學具有一定的趣味性.

以人教版初中八年級下冊“一次函數(shù)”為例，完成一次函數(shù)知識教學后，教師可引入Mathfuns游戲軟件進行函數(shù)練習，采用競爭、比拼、對戰(zhàn)、闖關等方式營造函數(shù)游戲情境.結合一次函數(shù)教學來看，教師還可鼓勵學生運用Mathfuns游戲軟件自主繪制一次函數(shù)，實現(xiàn)便捷化函數(shù)繪圖，以此使學生在游戲競爭、比拼、對戰(zhàn)、闖關中深入理解函數(shù)知識.

2.營造協(xié)作情境

在教育信息化2.0背景下，教師可從“在線協(xié)作與社交學習”角度出發(fā)，依靠信息化教育平臺、新媒體社交平臺營造協(xié)作情境，鼓勵學生借助網(wǎng)絡媒體交流函數(shù)知識，通過實時化在線溝通而形成協(xié)作學習情境，使學生能夠協(xié)同合作、共同成長.例如：教師可運用釘釘、微信等新媒體構建群組，為學生交流創(chuàng)造平臺.此外，在“雙減”政策背景下，教師還可轉變傳統(tǒng)化作業(yè)設計模式，將函數(shù)課后作業(yè)以探索性項目的形式呈現(xiàn)，鼓勵學生活用互聯(lián)網(wǎng)資源解決函數(shù)探索項目，進一步深化協(xié)作學習情境，使學生在協(xié)同探索過程中進一步理解函數(shù)知識.

3.營造思維情境

該處所提及的思維情境是指思維導圖，教師可于函數(shù)課程教學期間引入X-mind等思維導圖軟件，將函數(shù)知識體系以系統(tǒng)化、可視化思維導圖的形式呈現(xiàn)給學生，幫助學生形成完整的函數(shù)知識體系，繼而提高數(shù)學課程函數(shù)教學質量.

以人教版初中九年級下冊“銳角三角函數(shù)”為例，該課程作為初中階段最后的函數(shù)單元，教師可于課程教學期間，運用思維導圖全面呈現(xiàn)初中階段的函數(shù)知識，引導學生將函數(shù)知識串聯(lián)起來，使學生從全局角度出發(fā)學習與理解銳角三角函數(shù)相關知識點.完成該課程教學后，教師還可鼓勵學生運用X-mind等軟件自主繪制“銳角三角函數(shù)”課程的思維導圖，起到復習與鞏固的效果.

（四）打造智慧教室優(yōu)化函數(shù)學習體驗

初中數(shù)學函數(shù)教學過程中，教師可順應教育信息化改革趨勢積極引入GeoGebra等先進軟件，用于構建智慧教室，采用智能化方式實施函數(shù)教學活動. GeoGebra軟件內具有免費素材，且具備3D繪圖等功能，在函數(shù)教學期間，可直接將函數(shù)指令輸入GeoGebra軟件中即可完成函數(shù)圖像的繪制，便捷高效.

以人教版九年級上冊教材“一元二次函數(shù)”為例，教師在課程教學期間可設置探索板塊，鼓勵學生基于GeoGebra軟件自主探索函數(shù)解析式與函數(shù)圖像之間的關聯(lián)，幫助學生深度學習與理解函數(shù)圖像的性質規(guī)律，并借助具象化圖像降低抽象化函數(shù)知識的理解難度.此外，GeoGebra軟件具備互動交流功能，學生完成函數(shù)探索后，教師可鼓勵學生用GeoGebra軟件表達與闡述自身的探索成果，使學生在交流互動中進一步掌握函數(shù)知識，繼而切實提高初中數(shù)學函數(shù)課程的教學質量，并推動教育信息化改革在初中數(shù)學課程中的滲透與落實.

（五）銜接人工智能實現(xiàn)個性化教學

人工智能技術體系中的知識圖譜、自然語言處理、深度學習均與教育領域相契合，結合初中數(shù)學函數(shù)教學來看，教師可構建函數(shù)知識圖譜，用于關聯(lián)函數(shù)知識，對教育資源、數(shù)學教材、函數(shù)量、實例等內容進行精準識別，由此得出符合初中數(shù)學函數(shù)教學需求的知識圖譜，可直接應用到函數(shù)知識教學過程中.借助人工智能中的自然語言處理可將文本詞匯轉變?yōu)橄蛄?，使向量轉換為語義信息，可從語義信息中抽取關系信息，從關系信息中識別學生知識理解誤區(qū)，以知識理解誤區(qū)為依據(jù)展開個性化輔導.深度學習在初中數(shù)學中的運用主要表現(xiàn)在誤區(qū)識別、輔導建議、模擬訓練、數(shù)據(jù)預處理等方式，可引導學生實現(xiàn)對函數(shù)知識的深度學習.

以人教版初中八年級下冊教材“反比例函數(shù)”課程為例，在實踐教學過程中，教師可運用人工智能技術進行個性化函數(shù)教學，以學生學情為依據(jù)，采用個性化教學方式將反比例函數(shù)知識傳遞給學生.當“反比例函數(shù)”課程完成基礎性知識教學后，不可避免地采用習題測試的方式了解學生對反比例知識的理解與掌握程度，在人工智能技術運用下，教師可采用人工智能方式進行函數(shù)評測，結合學生作答情況出具評測報告，繼而使教師與學生更為清晰地了解函數(shù)知識掌握的薄弱點，此時教師則可在反比例函數(shù)教學過程中進行針對性講解，實現(xiàn)智能輔導教學.

初中數(shù)學函數(shù)教學期間運用人工智能技術時，為確保人工智能可切實發(fā)揮出個性化教學的功能，教師應在引進人工智能技術之后做好模型訓練與優(yōu)化，用于提高人工智能程序推測、預測結果的準確度，在不斷應用中不斷提高人工智能在函數(shù)教學中的運用效果.

結 語

綜上所述，信息化環(huán)境加速了初中數(shù)學課程的教學創(chuàng)新變革，在函數(shù)教學期間，教師為提高函數(shù)教學質量，可積極引入電子白板，用于動態(tài)化演繹函數(shù)圖像，借助AR技術具象化展現(xiàn)函數(shù)，轉抽象與具象，還可活用信息化技術打造多元化教學情境，促進學生函數(shù)理解，此外，還可引入GeoGebra等先進軟件打造智慧教室，優(yōu)化學生的函數(shù)學習體驗，并可銜接人工智能技術，用于提高函數(shù)教學的個性化程度，使初中數(shù)學函數(shù)課程能夠順應教育信息化變化而煥發(fā)新的活力.

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