新技術支持下的小學數學課堂教學樣態

○王洪恩

美國約翰·D·布蘭思福特等在《人是如何學習的》一書中指出：“信息技術為學習的革命‘展現了激動人心的前景’”。作為一名從事小學數學教學多年的教育工作者，面對當下名目繁多的“數字化教學”“智慧課堂”解決方案，筆者始終堅持一個基本原則，那就是新技術的運用必須以“易教利學”為前提。對于快速更新的信息技術和人工智能，我們不能抱有“放到籃子里的都是菜”的心理，而要堅持“蛋必須下到窩里”的思維，因為信息技術、人工智能的作用最終應該在小學數學課堂教學中深度體現。那么，技術與教學究竟走過了一段怎樣的相依相存的發展歷程？新技術手段能引起數學課堂教學發生怎樣的深刻變化呢？下面通過幾個具體案例加以說明。

一、回顧：技術與教學的交匯軌跡

顧明遠教授在《未來教育會被技術進步改變嗎》一文中講道：“工業革命帶來了教育的革命，由原來的手工業式的個別教育改變為集體教育，班級授課制就是在這個背景下產生的，從而大大提高了教育的效率。”無論是從宏觀還是微觀來看，教育教學從來就是與技術手段密不可分的，教育技術也是隨著教育思想、目標和方法的發展變化而不斷變革進步。近40年來，教育教學技術和手段快速發展、日益豐富。就小學數學教學媒體的發展而言，大致可以分為以下四個階段——

第一階段是上世紀80年代以前的實物媒體階段，教學掛圖、數字卡片及實物模型普遍使用，俗稱“靜態媒體”階段。第二階段是上世紀80年代后期至90年代，幻燈投影技術進入課堂并廣泛使用，大大改善了數學知識及思維活動的呈現方式，進入了由“靜態媒體”逐步向“動態媒體”過渡階段。第三階段是進入新世紀以來的多媒體技術的開發與運用，使數學知識及思維活動的呈現方式發生質的變化，進入了“動態媒體”階段。第四階段是近5年來電子白板、多媒體一體機、互動平板、虛擬現實和網絡技術等現代信息技術的使用，教學媒體完全進入了“數字媒體”階段，教師、學生和媒體三者之間的關系產生了革命性的變化。

可以肯定的是，在小學數學課堂教學中，無論是什么階段的媒體，其核心作用都是對數學知識和思維過程的呈現和表征，但教學媒體所表現出的階段特征，映射出我國小學數學教學思想解放和觀念更新的軌跡，特別是教師教學方式和學生數學學習方式的巨大變化，即由接受學習走向發現學習、由發現學習走向探究學習、再由探究學習走向深度學習的過程。隨著教育部《教育信息化2.0行動計劃》的發布，教育技術與教育教學即將進入一個深度融合的新時代，小學數學課堂教學也將實現新的突破。

二、實踐：技術支持教學的有效路徑

案例1：“場景化”課堂教學樣態

兒童的數學世界是色彩繽紛的、與其他知識是天然嵌合在一起的。因此，從某種角度來看，小學數學課堂教學的藝術首先表現在創設數學學習情境方面，小學生的數學學習離不開“場景化”氛圍，而新技術在創設情境方面具有獨特優勢。

【教學內容】《認識鐘表》

【技術手段】制作微視頻創設數學學習情境。

【教學片段】

1.播放視頻動畫并定格成如下四個畫面，組織學生觀察、分析、思考：從這幾幅畫面中你能知道什么？

2.學生匯報交流：

學生1：早上8點鐘，我們高高興興地到學校了；到了中午12點，我們就要吃午飯。

學生2：我看到鐘面上的指針在轉動，到了不同的時間我們在做不同的事。

學生3：從上午8∶00升旗儀式到10∶00在上課，中午12∶00在吃飯，下午4∶00小朋友們在踢足球。

學生4：這樣的動畫片很有趣，我很喜歡這樣的數學課。

【案例分析】

用三維動畫精心創設的學習情境，既比呈現單純圖片更有趣味性，又比直接拍攝的原生態場景更加數學化。把學生熟悉的生活情境，采用動畫片、微視頻以及AR、VR虛擬現實等手段，以數學場景的方式呈現出來，既能激活學生已有的生活經驗，使學生的學習建立在已有經驗基礎之上，學生的學習興趣、學習效率和質量將大大提高，又能有效激發他們數學學習的內生動力，也能有效排除影響學生數學學習的干擾和不利因素。就本節課而言，利用信息技術制作視頻動畫，能讓學生直觀感受到每天豐富的學校生活；同時能以觀察者的身份、跳出生活的束縛，清晰地看出，隨著鐘面上時間的變化，小朋友們的學習活動也在變化。

案例2：“開放化”課堂教學樣態

學生的數學學習是個開放的系統，封閉的學習內容不利于學生數學能力與思維發展。在課堂教學中，只有賦予學習內容以情景鮮活、問題開放、邏輯清晰的特點，學生才會主動地介入學習活動以及靈活地探究和解決問題。

