智慧教育形態下的小學數學課堂教學新范式的研究

李志勇

摘 要：目前，信息技術發展迅速，隨著智能手機和平板逐漸普及，云平臺、大數據、人工智能化等新技術的廣泛應用，教學應用也在信息化的進程中逐步得到豐富。人們希望科技改變生活，也優化教育。“智慧教育”成了當前教育的熱點。通過擺出問題，列舉具體案例，闡述在智慧教育形態下開展數學課堂教學新范式的研究，提高數學課堂信息應用、智能應用和創新應用，構建數學課堂教學的新范式。

關鍵詞：智慧課堂;小學數學;課堂教學新范式;研究

一、對智慧教育的認識

“教育信息化十三五”規劃指出“依托信息技術營造信息化教學環境，推動教學觀念、教學模式和教學內容的改革，促進信息技術在日常教學中的深入廣泛應用，適應信息時代的需要，培養高素質人才。”

智慧教育不等同于教育信息化，也不是“智慧”與“教育”簡單的1+1=2。“智慧”需要在教育場景中應用，“教育”借助技術才能傳遞最大限度的能量。應用的技術有“互聯網+”思維模式、大數據、云計算等。智慧教育形態下小學數學課堂教學新范式，是一種基于以上技術的新型教育形式，也是“智能教育”。而新范式的研究，是利用相關技術，構建和實施高效數學課堂，提高數學課堂信息應用、智能教學應用和創新應用。

美國科學哲學家托馬斯庫恩指出，范式是一系列在特定時間內定義某種科學學科的活動。它是公認的模型或模型，是在科學實際活動中被公認的范例。智慧教育形態下小學數學課堂教學的新范式，是指通過在智慧教育形態下，在小學數學課堂教學中開展的實踐研究活動，提供新的可參考、借鑒的成功案例、信息化工具或解決疑難的方法等，改變原有課堂教學方式，提高課堂教學效率，最大化優化教學，形成新的高效的學習方式或教學模式。

《義務教育數學課程標準》指出，數學學習內容應該是現實的，有意義的，具有挑戰性的。這些內容有利于學生在數學方面的積極活動，如課堂上的數學活動有觀察、實驗、猜測、驗證、推理和交流等。內容的呈現應有各種不同的方式，以滿足不同的學習需求。因此，智慧教育給我們的課堂新范式研究提供了極大的有利的條件。借助智慧教育相關技術的研究和應用，在課堂上開展更有效的數學學習活動，提供更好的學習條件和資源，使之成為學生學習數學的重要方式。

二、當前課堂教學存在的問題

根據作者長期在一線教學工作的觀察和實踐來看，當前智慧教育的瓶頸在于將“智慧”與“教育”分離了。教育技術手段從不缺乏，但是沒有很好地解決教育的核心運用的問題，也就是說，與教育深度融合還有相當大的距離，我們暫且將其看作舊范式。例如，有的學校建設了校園網，也配置了比較先進的信息技術設備，但并沒有給課堂帶來新的變革，成了擺設、裝飾。部分老師認為，我有很多知識要講解，講了學生就自然會了，不講完學生就是不會，典型的滿堂灌。也有老師認為，新的技術設備學習起來太麻煩，學生不需要也可以學好，還是用老辦法教學好，頂多有PPT就可以了。其實，在小學數學課堂教學中，因為教學內容涵蓋數字和代數、空間和圖形、統計和概率等，在課堂教學中，特別需要體現以知識轉移為中心的教學組織模型，不能單靠課件，課堂特別需要互動生成資源，特別需要具有交互功能的智能教學工具。這一點當前技術早已實現。而且，使用大數據功能，可以建立學生個人的學習檔案袋，便于跟蹤學生的學習狀態。可見，使用信息技術提高教育和教學質量具有非常多的好處。另外，對于現有的智慧教育，還有一個問題就是重硬件，輕軟件。很多學校大力做硬件建設，而對于課堂教學幫助實質作用很大的一些優秀的APP智能軟件，尚未得到很好的推廣、深入研究和使用。

