基于信息化深度學習的初中數學教學實驗研究

唐街平

【摘要】基于信息化的數學新課程改革，指向以創新精神和實踐能力為培養目標，注重計算機多媒體技術，深度學習與數學課程的有效整合，以建構主義學習理論，多元智能觀為理論基礎。基于問題學習、探究式學習、自主學習、合作學習、反思式學習等多元化學習方式，由注重教轉變為主動學，強調學習者的主動參與智慧化高效率學習，人的潛能的全面發展。在學與教的方法上注重信息素養的養成與有效運用，用計算機技術來教與用技術來學。經過幾年的實驗研究表明，合理有效地利用網絡信息資源與計算機教學技術，有利于實現數學教學觀的轉變，提高學生的數學學習興趣，提高學習效率;有利于培養數學學科素養和收集處理信息的能力，創新精神和動手實踐能力。

【關鍵詞】初中數學?多媒體技術?深度學習

一、問題的提出

（一）基于現代教育技術與數學新課程改革

21世紀，是多媒體、計算機和網絡技術高速發展的時代?！爸R的貧困”“信息的貧困”正深刻影響國際競爭力和生存力。信息素養是適應知識經濟與信息時代的基本素質之一。計算機輔助教學已向多媒體超文本、網絡化方式發展。課堂教學技術“由傳統的單一媒體”轉向“多媒體”的升級，課程教材與技術的有效整合，人工智能、深度學習智慧化課堂是主要的教學形態。新課標指出：“大力推進信息技術在教學過程中的普遍運用，促進信息技術與學科課程的整合，逐漸實現教學內容的呈現方式與學生學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革，充分發揮信息技術的優勢，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教學環境和有力的工具?！薄稊祵W課程標準（實驗稿）》強調“數學課程的設計應重視運用現代教育技術，特別是充分考慮計算器、計算機對數學學習內容和方式的影響，大力開發并向學生提供豐富的學習資源，把現代教育技術作為學習數學和解決問題的強有力工具，致力于改變學生的學習方式，使學生樂意并有更多的精力投入到現實的探索性的數學活動中去?！?/p>

（二）基于數學新課程實施中數學教師面臨的挑戰

數學新課程的實施，呼喚數學教師的數學教育（數學知識觀、學習觀、教師觀）理念的更新。課程內容的理解與把握，三維一體的教學目標（知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀），教學方式的探索與開發。教育信息的有效運用，教育技術的掌握與運用，教學評價的制定與實施等，對教師的教學能力提出嚴峻的挑戰。新課程指出，自主探索和合作交流是最重要的學習方式。注重以問題為載體，通過觀察，實驗，分析，綜合，類比，猜想，概括等探究活動，培養學生的創新精神和實踐能力。學習數學不僅是一種接受知識的過程，也是一種知識的探究、生成和再創造的過程。

（三）基于信息化深度學習與教師專業發展

面對信息化的數學新課程改革，教育技術對與教師教學能力面臨新的挑戰已成事實。高質、高效、順利地實施新課程理念，每個教師必須具備基本的信息素養（理解技術和運用技術的能力），利用現代教育技術支持學生學習的知識和能力，利用技術開展新的專業實踐的知識和能力。

二、研究過程

（一）基于信息化教育整合的建構主義學習觀與多元智能學說、成功智能學說的綜合

隨著通訊技術、深度學習、多媒體計算機和網絡技術的飛速發展，教育技術學、人工智能、認知神經科學、人類學等視角對情境認知、真實生活中非正式學習、學習共同體、實踐共同體和認知學徒等研究的深入，建構主義觀點對學習與教學產生了重要影響。課程改革理論家主張，統整各流派建構主義理論的基礎，汲取該學說的合理內核，并從知識觀、學習觀、課程觀、教學觀和教學評價觀四個方面構成素質教育的理論框架。多元智能學說與成功智力說的綜合是素質教育評價觀的重要理依據。加德納持多元智能觀，他認為人類至少有7種到8種智能，如語言智能、數理邏輯智能、空間一知覺智能、身體運動智能、音樂智能、人際交往智能，自我認知智能以及自然智能。不同的人有不同的智能強項，在教育領域的運用重視多元化、個性化教學。

（二）基于信息化教育的教學模式探究

所謂信息化教學模式是指技術支持的數字化的教學活動結構和教學方式，它是在技術豐富的教學環境下，直接建立在學習環境設計理論與實踐框架基礎上，包含相關的教學策略和方法的教學模型。常見的模式有：基于問題的學習，基于項目的學習，基于案例的學習，基于資源的學習，探究學習，協作學習、基于電子學檔的學習，認知工具（如概念地圖），個性化學習，個別授導，操練與練習，教學測試，教學模擬，教學游戲，智能導師，微型世界，虛擬實驗室、情景化學習、虛擬學伴、虛擬學社、協同實驗室、計算機支持講授、虛擬教室等多種化智慧化學習方式。

