融合現(xiàn)代信息技術(shù)的數(shù)學智慧課堂探索
——以《公頃和平方千米》教學為例

陳 惠

（福州市寧化小學，福建 福州 350004）

融合現(xiàn)代信息技術(shù)的數(shù)學智慧課堂探索
——以《公頃和平方千米》教學為例

陳 惠

（福州市寧化小學，福建 福州 350004）

智慧教育是一個整合教育理念、教育資源和教育模式，能夠有效提升教育質(zhì)量的生態(tài)圈。現(xiàn)代信息技術(shù)融合的課堂，呈現(xiàn)出有效的互動、真實的生成、鮮活的體驗、多元的策略、看得見的思考，讓學生真正成為學習的主體。文章以小學數(shù)學《公頃和平方千米》為例，闡述將VR技術(shù)、360云圖、智慧課堂教學互動系統(tǒng)、微課等新興的現(xiàn)代信息技術(shù)因需融合服務于小學數(shù)學課堂教學的探索與實踐，希望對小學數(shù)學課堂教學產(chǎn)生積極的借鑒意義。

數(shù)學；信息技術(shù)；VR技術(shù)；智慧課堂；教學互動系統(tǒng)；微課

智慧教育是教育信息化的一個熱詞。筆者理解的智慧教育，應該是一個生態(tài)圈，一個必須整合教育理念、教育資源和教育模式、能夠有效提升教育質(zhì)量的生態(tài)圈。已不僅需要現(xiàn)代信息技術(shù)的支持，更需要教育工作者堅定執(zhí)著的信念、敢于創(chuàng)新的探索、堅持不懈的實踐。數(shù)字化時代的到來，推動了現(xiàn)代信息技術(shù)與數(shù)學教學的深度融合，以實現(xiàn)教學過程、教學資源、教學效果和教學效益最優(yōu)化為目的，其中交互式白板教學軟件、微課、碼書、VR技術(shù)、智慧課堂教學互動系統(tǒng)等新興的現(xiàn)代教育技術(shù)作為重要的信息技術(shù)資源，已經(jīng)成為許多學校現(xiàn)代教學模式中的要素。

福州市寧化小學學校開展的信息技術(shù)與學科深度融合的實踐研究，以HiTeach智慧課堂教學互動系統(tǒng)為主，各種現(xiàn)代信息技術(shù)根據(jù)需要融合服務于教學，面向小學全學科全面開展課例研究，嘗試進行全新的探索并有所收獲。筆者認為每一種現(xiàn)代信息技術(shù)與學科教學的融合的生命力，都應該體現(xiàn)在該技術(shù)應用于某學科教學的“刀刃”上，發(fā)揮其不可替代的作用，即傳統(tǒng)的教學方式和方法無法達到的教學效果，讓教師教得輕松、高效，讓學生學得有趣、主動、富有個性。信息技術(shù)融合的課堂，呈現(xiàn)出有效的互動、真實的生成、鮮活的體驗、多元的策略、看得見的思考，讓學生真正成為學習的主體。文章以小學數(shù)學四年級上冊《公頃和平方千米》一課為例，闡述將VR眼鏡、360云圖、HiTeach教學互動系統(tǒng)和微課等新技術(shù)引入小學數(shù)學課堂教學的探索和實踐。

一、VR眼鏡應用——發(fā)展立體化學習空間，突破學習瓶頸，提高學習效率

信息技術(shù)與學科教學的融合，轉(zhuǎn)變的核心是更加關(guān)注學生的學習體驗，用現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢彌補傳統(tǒng)教學的不足，促進教學預設(shè)與學生生成的融合統(tǒng)一，達到最佳的學習效果。所以，教學設(shè)計與實施的過程應當充分考慮現(xiàn)代信息技術(shù)的特點及其對教師教學方式和學生學習方式的影響，根據(jù)實際情況與教學內(nèi)容特點進行有效整合。