三、智慧教育形態下課堂教學新范式的研究

1.運用教育技術，打造智慧課堂

隨著教育技術在課堂教學的運用，教師的教育觀念、教學內容和教學方法上也在逐步改變。智慧教育將改變傳統的學習過程和固定的課程結構，并對學習環境、學習內容、教學方法、管理和評估方法進行一系列的轉變。這將為學生提供選擇更多、更有個性和更精確的教育。例如，在數學課上，學生使用平板電腦參與互動研究和完成練習;教師使用微課程來解釋數學困難和情境教學;通過云平臺大數據，系統地分析和統計每個班級學生每個單元甚至每個學期的學習情況，并形成每個學生的學習情況的圖片，以及班級的整體學情畫像等。

從當前智慧教育的發展趨勢來看，開展課堂教學研究是其中最重要的部分。例如，在傳統的教學過程中，在質疑互動和課堂測驗的過程中，老師給出了一個簡單的選擇，學生舉手發言，無法獲得準確的整體統計數據。如果沒有準確的數據，后期則無法統計數據。現代技術已經可以很好地解決這一問題。運用平板軟件或應答器，可以收集學生第一手答題資料，并記錄下去，通過大數據的功能生成每位學生的個性化學習成績資料，利于我們的分析，方便教師更好地教學生并改進教學。從這個角度來看，智慧課堂作為一種新型的教育方式和現代教學方法，采用現代手段來貫穿整個教學過程，使課堂簡單、高效和智能化，有助于培養學生獨立思考和學習的能力。它有別于傳統授課、聽課方式。課前，學生提前做好準備，在課堂上學習小組討論，做好自主學習的準備。

智慧教育技術可以豐富數學課上的材料，激發學生學習數學的熱情。例如，我聽過一節四年級的數學公開課“三角形的內角和”。在課前，老師要求學生在平板電腦（移動終端）上預覽和注釋，并將學生分成小組進行顯示和分享。在學生完成演講和總結后，他們使用平板電腦在教室里進行測試，在闖關中完成了檢驗。使用平板電腦課件的觸摸屏功能，直接切割三角形的三個角，然后旋轉成平角。這在傳統教室中并不容易實現，而進入該教室使這成為可能。同學們也可以利用平板對四邊形、五邊形等多邊形進行推廣學習，參與課堂的實時提問、討論與測試，老師在后臺就可以收集到每個學生的完成信息，效率比傳統教學大大增強。這樣的課堂操作直觀明了，拓寬了學生的知識面，而且使學生真正成為課堂的主人。學生積極分享學習經歷的過程就是知識的內化過程。

此外，“微課教學”的形式也發生了積極的變化。“微課教學”的核心部分是課堂教學（課堂案例）小視頻，還包括相關的輔助教學資源。通過平板電腦進課堂，當移動終端進入教室時，微課程可以呈現學生在課堂上復制的知識點，突破困難，實施分層教學、個性化教學。鞏固學困生使用咨詢的基礎，并對成績優異的學生進行開發練習。讓教師騰出精力，在課堂教學中使用最有利的部分、方法或手段，有效提高課堂效能。因此，微課程也可以成為教學的有益補充，并發揮重要作用。

2.對課堂教學新范式的研究

我校是市、區第一批智慧校園實驗學校。近幾個學期來，在數學科開展了相關的課堂實踐研究。我們使用現有的硬件設備，主動發掘有益的APP資源，運用于課堂學習，呈現了許多典型的智慧教學案例。

目前，我們學校仍在建設一個智能校園，無論是平面實驗課還是普通課。平板班有軟件，跟學生的互動較容易解決，對于大多數的普通班，我們把研究重點放在教育技術的學習和運用上，特別是與智能校園建設相關的教育技術的學習和應用。其中，我們對101教育PPT和作業盒子這兩種教育軟件進行了重點研究和運用。首先是101教育PPT（圖1），這是一個可以通過手機控制的PPT。一種移動教學應用程序，實現移動終端和計算機客戶端之間的互連和交互。通過使用方便的圖像、視頻快速傳輸和照片比較，實現高效和互動的智能教室。除了學生缺少平板電腦，其他智慧課室的教學功能都能基本實現。

