核心素養(yǎng)視域下高中數(shù)學(xué)智慧課堂的構(gòu)建研究

劉雨萱

【摘要】智能時(shí)代下的智慧課堂模式為傳統(tǒng)教學(xué)帶來(lái)了深刻影響，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的大數(shù)據(jù)賦能逐漸演化為未來(lái)課堂教學(xué)的主流模式.將核心素養(yǎng)視域下智慧課堂與高中數(shù)學(xué)精準(zhǔn)對(duì)接，可進(jìn)一步了解學(xué)生學(xué)情，對(duì)于課堂模式的優(yōu)化有著重要作用.基于此，文章首先闡述了智慧課堂的特色與數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)對(duì)應(yīng)，明確了核心素養(yǎng)視域下高中數(shù)學(xué)智慧課堂的結(jié)構(gòu)機(jī)理，并針對(duì)性提出核心素養(yǎng)視域下高中數(shù)學(xué)智慧課堂的構(gòu)建策略，旨在為數(shù)學(xué)智慧課堂的構(gòu)建提供參考.

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；高中數(shù)學(xué)；智慧課堂

引 言

隨著教育體制的進(jìn)一步改革，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式全面革新了現(xiàn)代教育方法.數(shù)學(xué)學(xué)科具有高度的嚴(yán)謹(jǐn)性與抽象性，在學(xué)科教育中占據(jù)著重要地位.核心素養(yǎng)作為新時(shí)代教育的首要關(guān)注點(diǎn)，與智慧課堂教學(xué)模式存在極高的契合度.筆者深入探究了高中數(shù)學(xué)智慧課堂的內(nèi)在機(jī)理，力求實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式的互補(bǔ)，從而搭建現(xiàn)代化的多元混合智慧教學(xué)模式.

一、智慧課堂的特色與數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)對(duì)應(yīng)

核心素養(yǎng)是學(xué)科教育的根本指向與核心.核心素養(yǎng)視域下，教師應(yīng)將智慧課堂作為載體強(qiáng)調(diào)資源間的協(xié)調(diào)應(yīng)用與全面整合.智慧課堂的多元特色與數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)養(yǎng)成之間存在對(duì)應(yīng)，并在實(shí)際教學(xué)中得以體現(xiàn)（如圖1所示）.

（一）數(shù)學(xué)抽象能力養(yǎng)成的對(duì)應(yīng)

高中數(shù)學(xué)具有極強(qiáng)的抽象性.而抽象思維是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的基本手段，也是獲取數(shù)學(xué)知識(shí)的唯一途徑.智慧課堂虛擬與現(xiàn)實(shí)深度融合的特點(diǎn)能夠幫助學(xué)生在多場(chǎng)景下對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行抽象.此過(guò)程中，問(wèn)題的研究對(duì)象得到了明確.智慧課堂的腦機(jī)接口技術(shù)能夠進(jìn)一步深化智能感知思維，實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂生態(tài)的數(shù)據(jù)化處理與實(shí)時(shí)反饋.與此同時(shí)，教師可針對(duì)學(xué)生面臨的新舊知識(shí)沖突、邏輯證據(jù)鏈構(gòu)建障礙、數(shù)學(xué)知識(shí)內(nèi)化等問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)方案的針對(duì)性構(gòu)建.學(xué)生在智慧課堂的多情境交互下能進(jìn)一步內(nèi)化數(shù)學(xué)知識(shí)概念，從而發(fā)展自身的數(shù)學(xué)抽象能力.

（二）邏輯推理能力養(yǎng)成的對(duì)應(yīng)

學(xué)生在完成數(shù)學(xué)知識(shí)的內(nèi)化后，需要利用邏輯推理能力對(duì)知識(shí)進(jìn)行正確運(yùn)用.智慧課堂下的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實(shí)與虛擬的交接，在邏輯層面指出學(xué)生存在的推理偏差.首先，大數(shù)據(jù)技術(shù)賦能下的智慧課堂具有強(qiáng)大的知識(shí)可視化優(yōu)勢(shì).其可將學(xué)生對(duì)知識(shí)的探討、交流并得出數(shù)學(xué)結(jié)論的過(guò)程可視化，從而呈現(xiàn)出數(shù)學(xué)知識(shí)之間的整體脈絡(luò).此過(guò)程中，學(xué)生能夠從整體層面系統(tǒng)把握數(shù)學(xué)體系節(jié)點(diǎn)，并在嚴(yán)謹(jǐn)、不證自明的邏輯規(guī)律中推理出數(shù)學(xué)結(jié)論.其次，智慧課堂的多維度數(shù)據(jù)收集可記錄學(xué)生對(duì)問(wèn)題的推理過(guò)程，使學(xué)生的每一步邏輯推理都有跡可循，對(duì)數(shù)學(xué)概念與數(shù)學(xué)體系的意識(shí)生成更加深入而全面.學(xué)生通過(guò)知識(shí)在圖形語(yǔ)言、文字語(yǔ)言以及符號(hào)語(yǔ)言中的互相轉(zhuǎn)化可進(jìn)一步促進(jìn)邏輯上的表達(dá)與交流.

