信息技術(shù)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘 要：在新時(shí)代教育背景下，初中數(shù)學(xué)教師在教學(xué)中要重視對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用，以激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。主要探討了初中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的現(xiàn)實(shí)旨?xì)w、現(xiàn)實(shí)困境與創(chuàng)新舉措，以基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的初中數(shù)學(xué)信息化教學(xué)為例，探究新的信息化教學(xué)模式，并以UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)為例，探究如何運(yùn)用在線協(xié)作平臺(tái)實(shí)施小組項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；初中數(shù)學(xué)；虛擬實(shí)驗(yàn)室；UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)

作者簡(jiǎn)介：金彥青（1972—），女，甘肅省蘭州市榆中縣第三中學(xué)。

信息技術(shù)是初中數(shù)學(xué)教學(xué)的重要輔助手段，教師在應(yīng)用信息技術(shù)時(shí)必須基于現(xiàn)實(shí)需求研究其應(yīng)用旨?xì)w，并有針對(duì)性地探究運(yùn)用它的方法，以有效提升初中數(shù)學(xué)教學(xué)成效。筆者通過(guò)教學(xué)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，雖然目前不少學(xué)校對(duì)信息技術(shù)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用給予大力支持，但是部分教師在應(yīng)用信息技術(shù)的過(guò)程中，對(duì)應(yīng)用類型、應(yīng)用方式、應(yīng)用時(shí)機(jī)的把握還存在一些問(wèn)題。為此，我們有必要對(duì)初中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的創(chuàng)新策略進(jìn)行探究。

一、初中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的現(xiàn)實(shí)旨?xì)w

（一）聚焦動(dòng)機(jī)與興趣的旨?xì)w

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師要緊密結(jié)合學(xué)生學(xué)情、學(xué)習(xí)內(nèi)容，有針對(duì)性地應(yīng)用信息技術(shù)，以有效激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與學(xué)習(xí)興趣。以勾股定理知識(shí)的教學(xué)為例，教師可借助信息技術(shù)給學(xué)生播放生動(dòng)有趣、形象直觀的動(dòng)畫視頻，以此為學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生直觀、深入地理解勾股定理的知識(shí)。

（二）聚焦理解與應(yīng)用的旨?xì)w

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師要聚焦學(xué)生知識(shí)理解與應(yīng)用能力的發(fā)展引入信息技術(shù)，以此幫助學(xué)生理解知識(shí)，提升學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力與意識(shí)。數(shù)學(xué)知識(shí)的抽象性和邏輯性較強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到一些難以理解的知識(shí)點(diǎn)，這些知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)會(huì)加重學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。為此，教師需要針對(duì)學(xué)生可能出現(xiàn)的理解困難的情況，運(yùn)用信息技術(shù)設(shè)計(jì)能促進(jìn)學(xué)生理解知識(shí)的教學(xué)方案，并在實(shí)際的解題和實(shí)踐應(yīng)用中，引導(dǎo)學(xué)生合理應(yīng)用信息技術(shù)，以此培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)理解與應(yīng)用能力。例如，在教學(xué)與數(shù)形結(jié)合有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師可通過(guò)動(dòng)畫演示的方式展示相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)的形成過(guò)程，以此幫助學(xué)生掌握這些知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)的理解。在學(xué)生理解知識(shí)的基礎(chǔ)上，教師可引導(dǎo)學(xué)生合理運(yùn)用信息技術(shù)解決相應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題，以此提升學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

（三）聚焦理論與實(shí)踐的旨?xì)w

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師要聚焦理論知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)用信息技術(shù)，以此幫助學(xué)生鞏固所學(xué)的數(shù)學(xué)理論知識(shí)，為學(xué)生提供實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)，有效培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。在數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師需要將理論知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，使復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題、理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成直觀的數(shù)學(xué)問(wèn)題和實(shí)踐知識(shí)，以此讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作中實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。這對(duì)教師的信息技術(shù)應(yīng)用能力有較高的要求，需要教師充分了解信息技術(shù)的應(yīng)用類型、應(yīng)用方式，準(zhǔn)確把握信息技術(shù)的應(yīng)用時(shí)機(jī)。教師必須將理論知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，聚焦學(xué)生的核心素養(yǎng)培育需要，提升信息技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性［1］。

