信息技術下初中數(shù)學圖形與幾何單元結構化教學探析

【摘要】在信息技術背景下，初中數(shù)學教師在數(shù)學圖形與幾何單元結構化教學期間需要對信息技術進行差異化應用，在課程導學、概念教學以及實踐研學的過程中植入不同的信息工具和技術手段，帶動學生對課程知識進行高品質學習.另外，在教學評價、學情分析板塊，教師需要利用大數(shù)據(jù)技術，統(tǒng)計學生的學情信息，為后續(xù)單元教學提供參照指導.本文對信息技術環(huán)境下初中數(shù)學圖形與幾何單元結構化教學策略進行分析探討.

【關鍵詞】信息技術；初中數(shù)學；單元教學

在信息技術背景下，初中數(shù)學教師在數(shù)學圖形與幾何單元結構化教學過程中應當完善現(xiàn)有的教學框架、體系和流程，引進行之有效的數(shù)字化教學方法來提高學生的整體學習水平.

1 初中數(shù)學結構化教學概述

初中數(shù)學結構化教學是一種常見的教學方法，主要幫助學生建立起數(shù)學知識的結構框架，促進學生對數(shù)學概念的理解和認知，提升學生的研學能力、探索能力，以及對數(shù)學知識的實踐應用能力.在對初中數(shù)學結構化教學模式進行開發(fā)的過程中，教師需按照數(shù)學知識的邏輯關系對整體知識框架進行組織和分類，形成一個層次化結構，帶動學生逐漸掌握基礎知識概念和技能.之后，再引進更加復雜的內(nèi)容，幫助學生建立起扎實的數(shù)學知識基礎結構.教師還應注重對學生數(shù)學概念的培養(yǎng)，需通過引進具體的例子，引導學生進行深入探究和思考，幫助學生建立起對數(shù)學概念更加準確地理解和認知，建立概念之間存在的內(nèi)在有機關聯(lián)，從而提高學生的學習效率.

另外，結構化教學還注重培養(yǎng)學生的解題能力，通過教師示范講解，引導學生掌握不同類型問題的解決方法和策略.而教師需要為學生提供大量實踐練習的機會，引導學生在學習過程中對數(shù)學理論進行實踐應用.因此，初中數(shù)學結構化教學的核心目標是幫助學生建立起層次化的知識結構，引導學生對數(shù)學概念進行深入理解學習，提高學生的綜合學習品質和效率.

2 信息技術環(huán)境下初中數(shù)學圖形與幾何單元結構化教學策略

初中數(shù)學教師在數(shù)學圖形與幾何單元結構化教學期間需要利用信息技術來開展綜合全面的研學活動.首先，教師需要利用信息技術導入課程情景，將新舊知識之間的有機結構關聯(lián)向學生展示顯現(xiàn)；之后再利用信息技術的動態(tài)化展示功能，幫助學生加深對概念的理解和認知；并且結合仿真模擬系統(tǒng)來開展基礎實踐模擬實踐教學，并組織碎片化授課，豐富學生的知識面；最后，再將學生的學情數(shù)據(jù)信息進行搜集、統(tǒng)計、整理，為后續(xù)類似單元教學提供參照，從而帶動學生參與對課程知識的結構化學習，提高學生的整體學習水平和效率.

2.1 概念導入，遷移講解

在圖形與幾何教學過程中，初中數(shù)學教師首先需要引導學生對即將學習的知識點進行初步探究，在此過程中，為了幫助學生快速理解領悟其中的知識細節(jié)和知識理論，教師需要引進遷移教學策略，借助信息技術，導入在小學或者之前課程教學中學習的知識內(nèi)容，帶動學生對知識概念進行回顧學習，打開學生的學習思路.通過課前導入，引導學生對之前的知識理論概念進行溫故整理，遷移出新知識、新理論和新問題，從而使學生在后續(xù)學習中能夠帶著思想和感觸進行學習.

例如 在初中數(shù)學幾何圖形教學板塊，教師可以借助希沃白板軟件帶領學生溫習在小學數(shù)學課堂上所講解的圓柱體、圓錐體和長方體等相關圖形結構.讓學生回顧小學知識理論，引導學生對其中的核心概念進行探索，讓學生嘗試應用過往的知識理論，嘗試對相關圖形的幾何特征、規(guī)律進行描述和評價.在小學階段所講解的幾何圖形概念較為簡單，并沒有引進過于深奧的數(shù)學術語.此時，教師在導入新課程時需要向學生介紹新的概念，比如向學生講解棱、頂點的概念，同時，讓學生整理在小學數(shù)學知識體系中的“三角形、長方形、正方形、圓柱體、圓錐體”概念，讓學生嘗試從立體圖形的幾何特征的角度，嘗試對圖形的規(guī)律進行梳理整理，讓學生嘗試應用標準化的數(shù)學語言，結合導學視頻中所給出的信息資料，嘗試對平面圖形和立體圖形的數(shù)學特征、數(shù)學規(guī)律進行描繪.如，學生會描繪到“如果一個幾何圖形上的點不都在同一個平面內(nèi)，那么這樣的幾何圖形叫做立體圖形；如果一個幾何圖形上的所有點都在同一個平面內(nèi)，那么這樣的幾何圖形叫做平面圖形”，通過引進此類導學活動來打開學生學習圖形和幾何的思維.