例如，公頃和平方千米都是較大的面積單位，學生在生活實際中很少接觸到，如何有效地建立這兩個面積單位正確、直觀的表象，一直是教學中的難點。教學中通常的做法是把學生帶到熟悉的場所（如校園等）來感受1公頃的大小，但是受限于校園的地表上矗立著教學樓等高大的建筑物，影響了學生對面積單位的平面大小的直觀感知，這樣的感知體驗是淺表層面的、有偏差的，而且學生上下來回，往往也要浪費許多寶貴的課堂時間。

在這節(jié)課的學習預設(shè)中，筆者利用VR技術(shù)能虛擬現(xiàn)實、構(gòu)建三維空間動態(tài)實景的特點，嘗試將VR眼鏡引入課堂學習，給學生營造出“身臨其境”的沉浸式體驗氛圍。學生在VR眼鏡中看到他們都熟悉的“五一廣場”，仿佛自己就站在那里實地觀察。在VR眼鏡的使用中，設(shè)計了不同層次的問題，引導學生進行有序的觀察體驗：先從空中俯視（觀察點1：廣場上空），以升旗臺為中心的這塊正方形廣場的面積就是1公頃，并以1平方米為參照，感受1公頃“好大”，建立初步的表象；再從空中降落到地面（觀察點2：廣場地上），在1公頃的正方形的某個頂點觀察，以真實的視覺感受4條長100米的線段圍成的1公頃的小廣場是多大；然后再一次讓學生飛到上空觀察（觀察點3：廣場上空），繼續(xù)尋找廣場四周還有哪些面積大約1公頃的土地。學生能根據(jù)剛才建立的“1公頃”單位面積的表象，迅速找到了兩塊綠地的面積、噴泉小廣場的面積大約都是1公頃。學生在不同位置的觀察中不斷地對比、修正對1公頃的認識，從而形成正確表象。在應用VR眼鏡觀察體驗的過程中，學生不僅可以從地面上環(huán)視，還可以從空中俯瞰，親身感受“1公頃”大小的正方形土地是多大。這種沉浸式體驗突破了時空的限制，在40分鐘有限的課堂學習里，把學習的空間延展到教室之外的福州市“五一廣場”，這是傳統(tǒng)教學手段做不到的。

本課中“平方千米”的認識也是教學難點。根據(jù)面積單位命名的規(guī)則，學生能推理出“邊長1千米的正方形面積是1平方千米”，但是這個1平方千米的正方形到底有多大？學生無法想象。教師利用學生最熟悉的校園（占地面積大約1公頃）作為學習素材，運用360云圖，先在學校的上空30米觀察1公頃的校園有多大，再升上50米的高空觀察，發(fā)現(xiàn)以學校為中心的周邊大約1平方千米的正方形地塊，包含了大約100個校園大小的正方形。在高空航拍圖中，學生驚異地發(fā)現(xiàn)從空中看到的校園和自己家所在的社區(qū)，都囊括在1平方千米的面積之內(nèi)，原來1平方千米是“好大好大的地方”。同時，在認識1平方千米的同時，學生也真切地感受到“1平方千米=100公頃”。

虛擬的環(huán)境，真實的感受，數(shù)學課堂中VR眼鏡和360云圖的使用，完全顛覆了傳統(tǒng)的教與學雙邊活動狀態(tài)，實現(xiàn)了傳統(tǒng)教學手段無法達成的身臨其境的體驗感知，有效解決了教學難點，對學生空間觀念的發(fā)展發(fā)揮了獨特作用。通過教學實踐探索和積累，筆者認為許多與空間觀念培養(yǎng)相關(guān)的內(nèi)容（認識左右，位置與方向，觀察物體等等）的教學，都適合VR技術(shù)的開發(fā)利用，以提高教學效率，幫助學生更好地掌握相關(guān)知識。

二、HiTeach教學系統(tǒng)綜合利用——促進課堂互動與即時反饋，提升教學品質(zhì)