二、初中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的現(xiàn)實(shí)困境

（一）應(yīng)用類型

信息技術(shù)的類型多樣，部分初中數(shù)學(xué)教師在應(yīng)用信息技術(shù)時(shí)通常存在“拿來(lái)主義”的問(wèn)題，無(wú)法結(jié)合實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生學(xué)情和實(shí)際教學(xué)需求選用適當(dāng)?shù)男畔⒓夹g(shù)，導(dǎo)致信息技術(shù)的應(yīng)用效果不夠理想，無(wú)法有效激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。

（二）應(yīng)用方式

不同的信息技術(shù)的應(yīng)用方式不同，部分初中數(shù)學(xué)教師雖然在應(yīng)用信息技術(shù)之前對(duì)信息技術(shù)的特點(diǎn)有所了解，但是在具體應(yīng)用的過(guò)程中，往往存在“形式主義”的問(wèn)題，導(dǎo)致課堂教學(xué)氛圍看似活躍，但往往難以取得良好的教學(xué)成效。

（三）應(yīng)用時(shí)機(jī)

找準(zhǔn)信息技術(shù)的應(yīng)用時(shí)機(jī)非常重要。目前，部分初中數(shù)學(xué)教師在教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確把握應(yīng)用時(shí)機(jī)，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位得不到體現(xiàn)。在這樣的課堂中，理論與實(shí)踐的結(jié)合不夠充分，學(xué)生的創(chuàng)新思維得不到有效的培養(yǎng)。

三、初中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的創(chuàng)新舉措

（一）探索多樣的信息化教學(xué)模式

為了激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與興趣，初中數(shù)學(xué)教師在應(yīng)用信息技術(shù)的過(guò)程中，要引入多樣的信息化教學(xué)模式，讓學(xué)生在觀看教學(xué)課件和教學(xué)視頻的基礎(chǔ)上，有更多的渠道和途徑接觸信息化學(xué)習(xí)。在開(kāi)展信息化教學(xué)時(shí)，教師要基于學(xué)生的學(xué)習(xí)需要和教學(xué)內(nèi)容，采用合理的信息技術(shù)手段，以此優(yōu)化創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式以及師生的互動(dòng)方式，進(jìn)而有效提升數(shù)學(xué)教學(xué)效果。這要求教師在運(yùn)用信息技術(shù)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，深入分析學(xué)科特點(diǎn)，緊密結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)用相應(yīng)的信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)［2］。

目前常見(jiàn)的初中數(shù)學(xué)多媒體教學(xué)主要采取投影與教學(xué)課件相結(jié)合的模式，通常通過(guò)簡(jiǎn)單、線性的方式展示數(shù)學(xué)知識(shí)。然而學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的方式以及學(xué)生自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)往往具有網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，因此，采用投影與教學(xué)課件相結(jié)合的多媒體教學(xué)模式，雖然呈現(xiàn)的知識(shí)更多，呈現(xiàn)的速度更快，但是學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)理解知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)性，這會(huì)影響學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果。為此，初中數(shù)學(xué)教師要基于學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)選用適宜的信息技術(shù)開(kāi)展課堂教學(xué)。

例如，教師可結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展數(shù)學(xué)教學(xué)，這樣既能發(fā)揮傳統(tǒng)多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，又符合學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)規(guī)律。這樣的數(shù)學(xué)教學(xué)能結(jié)合學(xué)生的實(shí)際需要，給出相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)更好。同時(shí)，這樣的數(shù)學(xué)教學(xué)模擬性、交互性和體驗(yàn)性更強(qiáng)，能給學(xué)生提供開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的機(jī)會(huì)，為學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)提供幫助。具體而言，教師可結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)室，采用圖1所示的教學(xué)模式開(kāi)展數(shù)學(xué)教學(xué)，這樣能有效豐富教學(xué)資源，使教學(xué)和學(xué)習(xí)的反饋更加及時(shí)。該教學(xué)模式的動(dòng)態(tài)幾何與代數(shù)統(tǒng)計(jì)環(huán)節(jié)，能體現(xiàn)生本理念，凸顯學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位；資源專題分類的方式能滿足學(xué)生的深度學(xué)習(xí)需求。在學(xué)生在線交流后，教師可根據(jù)反饋及時(shí)掌握學(xué)生的知識(shí)習(xí)得情況，并有針對(duì)性地調(diào)整教學(xué)方法，為學(xué)生推薦相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，進(jìn)而助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)［3］。