2.2 信息化動態(tài)展示，加深概念的講解

當引導學生完成對知識概念的初步學習之后，學生能夠對立體圖形和平面圖形的特征、幾何規(guī)律以及其中所包含的數(shù)學術語形成較為深刻的認知.緊接著，教師便需要引導學生對更為深層次抽象的幾何知識概念進行學習，加深學生的學習印象.在此過程中，教師可以借助希沃白板軟件，將“點、線、面、體”的構成邏輯向學生滲透講解，比如點動成線、線動成面、面動成體，結合動態(tài)化的例子，從幾何動態(tài)直觀的角度來帶動學生對深層次的空間幾何概念進行學習，引導學生在概念學習過程中能夠描述幾何體特征中的核心參數(shù)、核心術語，并且進行理解記憶，從而幫助學生在后續(xù)學習幾何圖形的過程中能夠應用相關術語來解釋數(shù)學規(guī)律和現(xiàn)象.

在后續(xù)概念總結環(huán)節(jié)，教師需要在多媒體大屏幕上展現(xiàn)出本單元知識的思維導圖結構，將平面圖形、立體圖形的基本特征和規(guī)律向學生滲透，讓學生建立起“點、線、面、體”的空間幾何概念.比如讓學生認識到點是由線與線相交而形成的；線是由面與面相交而形成的；面是圍繞著體的部分；體是物體的圖形，從而讓學生從相關概念中遷移出平面圖形、立體圖形的概念.

2.3 模擬實踐教學

2.3.1 基礎模擬

在完成對基礎概念的動態(tài)化、可視化教學之后，教師需要利用信息技術來開展虛擬實驗教學，可以結合仿真虛擬系統(tǒng)，讓學生近距離觀察立體幾何和平面幾何的“點、線、形面”特征，比如教師可以在一個虛擬空間系統(tǒng)中展現(xiàn)一個棱柱體，讓學生觀察相關幾何圖形的空間特征，探討“棱”和“點”的組成邏輯和原理，如“棱是由面和面相交而形成的；而點是由棱與棱相交而形成的”.緊接著，教師可以在信息系統(tǒng)上引進一個圓柱體，提出相應的情景問題，讓學生思考“圓柱是由幾個面構成的，它們分別是什么面；圓柱體的側面和底面相交成什么線”，借助此類情境問題來打開學生的學習思維.

2.3.2 概念加深

在后續(xù)實踐操作環(huán)節(jié)，教師可以讓學生根據(jù)上文所積累的知識概念，對“點、線、面、”疊加相交組合所形成的圖形規(guī)律和特征進行整理.此時，教師可以讓學生思考“平面圖形旋轉360°形成的新圖形具備怎樣的特征”，讓學生嘗試在希沃白板軟件上將一個平面圖形沿著虛擬軸線旋轉一周，觀察所得到的立體圖形特征，并且讓學生思考“圓柱體、圓錐體、球形以及各類幾何圖形是由哪些平面圖形按照中心軸旋轉360°而形成的”，以此來打開學生對本章節(jié)知識的學習思路.

2.3.3 實踐應用

另外，在模擬實驗教學環(huán)節(jié)，教師也需要引導學生對立體幾何圖形三視圖進行學習.教師在此過程中可以引進仿真虛擬系統(tǒng)，讓學生在圖形與幾何實踐研學過程中嘗試對空間中的立體投影概念進行學習.在仿真虛擬系統(tǒng)中，學生可以設置一個光源，在光源的不同位置擺放不同的幾何圖形，比如可將球體、立方體、棱柱體擺放在不同位置，觀察此時系統(tǒng)中所給出的光線陰影效果.另外，也可以讓學生嘗試利用簡單的建模軟件，如CAD、AE，嘗試在相關軟件系統(tǒng)中借助燈光功能以及攝像機功能來實踐應用圖形的陰影效果，從而帶動學生對圖形三視圖結構進行學習.結合此類理實互動的授課項目，學生的實踐學習水平將得到有效提升.