（三）數(shù)學(xué)建模能力養(yǎng)成的對(duì)應(yīng)

數(shù)學(xué)建模能力的核心是“想象”.換言之，想象力是一種數(shù)學(xué)世界與現(xiàn)實(shí)世界的中樞部位，是學(xué)生連接數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)的主要抓手.智慧課堂的多場(chǎng)景虛實(shí)交織，可結(jié)合多種先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化知識(shí)形式.此過(guò)程中，真實(shí)世界與數(shù)學(xué)模型的疊加狀態(tài)展現(xiàn)進(jìn)一步加強(qiáng)了知識(shí)的直觀性與綜合性.學(xué)生在這種真實(shí)與虛擬交織的狀態(tài)下可提煉復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的意識(shí)層面搭建.學(xué)生因?yàn)橥ㄟ^(guò)智慧課堂獲得了深刻體驗(yàn)感，所以在生活中也能直接發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題，深入滲透“做中學(xué)”.數(shù)學(xué)建模能力的提高可使學(xué)生以問(wèn)題為導(dǎo)向，更加全面地思考資源整合方向，并進(jìn)行問(wèn)題溯源.智慧課堂的多模態(tài)資源配置為數(shù)學(xué)建模提供了充足的數(shù)學(xué)資源，搭建出的各領(lǐng)域真實(shí)情境模型，使得學(xué)生能夠調(diào)動(dòng)全身感官參與學(xué)習(xí)，獲得具體的學(xué)習(xí)體驗(yàn).另外，資源配送還能夠根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，按照使用者的主觀意愿進(jìn)行資源分配，全面夯實(shí)學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力的基礎(chǔ).

（四）直觀想象能力養(yǎng)成的對(duì)應(yīng)

直觀想象能力是人從直觀認(rèn)識(shí)到抽象認(rèn)識(shí)的發(fā)展過(guò)程，情境與經(jīng)驗(yàn)的引入能夠促進(jìn)這一過(guò)程的深化.基于智慧課堂的智能化知識(shí)表征，教師可利用各種技術(shù)方法使知識(shí)以直觀形象的方式進(jìn)行呈現(xiàn).學(xué)生通過(guò)這種直觀的認(rèn)知方式，也能進(jìn)一步感知事物的空間形式與邏輯意義.例如，高中數(shù)學(xué)的幾何問(wèn)題往往是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn).智慧課堂通過(guò)信息技術(shù)與各類(lèi)教學(xué)軟件的搭建組合，可使“二維”的幾何圖形得到“升維”，從而直觀地展示出曲面以及高維空間，使幾何的變化規(guī)律與位置關(guān)系跳脫于圖形本身.因此，智慧課堂下，學(xué)生能夠直觀觀察和動(dòng)態(tài)刻畫(huà)幾何圖像，從而探尋解題思路.智慧課堂的智能化思維感知突破了學(xué)生想象的局限臨界點(diǎn)，即在具體情境中實(shí)現(xiàn)了思維設(shè)計(jì)與虛擬情境的轉(zhuǎn)化，極大提高了學(xué)生的直觀想象能力.