網(wǎng)絡交互式教學方式，構(gòu)建了學生、教師和電子設(shè)備既獨立又緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡化教學環(huán)境，在這樣的環(huán)境下，每個學生都是獨立的個體，生成自己的思考。HiTeach教學互動系統(tǒng)是由互動電子白板、即時反饋系統(tǒng)（IRS）與實物提示機等教學輔助工具整合而成的軟件系統(tǒng)。IRS反饋系統(tǒng)，是一種讓全體學生及時反饋信息給教師的教學應用系統(tǒng)，是課堂教學中最實用的學習裝置。根據(jù)教師的問題，學生每人手持一個反饋器進行選擇，教師即時統(tǒng)計學生的回答情況，繪制統(tǒng)計圖表，精準及時地了解學情，以此決定后續(xù)教學內(nèi)容、教學進度以及教學方式。實物提示器和手機都可以實時拍照上傳學生的作業(yè)和作品到交互式電子白板上，成為教學生成的資源，大大減輕了教師制作教學課件的負擔。在交互式電子白板上，教師可以根據(jù)學生展示的作品開展互動，思辨、評價、討論，產(chǎn)生交互影響，以動態(tài)生成的方式推進教學活動，逐步達成教學目標。交互式電子白板中還有許多小工具非常實用，計時器可以有效控制學習時間；隨機抽人、搶答等功能體現(xiàn)了學習活動中公平性、隨機性，極大地調(diào)動了學生參與的積極性，呈現(xiàn)出的課堂學習景觀與傳授式的課堂完全不同。這三種教學輔助工具的融合使用，使原本抽象、枯燥的數(shù)學學習變得可看見、可感受、可理解。因此，教師要懂得充分發(fā)揮這個系統(tǒng)三個要素的核心優(yōu)勢，對課堂互動生成的資源進行整體綜合利用，對學生反饋的信息和作品及時抓取并當場呈現(xiàn)。軟件系統(tǒng)的簡易操作，給師生互動和生生互動帶來極大的便利。

《公頃和平方千米》這節(jié)課中，教師在整個教學過程中運用IRS，結(jié)合小組討論、全班討論和示范教學把本節(jié)學習內(nèi)容的討論研究引向深入。當某個問題出現(xiàn)錯誤較多時，在學生的學習討論后還可進行二次選擇，重新作答，然后將兩次作答結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)學生想法的改變，讓思考的變化看得見，再進入下一個更接近教學目標的問題。如此不斷循環(huán)，直到實現(xiàn)預設(shè)的目標。

例如：教學“1平方千米=？公頃”，通過觀察—猜測—辨析—確認的學習模式開展教學。學生借助VR眼鏡體驗1公頃的大小后，回到熟悉的校園，通過360云圖進一步認識學校的占地面積大約1公頃。教師引導學生用面積計算的方法推算出“邊長1000米的正方形面積是1000×1000=1000000平方米”，知道邊長1000米的正方形的面積就是1平方千米。然后教師利用360云圖，先出示校園上空30米的俯拍圖，紅色方框圈出校園1公頃的占地范圍；再出示校園上空50米的俯拍圖，出現(xiàn)學校周邊1平方千米的區(qū)域。觀察后，教師提出“在1平方千米中，有多少個1公頃呢？請選擇一個合適的答案a.10個b.100個c.1000個”。先讓學生猜測，用反饋器做出選擇。選擇后呈現(xiàn)的條形統(tǒng)計圖顯示，選b的人數(shù)大約57%，選c的人數(shù)大約43%。這次選擇，讓教師充分了解學生學習的真實狀態(tài)。由于兩個選項的人數(shù)接近，教師根據(jù)選項翻牌，請選b和c的同學代表說明判斷理由。說理時，選擇b項的同學代表在互動電子白板上，復制“1公頃大的校園”這個正方形單位，拖動排列在1平方千米的正方形內(nèi)第一行和第一列。第一行擺了10個，第一列也擺了10個。在這個過程中，教師深度解讀和把脈學生的思維狀態(tài)，捕捉和展現(xiàn)學生思維過程中有價值的資源。思辨交流和觀察后，學生們明白了怎樣借助“1公頃的校園”這個參照物進行比較推算。然后，教師讓全體學生進行第二次選擇。這次全體學生都選了b選項，明確得出1平方千米=100公頃。課后采訪了部分學生，他們對于這個復制排列的推理過程印象深刻。