案例1

在“對稱圖形”這節四年級數學課中，在教學畫對稱圖形環節，以前老師采用在黑板或投影上操作示范，由于圖形操作往往受條件限制不易操作，會影響學生的空間想象力。采用了101PPT學科工具教學后，老師直接在圖形上描點、連線，并以動感的形式展示對稱圖形，還可以通過觸摸屏，讓學生根據自己的思考直接在屏幕進行上操作。操作過程直觀、簡單明了，通過簡單的人機互動學習，充分發揮學生的空間想象能力，較好地解決教學難點，一舉兩得。

案例2

在“圖形的旋轉”五年級課上（圖2），理解“中心、方向、角度”畫“旋轉后的圖形”是教學的重點和難點。在教學時，教師通常會在課堂上向學生進行示范。但是也會有學困生對于圖形旋轉后的位置不理解。新技術介入后，就可以幫助學生生動直觀地理解這個旋轉過程，老師或學生可以直接在觸摸屏上操作，旋轉、對比，從而深入地了解旋轉的三個要素，即中心、方向、角度。而且老師可以通過101PPT的反饋功能，把學生完成的情況拍照，即時進行小結反饋。經使用教育技術后對比，課堂教學效果比原來大大提高，學困生完成情況良好。

案例3

學習“長方體和正方體的面積”時，對面積單位的理解和面積計算方法的推導是其中難點之一。傳統教材中采用拼小方塊的方法來推導面積計算的方法，但是過程較為冗長，而且受制于課堂教學環境，缺乏小組之間的互動，實驗的效果并不好。采用新技術后，教師通過手機端，在WiFi的幫助下，無論在課室哪個角落，都可以馬上把學生的完成情況即時投影到大屏幕上，實際操作和屏幕操作相結合，它節省了學生在舞臺上玩的時間，可以讓更多的學生參與思考和討論。由于操作直觀形象，大大提高了教學效率，學生可以更快、更好地自主得出學習結論，解決難點，掌握教學內容，極大提高了教學效果。

案例4

在“抽屜原理”一課中，教師運用學科工具里面的一個程序，生動形象地幫助學生理解了抽屜原理關于“一定有一個抽屜至少有2個或以上”的數學道理。再結合實物的展示操作來幫助學生理解。由于有直觀形象和數據的支持，給教師和學生留下了深刻的印象，這增強了學生的學習興趣，增強了他們的自信心。

案例5

在“乘法結合律和乘法分配律對比”的實踐課中，教師應用了作業箱智能教學工具。該APP通過作業數字化、數據化切入日常教學場景，能夠對學生的學習作智能分析、學情分析。老師課前通過作業盒子開展的系列的前測、練習、檢測、教材分析與學情分析，通過作業盒子大數據分析的作業報告做到“學情畫像，以學定教”。在備課時，針對學生的困惑點、易錯點，從學生的角度和水平切入，老師再設計題組對比練習，收集誤差分析，并進一步區分乘法的使用前提和分析中的乘法。通過該系統大數據后臺支持下的課前前測練習、復習兩種定律對比練習，突出重點專項練習，辨析明理提高練習，解決問題課堂小測，學生通過觀察辨析、討論交流等環節，進一步理解和掌握乘法結合律、乘法分配律的概念，能正確區分這兩種運算定律并加以運用;習題設計層層遞進，積累簡算經驗：及時反饋。與之前相比，練習課效率、效果大大提升了。

此外，還有一些教育的APP互動功能也做得非常好。通過在實踐中一些課例的研究，老師提高了對智慧課堂的認識，掌握了一定智慧教育的操作技能。智慧教育下課堂教學的切實研究，為智能校園的進一步發展和課堂教學新范式的研究奠定了良好的基礎。

四、思考及努力方向

智慧教育形態下，各種教學設備和“互聯網+”智慧教育技術的引入為我們的教學注入了新元素。不僅優化了課堂教學，還提高了效率和教學質量，促進了課堂教學方法的轉變，促進了課堂教學新范式的研究。我們要積極參與智慧校園建設，合理運用，把各種教學媒體有機結合起來，才能更好地發揮它們的優勢，更好地為教學服務，讓學生更好地參與到學習之中，讓每一個信息更加智慧地傳遞與送達。

2019年6月

編輯 高 瓊