淺談如何運(yùn)用教育信息化融合創(chuàng)新初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)

【摘要】教育信息化給教學(xué)內(nèi)容和方式方法都帶來了重大的改變，注入了新的活力和生機(jī)，這給初中數(shù)學(xué)教學(xué)也帶來了翻天覆地的變化.這樣新的改變也使得課堂教學(xué)的內(nèi)容和方法更加豐富和更加生動(dòng).本文旨在探討教育信息化背景下，如何有效將創(chuàng)新技術(shù)融入初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，以提升教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維與創(chuàng)新能力.

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；初中數(shù)學(xué)；課堂教學(xué)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，教育信息化成為推動(dòng)教育現(xiàn)代化的重要力量.初中數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)教育的關(guān)鍵學(xué)科，其教學(xué)模式的革新對于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、空間想象及問題解決能力至關(guān)重要.本文聚焦于教育信息化如何與初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)深度融合，以期為一線教師提供實(shí)踐參考.

1實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂，前置知識學(xué)習(xí)提升課堂效率

實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的第一步在于教育理念的革新，教師需深刻理解翻轉(zhuǎn)課堂的核心——以學(xué)生為中心，通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)、微課視頻、互動(dòng)軟件等信息技術(shù)手段構(gòu)建資源豐富的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài).這要求教師具備較高的信息素養(yǎng)并且能夠設(shè)計(jì)和制作高質(zhì)量的教學(xué)資源.翻轉(zhuǎn)課堂的核心在于前置學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在課前通過觀看視頻、閱讀資料、完成在線測試等方式自主掌握新知識的基礎(chǔ)內(nèi)容，并且允許學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)節(jié)奏和能力水平進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)[1]，學(xué)生可以通過反復(fù)觀看視頻、在線求助教師或同學(xué)等方式解決自學(xué)中的疑惑并形成初步的知識框架.在翻轉(zhuǎn)課堂模式下課堂時(shí)間被更多地用于師生與生生之間的深度互動(dòng)和知識的內(nèi)化，教師可以利用這段時(shí)間組織小組討論、案例分析、問題解決等教學(xué)活動(dòng)，以引導(dǎo)學(xué)生將前置學(xué)習(xí)中的知識應(yīng)用于實(shí)際情境中解決復(fù)雜問題.電子白板和互動(dòng)課堂軟件等教育信息化工具能夠極大地豐富課堂互動(dòng)形式，使抽象的數(shù)學(xué)概念變得直觀可感以及增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，同時(shí)還能及時(shí)獲取學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋、及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略、保障每位學(xué)生都能在課堂中得到充分的關(guān)注和支持.

例如在學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)七年級的“一元一次方程”時(shí)，在正式進(jìn)入課堂之前可以利用教育信息化平臺(tái)，如學(xué)校自建的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)或第三方教育APP上傳針對一元一次方程基礎(chǔ)概念的微課視頻，視頻內(nèi)容從“什么是一元一次方程”的直觀解釋開始逐步深入到“方程的組成要素”“等式的性質(zhì)”以及“如何識別一元一次方程”等關(guān)鍵知識點(diǎn)，視頻中穿插生動(dòng)的實(shí)例讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中初步了解一元一次方程的基本概念，如用天平平衡原理類比方程兩邊相等的概念或利用日常生活中的購物場景引出含有一個(gè)未知數(shù)的等式問題，同時(shí)視頻末尾設(shè)置選擇題或填空題以檢驗(yàn)學(xué)生的自學(xué)效果，系統(tǒng)即時(shí)反饋學(xué)生的答題情況并生成個(gè)性化學(xué)習(xí)報(bào)告以幫助學(xué)生自我評估，同時(shí)為教師后續(xù)的課堂教學(xué)提供參考.課堂上不再重復(fù)講解基礎(chǔ)概念，而是基于學(xué)生的前置學(xué)習(xí)反饋來針對性地解決共性問題并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深入的探究，如教師可以通過小組討論的形式讓學(xué)生分享自己解決一元一次方程（如3x+5=17）的思路和過程，鼓勵(lì)學(xué)生使用移項(xiàng)、合并同類項(xiàng)等方法求解并討論不同解法的優(yōu)缺點(diǎn)，還可以設(shè)計(jì)“一元一次方程與實(shí)際問題建?！睂?shí)踐活動(dòng)讓學(xué)生將方程知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題，如計(jì)算打折后的商品價(jià)格和設(shè)置速度時(shí)間距離問題的方程等，利用GeoGebra等電子白板或數(shù)學(xué)軟件動(dòng)態(tài)展示方程的解集變化以幫助學(xué)生直觀理解方程的解與圖形表示之間的關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的直觀性和趣味性.在翻轉(zhuǎn)課堂模式下，教師有更多的時(shí)間關(guān)注每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況并提供個(gè)性化的輔導(dǎo)，對于在前置學(xué)習(xí)中遇到困難的學(xué)生可以一對一地解答疑惑或組織小范圍的輔導(dǎo)小組針對具體問題進(jìn)行講解和練習(xí)，同時(shí)利用教育信息化工具的數(shù)據(jù)分析功能可以快速識別出學(xué)生在一元一次方程學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)，如解方程步驟混淆、等式性質(zhì)理解不清等，從而調(diào)整教學(xué)策略和實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué).