【教學內容】《神奇的數字編碼》

【技術手段】制作微視頻并利用網絡學習資源。

【教學片段】

師：最近我們學校要舉行一個重要的活動，學校往杭州和常州等地的友好學校寄發了邀請函。這上面也有數字編碼，能找出來嗎？

師：你們說的這個數字編碼，就是我們在寄信時用的郵政編碼。

師：為什么同一封信上要有兩個郵政編碼呢？

生：一個是寄出地，一個是接收地。

師：郵政編碼有它自己的編碼規則，想了解嗎？那就請打開資源庫，閱讀老師為你們準備好的材料。

師：知道我們學校所在地區的郵政編碼嗎？

師：通過剛才的閱讀，你知道郵政編碼的編碼規則嗎？誰來說一說？

師：老師有個小疑問，信封上已經有了詳細的地址，為什么還要郵政編碼呢？（視頻播放“你知道嗎”）

師：這次活動我們還邀請了上海的嘉賓，在寄邀請函時遇到了這樣的問題——不知道郵政編碼。你想通過什么方式幫老師來解決這個問題呢？

生：上網查。

師：上網查是一個很好的方法。

（學生上網查并廣播學生機。）

【案例分析】

本環節用視頻形式呈現的具體真實、鮮活開放的生活問題，引導學生通過觀察、比較和交流，了解一些常見的數字編碼所表示的信息，知道數字編碼中蘊含著豐富的信息，體會用數字編碼表達信息的方法，感受數字編碼的應用價值，初步學會用數學眼光觀察和分析現實社會。

由于計算機和網絡具有很強的交互性，教師和學生之間可通過電子答題筆、移動電腦（平板、手機等）來實現師生之間的討論和交流。教師在教學中設計客觀題（判斷題和選擇題），并將題目通過網絡平臺在線傳給學生，學生通過平板電腦進行解答，學習系統能及時地判斷對錯，并將學生練習的情況傳送至教師移動端，教師能隨時掌握學生的答題情況，并及時調整教學策略，使教學更具針對性和個性化，以利教師實施基于證據的課堂教學。

案例3：“整合化”課堂教學樣態

在數學教學中，要充分發揮數學與其他學科之間互動生成的作用、實現各學科目標體系的有機整合。數學實踐活動可以開放學生的學習時空，使各學科的知識在活動中碰撞融合，促進學生知識結構的序列化、整體化和綜合化。信息技術還可以讓數學中的抽象過程變得更加直接、形象，更容易讓學生接受。

如筆者在設計“有趣的容積”數學活動時，抓住班級正在開展3D打印興趣活動的契機，給8個學習小組布置了一項“小課題研究”項目，要求利用一周的時間進行編程、設計。研究內容：用一張長6分米、寬4.5分米的紙板做一節煙囪，怎樣設計才最合理？經過探究，學生共設計了如下幾種方案：

生1：“我覺得選擇方案（4）最好，因為這種方案做成的煙囪容積最大，它一次排出的煙最多！”從排煙量的大小去考慮，言之有理。

生2：“我認為選擇方案（5）最好，雖然這種方案排煙量最小，但煙排得少，環境才不會受到污染！”環保之心，可見一斑！

生3：“我認為選擇方案（3）最好，因為方案（3）與方案（1）、（5）比，煙囪的高度一樣，但方案（3）的橫載面積最大，所以煙排得多；而方案（3）與方案（2）、（4）比，方案（3）的煙囪最高，據我了解，煙囪越高，煙囪出煙的速度就越快，所以綜合考慮，我選擇方案（3）！”該同學既聯系數學知識、又結合物理知識，可謂獨具慧眼！究竟選哪一種方案才好呢？教室里又傳來陣陣辯論聲……

生活中發生的大多數問題需要應用多種學科的知識來共同解決，由此，基于信息技術的“STEM”課程整合項目應運而生。“STEM”是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫，“STEM”是科學、技術、工程和數學教育的總稱，目前又融入了藝術設計等美學元素。藝術可以激發人的靈感，比如美術，可以說造型的藝術，而造型離不開空間觀念，這正是數學與美術的相通之處。可以說，本環節是當下最為流行的“STEM”課程整合項目的基礎樣態，也是基于新技術環境探索數學與其他學科整合的有益嘗試。

三、思考：走出技術支持教學的誤區

學科教學為根本，技術手段是支撐，兩者絕不可偏廢。當前，在運用新技術推動小學數學課堂教學的過程中，也存在一些誤區：

1.依賴信息技術支持，忽視其他技術手段。

過多地依賴信息手段，為了信息化而信息化；信息技術在教學中的應用主要看其是否應用恰當，在于質而不在于量。有些教師總認為技術越先進越好，原本可以面對面交流和討論，卻要利用網絡平臺來實現，結果不但沒有收到良好的教學效果，反而造成人力物力和時間浪費。

2.更多關注課件運行，忽視整體教學過程。

大量時間用在課件制作上，把教學內容和教學過程以課件的形式固化起來，在教學過程中形成了“教師—課件—學生”的教學方式，教師的注意力和教學過程全部局限在課件上，而學生則把課件當成傳授知識的“老師”。

3.過多的新技術展示，教學中心發生偏移。

借助多媒體教學能將抽象物體具體化，微觀物體宏觀化，但過多的多媒體展示會造成負面的影響。教師成了多媒體的放映者，無法發揮主導作用，也無法突出學生的主體地位，師生都被禁錮于課件、多媒體操作中，導致本末倒置。

筆者以為，新技術在小學數學課堂教學中的應用方式一般有以下幾種：一是授課輔助，利用各種教學素材編寫演示文稿或課件，形象地傳授知識。二是課堂互動，由于網絡平臺的交互性能很強，教師和學生之間可通過媒介進行有針對性地、可監測地討論和交流。三是探究學習，充分利用信息技術及網絡優勢，擬定部分適合研究性學習的課題，指導學生自主收集資料信息，研究、學習、分析、總結，以達到提高學生信息分析處理的能力、團結協作能力等。四是學科整合，數學課堂教學向課外延伸是信息技術和學科課程整合的一個重要方面，它有利于培養學生的創造力，培養學生獲取、分析、加工、利用信息知識的能力。

在小學數學課堂教學中，只要能立足學科教學和學生學習的實際，合理地運用現代信息技術，充分發揮新技術的直觀演示、方便快捷、精準評價等功能，就可以讓學生的數學學習在課堂上真實發生，讓學生的數學素養和綜合能力得到全面提升。