二、核心素養(yǎng)視域下高中數(shù)學(xué)智慧課堂的結(jié)構(gòu)機(jī)理

（一）素養(yǎng)前測(cè)：教學(xué)情境和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的診斷

學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成是數(shù)學(xué)教學(xué)的主線，因此，數(shù)學(xué)課程目標(biāo)的制訂也應(yīng)以核心素養(yǎng)為前提，通過(guò)智慧課堂這一手段進(jìn)行數(shù)學(xué)素養(yǎng)的前測(cè).教師在預(yù)習(xí)階段可考查學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備與知識(shí)理解，從基本概念、數(shù)學(xué)模型、圖形以及命題等方面量化相關(guān)指標(biāo)，然后利用人工智能技術(shù)建立基于智慧課堂的數(shù)學(xué)資源庫(kù)，資源庫(kù)中能夠自動(dòng)編寫(xiě)順應(yīng)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的問(wèn)題，從而進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)關(guān)鍵數(shù)學(xué)知識(shí)的掌握.通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)備，教師能夠?qū)W(xué)生的前測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，從而針對(duì)學(xué)生學(xué)情分析報(bào)告凸顯教學(xué)重難點(diǎn)，并細(xì)化教學(xué)目標(biāo).學(xué)生的數(shù)學(xué)關(guān)鍵能力在精準(zhǔn)化教學(xué)中的邏輯凸顯，使得教師能夠重點(diǎn)回應(yīng)學(xué)生預(yù)習(xí)中存在的問(wèn)題，由此，“以學(xué)定教”得到進(jìn)一步生發(fā).

（二）智慧探究：智慧課堂提升數(shù)學(xué)素養(yǎng)的途徑

數(shù)學(xué)知識(shí)本身具備的抽象性決定著學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)探索過(guò)程中必然要具備對(duì)知識(shí)的分析整合與同化遷移能力.智慧課堂作為一種具有高度可視化特征的教學(xué)模式，能夠以問(wèn)題為導(dǎo)向提升學(xué)生的抽象思維能力，可稱(chēng)之為“智慧探究教學(xué)”.在數(shù)學(xué)概念教學(xué)中，教師可通過(guò)智慧課堂建立數(shù)學(xué)模型，讓學(xué)生在對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行探究的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)抽象概念的簡(jiǎn)單化處理；在數(shù)學(xué)命題教學(xué)過(guò)程中，教師可借助智慧課堂對(duì)數(shù)學(xué)命題結(jié)構(gòu)、證明方法以及思維過(guò)程以“智慧圖譜”的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，由此進(jìn)一步加強(qiáng)知識(shí)的可視化建設(shè).對(duì)于數(shù)學(xué)命題之間的邏輯展現(xiàn)，教師可通過(guò)在知識(shí)主干中生發(fā)數(shù)學(xué)本質(zhì)加強(qiáng)知識(shí)的脈絡(luò)感.此后的解題教學(xué)，學(xué)生便可通過(guò)這一脈絡(luò)展開(kāi)推理與探究.而在此過(guò)程中，智慧課堂的散點(diǎn)圖、雷達(dá)圖以及概念圖的交互使用能夠隨時(shí)捕捉學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并針對(duì)性搭建啟發(fā)教學(xué).

（三）智慧反饋：數(shù)據(jù)分析支撐數(shù)學(xué)素養(yǎng)的評(píng)價(jià)

智慧課堂的開(kāi)展強(qiáng)調(diào)大數(shù)據(jù)技術(shù)與教育反饋的深化與融合.智慧課堂視角下的教學(xué)活動(dòng)計(jì)劃、學(xué)生課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況以及未來(lái)學(xué)習(xí)目標(biāo)都能通過(guò)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)進(jìn)行全過(guò)程的跟蹤記錄.數(shù)據(jù)的多元化帶動(dòng)了教學(xué)評(píng)價(jià)的完善性，學(xué)生能夠在更加廣闊的平臺(tái)與更加公平的評(píng)價(jià)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)知曉自身的學(xué)習(xí)情況.通過(guò)互相探討、交流，學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師能夠更加全面地明確自身問(wèn)題，從而制訂高效的學(xué)習(xí)方法.智慧課堂平臺(tái)為教師的教學(xué)方案設(shè)計(jì)提供了充足的資源.教師通過(guò)這些資源的反饋能夠站在科學(xué)的立場(chǎng)進(jìn)行教學(xué)反思，反哺于自身后再回饋于學(xué)生.大數(shù)據(jù)分析技術(shù)賦能下，教育評(píng)價(jià)主體更加多元，評(píng)價(jià)方式更加科學(xué).另外，在智慧平臺(tái)中，學(xué)生能夠隨時(shí)反饋?zhàn)陨韱?wèn)題，教師的教學(xué)服務(wù)得以突破時(shí)空限制，從而加快學(xué)生的素養(yǎng)養(yǎng)成.