2運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，探索幾何空間與立體圖形

傳統(tǒng)初中數(shù)學(xué)教學(xué)中幾何空間與立體圖形的講解受限于二維平面的限制，使得學(xué)生難以形成直觀和立體的空間概念，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入為學(xué)生打開了一扇通往三維世界的大門，通過佩戴VR頭盔可以瞬間“穿越”至一個(gè)充滿無限可能的幾何空間并以第一人稱視角近距離觀察、觸摸甚至拆解重組，沉浸式的體驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生在“做中學(xué)”，直觀感知幾何之美[2].在幾何空間與立體圖形的學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以利用VR工具自由旋轉(zhuǎn)、縮放、平移各種幾何體并從任意角度審視其結(jié)構(gòu)特征，動(dòng)態(tài)交互的學(xué)習(xí)方式使抽象的空間關(guān)系變得具體可感并且能夠幫助學(xué)生深刻理解點(diǎn)、線、面、體之間的內(nèi)在聯(lián)系，同時(shí)通過解決VR環(huán)境中設(shè)計(jì)的實(shí)際問題，如構(gòu)建特定形狀的建筑模型、計(jì)算幾何體的表面積和體積等能夠使學(xué)生在實(shí)踐中鞏固理論知識和提升解決問題的能力.每個(gè)學(xué)生對于幾何空間與立體圖形的理解能力和興趣點(diǎn)各不相同，教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和興趣偏好來定制個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和難度梯度，對于空間想象力較弱的學(xué)生可以設(shè)計(jì)更多動(dòng)手操作的VR練習(xí)以逐步建立空間概念，而對于已經(jīng)掌握基礎(chǔ)知識的學(xué)生可以提供更具挑戰(zhàn)性的探索任務(wù).

例如在學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)七年級的“相交線與平行線”這一章節(jié)時(shí)，教師不再只依賴黑板和粉筆來繪制直線與角度，而是可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生構(gòu)建虛擬的幾何世界.在虛擬環(huán)境中可以動(dòng)態(tài)地展示直線之間的不同位置關(guān)系，當(dāng)兩條直線相交于一點(diǎn)時(shí)VR技術(shù)能夠清晰地呈現(xiàn)出交點(diǎn)的位置以及相交后形成的角度，學(xué)生可以通過旋轉(zhuǎn)視角從各個(gè)方向觀察相交線的特點(diǎn)以直觀感受“對頂角相等”“鄰補(bǔ)角互補(bǔ)”等性質(zhì)的正確性，同樣的，當(dāng)介紹平行線時(shí)VR技術(shù)能讓學(xué)生親眼看到兩條直線在同一平面內(nèi)永不相交的場景，并通過測量工具驗(yàn)證它們之間的同位角、內(nèi)錯(cuò)角、同旁內(nèi)角的關(guān)系從而深刻理解平行線的性質(zhì)及判定定理.為了加深學(xué)生對相交線與平行線知識的理解和應(yīng)用可以設(shè)計(jì)VR互動(dòng)探索任務(wù)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中自行繪制直線以及嘗試改變直線的方向和位置，觀察并記錄它們之間是否相交、是否平行以及形成的角度變化，還可以要求學(xué)生利用相交線與平行線的性質(zhì)在虛擬空間中構(gòu)建梯形、平行四邊形等特定的幾何圖形并驗(yàn)證其性質(zhì).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以為學(xué)生在“相交線與平行線”知識領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新應(yīng)用提供廣闊空間，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮想象力利用VR工具設(shè)計(jì)并展示具有創(chuàng)意的幾何圖案或建筑模型，如利用相交線形成的復(fù)雜圖案裝飾墻面或利用平行線原理構(gòu)建穩(wěn)固的橋梁結(jié)構(gòu)等.