比如，在教學(xué)“二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)”一課時(shí)，教師便可運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展知識(shí)教學(xué)。教師可以二次函數(shù)y=ax2+bx+c（a≠0）的圖象與性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)為例，運(yùn)用信息技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生基于問(wèn)題探究展開(kāi)學(xué)習(xí)。由于學(xué)生經(jīng)過(guò)前期學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了描點(diǎn)作圖法的基本技巧，因此教師可提前準(zhǔn)備包含二次函數(shù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)課件，并設(shè)計(jì)如下探究實(shí)驗(yàn)：首先，改變a點(diǎn)的位置，分析函數(shù)形狀大小的影響因素有哪些；其次，改變b點(diǎn)的位置，觀察和分析二次函數(shù)圖象的位置發(fā)生了哪些變化；再次，改變c點(diǎn)的位置，觀察并思考圖象的變化原理；最后，探究對(duì)稱軸與頂點(diǎn)和最值的關(guān)系，總結(jié)-b/2a和（4ac-b2）/4a與函數(shù)y=ax2+bx+c（a≠0）的圖象的關(guān)系，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了驗(yàn)證a點(diǎn)位置對(duì)函數(shù)圖象的影響，教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比分析b點(diǎn)和c點(diǎn)固定而a點(diǎn)不固定以及a點(diǎn)固定而b點(diǎn)和c點(diǎn)不固定兩種情況下的圖形變化。學(xué)生通過(guò)對(duì)比分析能發(fā)現(xiàn)，a點(diǎn)變化會(huì)影響圖象的大小，而b點(diǎn)與c點(diǎn)的變化則會(huì)影響圖象的位置。在此基礎(chǔ)上，教師可引導(dǎo)學(xué)生依次探究其他情況下函數(shù)圖象的變化情況，并利用二次函數(shù)的一般式，得出-b/2a和（4ac-b2）/4a與函數(shù)圖象的關(guān)系。在探究過(guò)程中，學(xué)生能夠確定函數(shù)圖象頂點(diǎn)的位置，了解對(duì)稱軸與-b/2a的關(guān)系以及函數(shù)極值與（4ac-b2）/4a的關(guān)系。在完成實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生需要撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，總結(jié)二次函數(shù)圖象的特點(diǎn)。教師需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)估學(xué)生對(duì)本課知識(shí)的理解程度，并給學(xué)生提供相應(yīng)的作業(yè)和學(xué)習(xí)資源［4］。

（二）借助在線協(xié)作平臺(tái)實(shí)施小組項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

為助力學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，教師可在探索多樣的信息化教學(xué)模式的同時(shí)，運(yùn)用在線協(xié)作平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生依托在線協(xié)作平臺(tái)開(kāi)展小組項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。在線協(xié)作平臺(tái)能促進(jìn)知識(shí)的分享與傳播，幫助教師將教、學(xué)、練、測(cè)、用等環(huán)節(jié)聯(lián)系起來(lái)。