三、核心素養(yǎng)視域下高中數(shù)學(xué)智慧課堂的構(gòu)建策略

（一）聯(lián)通主義：大概念教學(xué)促進(jìn)數(shù)學(xué)知識(shí)發(fā)展

聯(lián)通主義聚焦數(shù)學(xué)概念、術(shù)語(yǔ)以及定理公式等數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)，以形成“大概念”核心，從而完成課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化構(gòu)建.此狀態(tài)下，教師可以通過(guò)引入情境促使學(xué)科核心素養(yǎng)落地.智慧課堂下的聯(lián)通主義將知識(shí)劃分等級(jí)后轉(zhuǎn)化為知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，此后，進(jìn)一步細(xì)化知識(shí)，從橫、縱軸分布演變?yōu)榫W(wǎng)狀分布.在這種網(wǎng)狀分布的知識(shí)定位下，不同領(lǐng)域數(shù)學(xué)學(xué)科內(nèi)容得以貫通，靜態(tài)的、碎片化的、雜亂的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)由此產(chǎn)生了聯(lián)系.在這種“大概念”教學(xué)中，“數(shù)學(xué)知識(shí)塊”將數(shù)學(xué)學(xué)科內(nèi)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了有效串聯(lián).以此為基礎(chǔ)，教師以智慧課堂為依托實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)方式、教學(xué)設(shè)計(jì)、思維方式、學(xué)科知識(shí)之間的生成性集成，通過(guò)智慧課堂實(shí)現(xiàn)了以上知識(shí)的串聯(lián)，并引入情境，在真實(shí)情境下進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)同化.學(xué)生整合知識(shí)與事物、知識(shí)與知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系過(guò)程也是數(shù)學(xué)知識(shí)遷移與順應(yīng)的過(guò)程.聯(lián)通主義理論與“大概念”教學(xué)在意識(shí)層面上遙相呼應(yīng)、深化聯(lián)結(jié)的同時(shí)形成了新的數(shù)學(xué)知識(shí).在這種學(xué)科知識(shí)不斷延伸、發(fā)展的過(guò)程中，學(xué)生的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)知識(shí)觀得以體現(xiàn).

（二）真實(shí)情境：?jiǎn)栴}引導(dǎo)助推數(shù)學(xué)能力培養(yǎng)

知識(shí)本身具有概念上的形而上特征，當(dāng)它只停留在意識(shí)層面上時(shí)，其本身是孤立的、片面的、不具有現(xiàn)實(shí)意義的.因此，只有形而上的數(shù)學(xué)知識(shí)與形而下的現(xiàn)實(shí)生活相統(tǒng)一，并以滿足生存發(fā)展的合理需要為前提構(gòu)成一套系統(tǒng)時(shí)，知識(shí)的意義才得以生發(fā).智慧課堂平臺(tái)的真實(shí)情境問(wèn)題構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)情境的系統(tǒng)統(tǒng)一，使學(xué)生能夠從角色層面運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)與已有的知識(shí)內(nèi)容構(gòu)建出邏輯證據(jù)鏈.智慧課堂的資源數(shù)據(jù)庫(kù)模塊具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)檢索與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，在教學(xué)過(guò)程中能夠?yàn)閷W(xué)生提供多種真實(shí)情境.在這種情況下，教師通過(guò)智慧課堂的可視化手段將真實(shí)情境與教學(xué)活動(dòng)融為一體，將“良構(gòu)問(wèn)題”轉(zhuǎn)化為“劣構(gòu)問(wèn)題”，使得問(wèn)題情境的現(xiàn)實(shí)性更加顯著.此狀態(tài)下，學(xué)生能夠在極度貼合實(shí)際的情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探索問(wèn)題，并圍繞問(wèn)題吸取知識(shí)，問(wèn)題的解決過(guò)程也是學(xué)生思辨、構(gòu)建知識(shí)的升華過(guò)程.當(dāng)這種升華后的知識(shí)通過(guò)探究動(dòng)機(jī)納入學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中時(shí)，學(xué)生對(duì)于知識(shí)的意義與內(nèi)涵將更加明晰，學(xué)習(xí)自信與學(xué)習(xí)成就感將更加充足.從教學(xué)任務(wù)角度講，智慧課堂的線上教學(xué)系統(tǒng)為學(xué)生提供了解決問(wèn)題的平臺(tái)；課堂策略庫(kù)為學(xué)生解決問(wèn)題提供了大量的策略資源；“做中學(xué)”模式下學(xué)生得以從大量的信息資源中凝練出關(guān)鍵信息，并內(nèi)化為己用；智慧課堂的真實(shí)情況將數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行可視化轉(zhuǎn)化，數(shù)學(xué)語(yǔ)言在高度真實(shí)的情境中多次被提煉，學(xué)生從而得出最終結(jié)論，并就結(jié)論內(nèi)容加以探究.從教學(xué)評(píng)價(jià)層面來(lái)說(shuō)，智慧課堂的情境性、直觀性與生成性?xún)?yōu)勢(shì)能夠幫助教師選取更具針對(duì)性的問(wèn)題情境.教師應(yīng)圍繞數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)這一最終目標(biāo)評(píng)價(jià)學(xué)生能否學(xué)以致用，評(píng)價(jià)結(jié)果將作為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，從而幫助學(xué)生進(jìn)行思維的整合與重組.