三、微課進課堂——適時歸納、拓展，引導明“理”懂“法”，完善認知

近幾年，微課學習越來越受到廣大師生的推崇，因為其“短小精練”，針對焦點問題，主題突出、指向明確，不受教學時空的限制，可以因需施教，是解決教學關(guān)鍵和重難點的一種有力手段。在信息技術(shù)與教育融合的新浪潮中，許多中青年教師積極投身微課制作。許多優(yōu)秀的微課作品方便一線教師使用。“呆瓜微課工作室”就是一個深受師生、家長們喜愛的微信公眾號，其中推送了許多小學數(shù)學各冊教材的精彩微課。

在本課中，教師借助“呆瓜微課”中“認識更大的面積單位——好大好大的地方”的片段，幫助學生比較全面地了解面積單位之間的進率的規(guī)定是有規(guī)律的，明“理”懂“法”，完善認知，讓學習產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。例如：1公頃=10000平方米，與學生已有的相鄰面積單位之間進率的認知不一致。通過播放微課視頻，讓學生在已知的三個面積單位規(guī)制上發(fā)現(xiàn)規(guī)律，由此推理得出“邊長10米的正方形面積是1平方十米（公畝）、邊長100米的正方形面積是1平方百米（公頃）、邊長1000米的正方形面積是1平方千米（平方公里）”，如圖所示：

因為使用“公畝”表示的面積大都可以用平方米來表示，所以這個單位就不常用了。在已有的知識體系中，學生已經(jīng)知道相鄰面積單位之間的進率是100，那么不相鄰的兩個面積單位之間的進率，如1平方米=10000平方厘米，1公頃=10000平方米，也會經(jīng)常用到。借助微課學習，學生全面系統(tǒng)地了解了面積單位知識體系的規(guī)制，學會了推理面積單位之間進率的方法，對容易混淆的平方米和平方厘米之間、公頃和平方米之間的進率關(guān)系更明確了，提升了學習能力。

放眼未來，微課具有十分廣闊的教育應用前景。實踐中發(fā)現(xiàn)，適用于微課學習的內(nèi)容可以是：1.敘述性強的概念、規(guī)則、定律等知識，如0的認識、大括號的學問、認識鐘表等等；2.操作性較強的方法和過程的演示，如認識左右、角的度量、圓周長的秘密等；3.對知識重難點、難題的講解，如微課“單位“1”是神馬”，專題講解單位“1”在分數(shù)應用題中的作用；4.對作業(yè)格式、書寫等良好習慣的要求等。無論對于學生、家長還是教師，微課都是一種思想改革，突破傳統(tǒng)學習中受時空限制的因素，因材（學習材料）施教、因人（水平差異）施教、因需施教，促成了一種自主學習的模式，給教師自我提升的機會，最終達到高效課堂和教學相長的目標。

新技術(shù)的應用和新設(shè)備的使用使得課堂結(jié)構(gòu)悄然變革，形成了師生、生生、教師與設(shè)備、學生與設(shè)備的多元互動。當然，信息技術(shù)只是媒介，教師的教學理念、教學方法和策略才是關(guān)鍵。在信息技術(shù)與學科深度融合的探索實踐中，筆者深刻體會到：基于正確的教學理念，設(shè)計好有效的教學過程，采用恰當?shù)慕虒W方法和策略，再搭配適合的信息技術(shù)手段，才能提升教學的品質(zhì)，為培養(yǎng)提升學生的數(shù)學核心素養(yǎng)助力。

［1］吳成業(yè).基于Hi Teach系統(tǒng)的課堂互動生成模式構(gòu)建［J］.中小學信息技術(shù)教育，2013（3）.

［2］賴艷，侯詠嫻，趙姣姣.翻轉(zhuǎn)課堂初探：微課在小學數(shù)學中的應用［J］.中小學信息技術(shù)教育，2014（3）.

［3］教育部.義務教育數(shù)學課程標準（2011年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2012.

陳志華）