（三）義務教育初中數學新課程的理念與創新探究

初中數學課程標準理念的核心理念是“以人為本”充分體現“人人學有價值的數學”“人人都能獲得必要的數學”“不同的人在數學上得到不同的發展”。在學生的認知發展水平和已有的知識經驗基礎上，教師應激發學生的學習積極性，向學生提供充分實踐活動的機會。幫助他們在自主探索與合作交流的過程中，真正理解和掌握數學的知識和技能，數學思想方法，獲得廣泛的數學活動經驗。學生是數學學習的主人，教師是數學學習的組織者、引導者與合作者。在學與教的方式表現為問題式教學與探究性學習、情景式教學與合作交流式學習、整合式教學與拓展式學習、發展式教學與目標性學習，延伸式教學與自主性學習。在數學教學過程中，注重知識邏輯、教學邏輯、學習邏輯的有效整合，將靜態的數學知識觀，轉變為動態數學知識觀，強調通過觀察，實踐，分析，結合，歸納，類比，猜想，概括等探究活動，培養學生的創新精沖和實踐能力。因此，教師必須有效的利用教學資源，科學合理的進行教學設計。

（四）實驗舉例

1.實驗目標：

（1）通過數學學習及計算機技術的有效運用，使學生能夠獲得適應未來社會生活所需的重要數學知識，教學思想方法以及必要的應用技能。

（2）初步學會借助信息技術，運用數學的思維方式去觀察，分析現實社會，去解決日常生活及其它學科中的問題，增強數學應用意識。

（3）借助信息技術的有效使用，提高學生的學習興趣，增進對數學的理解和學好數學的信心。

（4）使學生具有初步的創新精神和實踐能力，學會學習，學會與人合作，學會自主收集處理學習信息。

2.實驗對象。合川區三廟中學2019級（1）班和（2）班學生人數分別是72人和68人。（1）為實驗班，（2）控制班，實驗班用改革的教學方案，控制班用傳統教學方法，入學前小學畢業成績基本相同，教學課時基本相同

3.實驗結果：

（1）數據對比分析。對兩教學班使用相同的教學參考用書相同的教材只是在教材處理上略有側重。對學生實驗結果從學生參與，學習興趣，學習方法，學生成績評估幾個維度進行獨立大樣本Z檢驗，經過幾年實驗評估數據分析如下：

表1表示兩個班學生在2016～2017年數學教學實驗學生課堂參與統計，學習興趣分析，學習方法，學生成績分析，實驗組優于對照組。

表2重慶市合川區三廟中學2007～2008年教學實驗的Z檢驗結果顯示：實驗組72對照組68，學生參與分析Z值25.9285★★，學習興趣分析Z值19.8355★★。學習方法Z值15.249329★★學習成績分析Z值29.85342★★（p<0.01=。表明兩個班學生在2017-2018年數學教學實驗學生課堂參與統計，學習興趣分析，學習方法，學生成績分析，實驗組優于對照組。

表3重慶市合川區三廟中學2018～2019年教學實驗的Z檢驗，數據如下：實驗組72對照組68，學生參與分析Z值37.24929★★，學習興趣分析Z值29.374615★★★★。學習方法Z值31.62442★★，學習成績分析Z值25.76967★★（p<0.01）。表明兩個班學生在2018～2019年數學教學實驗學生課堂參與統計，學習興趣分析，學習方法，學生成績分析，實驗組優于對照組。

（2）相關分析。借助信息技術在教學中的使用，對學生的數學學習成績、學習方法（技術手段）、學習興趣、學生參與、意志品質的相關分析。?由表四表明，數學成績與數學學習方法、數學學習興趣、數學學生參與（意志品質）都有著非常顯著的正相關（P<0.01）。

由表5表明，數學成績與數學學習方法、數學學習興趣、數學學生參與（意志品質）都有著非常顯著的正相關（P<0.01）。

由表6表明，數學成績與數學學習方法、數學學習興趣、數學學生參與（意志品質）都有著非常顯著的正相關（P<0.01）。

三、討論

實驗研究表明，信息技術深度學習與教學課程的有效整合，對初中數學產生了較大的影響，他為創設數學環境，培養學生的動手實踐能力，深度理解，激發學習興趣，提高學習效率發揮了重要作用。多媒體技術已經涉及到數學教學的各個方面，與傳統的教學系統相比，多媒體數學教學系統具有傳輸信息量大，速度快，信息量大，速度快，信息傳輸質量高，應用范圍廣，交互性強且能加強學生的多重感官刺激等特點，可以說多媒體教學，它為逐步實現教學內容的呈現方式，學生的學習方式，教師的教學方式和師生互動方式的變革，發揮了不可估量的作用。