3大數(shù)據(jù)分析學(xué)情，精準(zhǔn)識別學(xué)習(xí)難點(diǎn)與需求

教育信息化的首要任務(wù)是建立全面和動(dòng)態(tài)的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)體系，在初中數(shù)學(xué)課堂中通過智能教學(xué)平臺(tái)、在線作業(yè)系統(tǒng)、課堂互動(dòng)工具等可以實(shí)時(shí)收集學(xué)生的答題速度、正確率、錯(cuò)題類型、學(xué)習(xí)時(shí)長等學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)[3]，經(jīng)過整理與分析能夠形成每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)情畫像，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)能進(jìn)一步挖掘數(shù)據(jù)背后的關(guān)聯(lián)與規(guī)律，分析學(xué)生

對不同知識點(diǎn)的掌握情況從而為后續(xù)教學(xué)提供數(shù)據(jù)支撐.基于大數(shù)據(jù)分析構(gòu)建的學(xué)情畫像可以快速準(zhǔn)確地識別出學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的普遍難點(diǎn)和個(gè)體差異.

例如通過對學(xué)生錯(cuò)題集的聚類分析可以發(fā)現(xiàn)某個(gè)班級在“一次函數(shù)與方程組的應(yīng)用”這一章節(jié)上存在集體困難，而個(gè)別學(xué)生在“幾何證明”方面表現(xiàn)不佳，針對不同難點(diǎn)可以制定更加精準(zhǔn)的教學(xué)策略，如組織專題復(fù)習(xí)課、提供個(gè)性化輔導(dǎo)材料或設(shè)計(jì)分層作業(yè)以保障教學(xué)資源的有效配置和學(xué)生學(xué)習(xí)需求的精準(zhǔn)滿足.大數(shù)據(jù)分析還能通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測學(xué)生的學(xué)習(xí)趨勢[4]，通過對學(xué)生歷史學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析可以預(yù)測學(xué)生在未來學(xué)習(xí)中可能遇到的挑戰(zhàn)并提前采取干預(yù)措施，比如對于即將學(xué)習(xí)“二次函數(shù)”的學(xué)生，如果前期數(shù)據(jù)顯示其在“一次函數(shù)”的理解方面存在模糊點(diǎn)，教師可以在教學(xué)前加強(qiáng)一次函數(shù)的復(fù)習(xí)與鞏固從而為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，前置性的干預(yù)與引導(dǎo)有助于降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度和提高學(xué)習(xí)效率.