（三）智慧技術(shù)：思維可視化表達(dá)助力數(shù)學(xué)思維提升

數(shù)學(xué)思維是按照基本邏輯規(guī)律，由人的意識(shí)與數(shù)學(xué)對(duì)象互相作用認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在理性活動(dòng).換言之，數(shù)學(xué)思維必須在知識(shí)的運(yùn)用中才能得到體現(xiàn).因此，教師利用智慧課堂的可視化技術(shù)，可使學(xué)生在經(jīng)歷數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)并利用知識(shí)解決特定情境問(wèn)題后促成對(duì)問(wèn)題的理解，形成問(wèn)題解決的體驗(yàn)，此過(guò)程也是學(xué)生認(rèn)識(shí)知識(shí)并內(nèi)化知識(shí)的過(guò)程.大數(shù)據(jù)信息技術(shù)通過(guò)高集成的信息處理模式，使學(xué)生的意識(shí)思維通過(guò)平臺(tái)方式進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，使學(xué)生思維的表達(dá)與吸收更為直觀.一方面，它是數(shù)學(xué)思維的直觀表達(dá).與傳統(tǒng)教學(xué)相比，智慧課堂平臺(tái)借助GGB，VR等技術(shù)能夠?qū)⒊橄蟮臄?shù)學(xué)問(wèn)題直觀化.傳統(tǒng)教學(xué)下“只可意會(huì)不可言傳”的模糊性教學(xué)方式得到了有效創(chuàng)新，學(xué)生的直覺(jué)主義思維逐步過(guò)渡到了邏輯思維.另一方面，它是思維過(guò)程的可視化.數(shù)學(xué)思維本身具有內(nèi)隱性與潛在性，因此，思維本身難以被學(xué)生精準(zhǔn)掌握.智慧課堂平臺(tái)通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的記錄，對(duì)其認(rèn)知過(guò)程與思考方式進(jìn)行展示，從而幫助學(xué)生進(jìn)一步明確其認(rèn)知過(guò)程.在這種情況下，智慧課堂能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)操作進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)化處理，從而進(jìn)行知識(shí)的全過(guò)程直觀呈現(xiàn)與驗(yàn)證分析，使學(xué)生學(xué)習(xí)的思考路徑得到高度還原.教師通過(guò)以上方面的數(shù)據(jù)探討能夠更加全面地掌握學(xué)生學(xué)情，從而不斷修正學(xué)生的學(xué)習(xí)思路，深入引導(dǎo)其思考問(wèn)題，學(xué)生得到的教學(xué)啟發(fā)更加精準(zhǔn)，受到的教學(xué)服務(wù)更加全面，領(lǐng)悟到的數(shù)學(xué)知識(shí)更為高效.

結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，智慧課堂作為現(xiàn)代高技術(shù)集成的教學(xué)模式，具有多元情境交融、信息精準(zhǔn)推送、資源種類(lèi)豐富等功能與優(yōu)勢(shì)，與我國(guó)素質(zhì)教育的契合度較高.高中數(shù)學(xué)是理性思維的實(shí)體化展現(xiàn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，因此，利用智慧課堂手段統(tǒng)籌核心素養(yǎng)與數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)兩方面，可深化教學(xué)模式內(nèi)涵.這樣不僅能提高學(xué)生的各項(xiàng)核心素養(yǎng)，也能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化，提升其終身學(xué)習(xí)能力.

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