1.現代信息技術對傳統數學教育的突破。從教學時空的突破看，教學空間從封閉走向開放。教學時間，從制定走向選擇，從課程和文化壞境的突破看：信息載體從印刷體轉向網絡與多媒體，從課程結構看，從“大鍋飯”轉向“自助餐”。從文化環境看，從單一文化轉向多元文化，從教學形式和結構的突破看，教學形式，從集體單向化轉向多樣化和交互式。從教學結構看，從封閉式壟斷式轉向開放式和跨時空資源分享。在教師與學生的關系上，教員：從施教者轉變為教學過程設計者和學員學習的指導者。學員;從學習知識的接受者和教學對象轉變為學習的主人;教學媒體：從演示工具轉變為認知工具;教學過程，從知識傳授轉變為教員指導下學員自主學習過程;從教育理念看，教學設計的理論基礎從行為主義，指向建構主義，從學校學習轉化為移動學習，從教師“中心”轉變為“學生”中心。

2.多媒體課件與傳統教學手段的對比分析。傳統的教育技術手段表現為：手寫、手畫、說明、傳遞速度慢、容量小、傳輸的是靜態的，離散的，只能展示條件和結果，展現外部抽象，教師口頭描述，學習者只靠頭腦想象使教學枯燥無味，缺乏對數學定理、公式的理解，只好死記硬背。用技術作手段的數學教學，強調知識的情境性、虛擬性，用電子設備展示過程例如主題數學動畫（概念主題動畫，命題主題動畫，數學思想主題動畫，語言符號主題動畫等）有利于豐富感知，升華數學觀點，開闊數學思維，實現數學觀念的轉變，表現為展示速度快，容量大，可直觀展示數學知識的產生和發展過程，逐漸走向可視化等用技術支持學習結構和功能。

3.信息技術應用初中數學教學中的功能分析。信息技術應用初中數學教學的功能分析可以表現為以幾個方向：第一，信息技術應用初中數學教學可實現教師教學方式的根本轉變，利用技術將過去的傳統的靜態的書本教材轉變為由聲音、圖像、文本、動畫構成的動態教材，同時也將教書內容擴展到各個方面。第二，信息技術應用初中數學教學可實現教學結構方式的根本改變，信息技術提供了豐富的學習資源，使得學生獲取知識的渠道越來越多，從而有力激發了學生學習數學的興趣，開拓學生的數學視野，有助于自主學習發現式學習，探究性學習。第三，信息技術的應用，有利于實現學生學習方式的轉變，作為工具的技術，既是教學的主宰者、支持者、合作者、又是輔助工具、交流工具、研究工具、思維工具，在支持數學學習活動中可以分為三種水平：（1）靜態演示工具水平;（2）動態演示工具水平;（3）數學實驗工具水平。信息技術有助于學生從“聽數學”轉變為“做數學”，教師可以利用教學軟件創設“數學實驗”來取代傳統的灌輸教學模式，有利于學生自主參與，主動探索從而改變學生的學習方式。

4.信息化教育教學資源與傳統的教育教學資源不同。信息化教育教學資源呈現豐富化、多樣化、自主選擇性。傳統的數學學習表現教書死、死教書，教學內容封閉、過分看重教材、教科書的權威性，教學內容、教學評估受到很大的限制，不利于創造能力培養，缺少對教材的分析批判。而基于信息化的課程資源呈現豐富性，關注學習者的數學現實，現實的社會生活經驗，數學生活化、情境化，教學是用教材、用批判性思維整合多種教學資源，不斷反思，指向處方式教學設計。教學資源呈現數字化、網絡化、智能化和多媒體化，數字圖書館、電子閱覽室、網上報刊和數據庫、多媒體電子書、虛擬實驗室、教學游戲等，為教師教學和學生學習提供多種選擇。

5.基于信息技術支持的初中數學指向主題式教學。問題牽引、數學問題化，問題情境化，情境生活化，素質教育的核心在于創新，而創新的核心在于思維，思維的土壤是問題。杜威認為思維源于直接體驗到疑難性問題，思維的功能在于將體驗到的模糊的、疑難的、矛盾的和某種混亂的情形轉化為清晰、連貫、確定、和諧的情形。在于把困難克服、疑點解除，問題解答。傳統的教育很少產生問題，學生缺乏問題意識。問題是數學知識的心臟，問題是學生學習數學的心臟，問題是教師教學的心臟，問題化教學設計指向：“問題環境——技術，問題——過程——技術，問題——評價——技術。對教師教學設計而言，其基本流程為：設計教學問題——創設問題情境——生成教學問題——確定教學任務——引導數學活動——提供教學資源——評價教學結果。就學習者而言：明確學習目標——投入問題情境——感知學習問題——獲得學習任務——開展學習活動——獲得學習資源一解決學習問題。實驗研究表明，信息技術支持的問題化教學，有助于學生的動手實踐能力、探索精神、創造實踐能力。

四、基于信息化初中數學教學實驗研究結論

1.借助信息技術能夠激發學生學習數學的興趣，加深對數學概念、數學定理、數學思想方法的理解。

2.借助信息技術有利于實現教師知識呈現的方式和學生學習方式的轉變。

3.通過信息技術的有效運用能夠逐步培養學生使用計算機處理信息的能力，自主學習能力，與此同時，也提升教師的教學能力。

4.能夠初步培養學生的創新精神，運用數學的觀點處理現實中的數學問題的能力。

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