又如，在學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)八年級的三角形章節(jié)時(shí)，可以通過智能教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生推送三角形的定義、分類、基本性質(zhì)以及初步的證明練習(xí)等預(yù)習(xí)任務(wù)，可以幫助學(xué)生回顧舊知并為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，同時(shí)平臺(tái)可以自動(dòng)收集學(xué)生的完成時(shí)間、正確率、錯(cuò)題類型等預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)以構(gòu)建出每位學(xué)生的三角形知識圖譜，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘可以快速識別出學(xué)生在哪些三角形概念或性質(zhì)上理解不夠深入.假設(shè)基于大數(shù)據(jù)分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生在SAS，ASA，SSS，AAS等“三角形全等的判定條件”上存在較大困惑，尤其是在復(fù)雜圖形中識別和應(yīng)用這些條件時(shí)容易出錯(cuò)，針對這一難點(diǎn)可以設(shè)計(jì)差異化教學(xué)策略.一方面可以通過課堂互動(dòng)軟件來組織小組討論從而讓學(xué)生在交流中加深對全等條件的理解；另一方面可以利用個(gè)性化學(xué)習(xí)平臺(tái)為不同水平的學(xué)生推送難度適宜的練習(xí)題和解析視頻，以保障每位學(xué)生都能在適合自己的節(jié)奏下攻克難關(guān).隨著教學(xué)的深入可以持續(xù)追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，在三角形章節(jié)的后半段學(xué)習(xí)“直角三角形中的特殊關(guān)系”時(shí)，系統(tǒng)預(yù)測到部分學(xué)生會(huì)因?yàn)榍捌谌扰卸ㄕ莆詹焕喂潭绊懞罄m(xù)學(xué)習(xí)，為此可以在進(jìn)入新內(nèi)容前特意安排“全等三角形復(fù)習(xí)周”，通過強(qiáng)化練習(xí)和專項(xiàng)講解等方式幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)并為學(xué)習(xí)新知識掃清障礙.在三角形章節(jié)的教學(xué)過程中也要重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與思維發(fā)展，通過大數(shù)據(jù)分析可以得到學(xué)生解題路徑和思考時(shí)間等多維度信息從而對學(xué)生進(jìn)行更加全面和深入的評價(jià).如在分析學(xué)生解答“利用勾股定理解決實(shí)際問題”的題目時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生能夠準(zhǔn)確列出方程但在解方程過程中遇到困難，針對這一問題可以提供額外的方程解法訓(xùn)練并引導(dǎo)學(xué)生反思解題過程以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和問題解決能力，大數(shù)據(jù)分析還可以幫助教師識別出具有創(chuàng)新解題思路的學(xué)生并給予學(xué)生展示和分享的機(jī)會(huì)以激發(fā)全班學(xué)生的創(chuàng)造力和學(xué)習(xí)熱情.

4引入微課視頻，靈活安排碎片時(shí)間復(fù)習(xí)鞏固

微課視頻的制作需緊密結(jié)合初中數(shù)學(xué)課程的核心知識點(diǎn)與難點(diǎn)并保障內(nèi)容精煉且直擊要害，教師要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況來設(shè)計(jì)針對性強(qiáng)和易于理解的微課視頻.

例如在講解“一次函數(shù)與圖象”時(shí)，可以制作多個(gè)短視頻且分別聚焦一次函數(shù)的定義、性質(zhì)、圖象繪制方法及實(shí)際應(yīng)用等，每個(gè)視頻時(shí)長控制在5～10分鐘，從而保證信息的集中傳遞并且符合學(xué)生注意力集中的時(shí)長規(guī)律[5]，通過這樣的設(shè)計(jì)能夠使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)高效掌握關(guān)鍵知識點(diǎn).

隨著生活節(jié)奏的加快，學(xué)生面臨越來越多的碎片時(shí)間，如課間休息、放學(xué)后的等待時(shí)間、周末的空閑時(shí)段等.時(shí)間雖短但積少成多，若能合理利用將極大地促進(jìn)學(xué)習(xí).微課視頻因便捷性成為利用碎片時(shí)間復(fù)習(xí)鞏固的理想選擇，學(xué)生可以根據(jù)自身需求隨時(shí)隨地通過手機(jī)、平板或電腦觀看微課視頻進(jìn)行知識點(diǎn)的回顧與加深理解，靈活的學(xué)習(xí)方式可以提高時(shí)間利用效率，幫助學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣.

5結(jié)語

教育信息化為初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)帶來了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，通過智能教學(xué)平臺(tái)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等工具的深度融合應(yīng)用，能夠創(chuàng)新教學(xué)模式、增強(qiáng)教學(xué)效果、有效促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展.隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的深入，初中數(shù)學(xué)課堂將更加生動(dòng)、高效、個(gè)性化.

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