例如，在學(xué)習(xí)一元二次函數(shù)知識(shí)的基礎(chǔ)上，教師可組織學(xué)生借助在線協(xié)作平臺(tái)開(kāi)展“智能投籃機(jī)”小組項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)。在籃球運(yùn)動(dòng)中，投籃的準(zhǔn)確度很大程度上取決于投籃的角度和力度。而一元二次函數(shù)恰好能夠描述這種拋物線運(yùn)動(dòng)軌跡，為我們優(yōu)化投籃方式提供數(shù)學(xué)依據(jù)。在開(kāi)展本項(xiàng)目時(shí)，教師需要讓學(xué)生利用UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)智能投籃機(jī)模型，從而讓學(xué)生在實(shí)踐中深刻理解一元二次函數(shù)的價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程實(shí)踐能力。在小組項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要將數(shù)學(xué)知識(shí)（一元二次函數(shù)）、物理知識(shí)（拋物線運(yùn)動(dòng)）和工程技術(shù)知識(shí)（智能控制）相結(jié)合，利用傳感器、微控制器等技術(shù)工具，設(shè)計(jì)一款能夠根據(jù)一元二次函數(shù)模型自動(dòng)調(diào)整投籃角度和力度的智能投籃機(jī)。學(xué)生通過(guò)UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)小組成員間的遠(yuǎn)程協(xié)作以及智能投籃機(jī)的遠(yuǎn)程測(cè)試與數(shù)據(jù)分析。學(xué)生可利用10個(gè)星期的周末休息時(shí)間完成項(xiàng)目。

第1周，教師講解項(xiàng)目主題，明確目標(biāo)、要求和創(chuàng)新點(diǎn)；學(xué)生根據(jù)興趣和能力自由組成5人小組。小組成員需要分工合作，分別擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理、數(shù)學(xué)建模師、硬件工程師、軟件程序員和測(cè)試員，并利用國(guó)家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)上的資源，學(xué)習(xí)一元二次函數(shù)、拋物線運(yùn)動(dòng)等相關(guān)知識(shí)。數(shù)學(xué)建模師需要結(jié)合投籃角度、力度與籃球落點(diǎn)之間的關(guān)系建立一元二次函數(shù)模型，并通過(guò)UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)分享給其他組員。

第2—6周，學(xué)生設(shè)計(jì)智能投籃機(jī)。硬件工程師需要根據(jù)數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)智能投籃機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳感器布局。軟件程序員需要編寫控制程序，使智能投籃機(jī)能根據(jù)輸入的一元二次函數(shù)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整投籃角度和力度。通過(guò)UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的在線協(xié)作功能，小組成員能實(shí)時(shí)討論設(shè)計(jì)方案，解決技術(shù)難題。

第7—9周，學(xué)生制作智能投籃機(jī)，并進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試。首先，各小組成員需要分工合作，完成智能投籃機(jī)的制作。然后，各小組需要利用UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的遠(yuǎn)程測(cè)試功能，進(jìn)行多次投籃測(cè)試，并收集數(shù)據(jù)，分析投籃精準(zhǔn)度。最后，各小組需要根據(jù)測(cè)試結(jié)果，調(diào)整數(shù)學(xué)模型和控制程序，提升智能投籃機(jī)的性能。

第10周，學(xué)生展示與分享項(xiàng)目成果。在完成項(xiàng)目后，各小組需要在UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)上展示本組智能投籃機(jī)的設(shè)計(jì)思路、制作過(guò)程、測(cè)試效果及優(yōu)化方案，并邀請(qǐng)校內(nèi)外專家、教師和同學(xué)進(jìn)行在線點(diǎn)評(píng)，以此促進(jìn)知識(shí)交流與共享。在學(xué)生展示項(xiàng)目成果后，教師要為優(yōu)秀小組頒發(fā)最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)、最佳實(shí)踐獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)，以此激勵(lì)學(xué)生持續(xù)探索和創(chuàng)新。最后，各小組需要撰寫項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告，反思項(xiàng)目過(guò)程中的收獲、挑戰(zhàn)及解決方案等［5］。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，教師在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)時(shí)需要結(jié)合相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)困境，有針對(duì)性地開(kāi)展信息化教學(xué)。具體而言，初中數(shù)學(xué)教師需要探索多樣的信息化教學(xué)模式，以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與興趣，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解；合理引入在線協(xié)作平臺(tái)，以此將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，有效發(fā)揮信息技術(shù)的作用，彰顯學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

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