因此，教師需要通過虛擬模型系統(tǒng)來幫助學生鞏固單元學習成果，讓學生在虛擬系統(tǒng)中對“點、線、面”的概念進行實踐應用探究，通過仿真實驗操作，獲取到更加深刻的學習印象，從而提高學生的單元學習水平，逐漸形成結構化的知識理論體系.

2.3.4 碎片化教學

在幫助學生建立起結構化知識體系的過程中，教師通過上文的一系列步驟，如概念導入、遷移教學、動態(tài)化展示、概念講解以及模擬實踐教學，可以帶動學生對知識體系中的主體結構以及主線任務進行學習.但是，數(shù)學知識體系較為龐大，其中還涉及大量零散化的課程概念，數(shù)學教師在教學環(huán)節(jié)需要將此部分概念內(nèi)容向學生講解滲透.此時，可以發(fā)揮出信息工具、信息技術在碎片化教學過程中的實際價值和作用.具體來說，講解零散化的知識概念會浪費課堂教學時間，為了拓寬學生的知識面，教師需保證學生能夠在有限的時間內(nèi)完成對此部分零散化概念的研學，但是又要節(jié)約課堂時間，保證課堂教學質量達標.為此，教師可以利用學生的閑暇時間來講授此部分概念和內(nèi)容.

在初中數(shù)學圖形與幾何結構化教學過程中，教師可以通過多媒體視頻，結合自媒體平臺、短視頻平臺，將部分幾何圖形中所包含的零散化知識結構向學生講解滲透.比如，將圖形中所包含的數(shù)形結合規(guī)律通過多媒體視頻和動畫的形式向學生講解，或者將部分數(shù)學建模、數(shù)學思維內(nèi)容通過短視頻資料向學生滲透.而相關視頻的播放時長需被牢牢把控在一分鐘以內(nèi)，使學生在閑暇時間能夠對單一零散化以及非結構化的知識點進行學習，補充結構化知識體系中的空缺部位，從而豐富學生的知識面.例如，在數(shù)學圖形與幾何單元知識體系中，教師需要引導學生更加深入、細致地理解點、線、面之間的邏輯關系，可以通過視頻資料將點聚集成線、面的數(shù)學微積分動態(tài)規(guī)律進行展示，使學生對幾何圖形中的底層邏輯單元能夠形成深刻的認知，以此來拓寬學生知識面，使學生能夠在后續(xù)學習過程中充分認識到線和面相交會形成點；而線與線相交也會形成點，從而打開學生的學習思路.因此，教師可以在講解部分拓展性概念時結合碎片化教學，講授此部分零散化的知識內(nèi)容，豐富學生的數(shù)學知識儲備.

2.3.5 建立起學情資料庫

建立起學情資料庫是進行學情評價的一項關鍵措施，在初中數(shù)學教學過程中，教師需要記錄學生的學習狀態(tài)，利用信息技術來記錄學生參與實踐學習、理論學習的整個過程，對學生在相關測試板塊積累的知識經(jīng)驗進行評價，繪制相應的學生能力雷達圖，評估學生在結構化課程學習過程中的整體表現(xiàn)狀況.具體來說，教師可以利用相關大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，評估學生的整體學習狀況，在此期間，教師需要從核心素養(yǎng)角度，點評學生對本單元知識理論的掌握狀況.比如，在初中數(shù)學圖形與幾何單元結構化教學評價過程中，教師需要評估學生對點、線、面、體的動態(tài)構成是否形成深刻認知；評估學生是否會繪畫立體圖形的三視圖；是否能夠認識不同立體圖形的展開圖；另外，評價學生是否能對余角、補角等相關概念進行靈活應用.通過整理相關學情資料信息，建立起信息化的檔案資料庫，以便在類似單元教學活動中能夠對學生的學習狀態(tài)進行評估，設定更為精準的單元教學計劃.

3 結語

總體來說，在初中數(shù)學課堂上，數(shù)學教師需巧妙利用信息工具和媒體資源，改善當前的數(shù)學課堂教學環(huán)境，優(yōu)化課程教學生態(tài)結構和方法，保證初中數(shù)學課堂教學水平得到提升.

參考文獻：

［1］林小青.小學數(shù)學圖形與幾何結構化教學的實踐研究［J］.學苑教育，2022（05）：34-36.

［2］袁芬.“結構化”初中幾何單元復習課教學實踐——以蘇科版七上第6章《平面圖形的認識（一）》為例［J］.數(shù)學之友，2023，37（12）：18-21.

［3］黃玉芳.探析初中數(shù)學教學中的幾何圖形建模［J］.數(shù)學學習與研究，2020（15）：51-52.

［2］羅健昌.初中數(shù)學教學中的幾何圖形建模初探［J］.數(shù)學學習與研究，2017（20）：22.