核心素養視域下高中數學智慧課堂的構建研究

劉雨萱

【摘要】智能時代下的智慧課堂模式為傳統教學帶來了深刻影響，“互聯網+教育”的大數據賦能逐漸演化為未來課堂教學的主流模式.將核心素養視域下智慧課堂與高中數學精準對接，可進一步了解學生學情，對于課堂模式的優化有著重要作用.基于此，文章首先闡述了智慧課堂的特色與數學核心素養培養的教學對應，明確了核心素養視域下高中數學智慧課堂的結構機理，并針對性提出核心素養視域下高中數學智慧課堂的構建策略，旨在為數學智慧課堂的構建提供參考.

【關鍵詞】核心素養；高中數學；智慧課堂

引 言

隨著教育體制的進一步改革，“互聯網+教育”模式全面革新了現代教育方法.數學學科具有高度的嚴謹性與抽象性，在學科教育中占據著重要地位.核心素養作為新時代教育的首要關注點，與智慧課堂教學模式存在極高的契合度.筆者深入探究了高中數學智慧課堂的內在機理，力求實現智慧教學模式與傳統教學模式的互補，從而搭建現代化的多元混合智慧教學模式.

一、智慧課堂的特色與數學核心素養培養的教學對應

核心素養是學科教育的根本指向與核心.核心素養視域下，教師應將智慧課堂作為載體強調資源間的協調應用與全面整合.智慧課堂的多元特色與數學核心素養養成之間存在對應，并在實際教學中得以體現（如圖1所示）.

（一）數學抽象能力養成的對應

高中數學具有極強的抽象性.而抽象思維是學習數學的基本手段，也是獲取數學知識的唯一途徑.智慧課堂虛擬與現實深度融合的特點能夠幫助學生在多場景下對數學問題進行抽象.此過程中，問題的研究對象得到了明確.智慧課堂的腦機接口技術能夠進一步深化智能感知思維，實現對課堂生態的數據化處理與實時反饋.與此同時，教師可針對學生面臨的新舊知識沖突、邏輯證據鏈構建障礙、數學知識內化等問題進行教學方案的針對性構建.學生在智慧課堂的多情境交互下能進一步內化數學知識概念，從而發展自身的數學抽象能力.

（二）邏輯推理能力養成的對應

學生在完成數學知識的內化后，需要利用邏輯推理能力對知識進行正確運用.智慧課堂下的數學實驗活動能夠實現現實與虛擬的交接，在邏輯層面指出學生存在的推理偏差.首先，大數據技術賦能下的智慧課堂具有強大的知識可視化優勢.其可將學生對知識的探討、交流并得出數學結論的過程可視化，從而呈現出數學知識之間的整體脈絡.此過程中，學生能夠從整體層面系統把握數學體系節點，并在嚴謹、不證自明的邏輯規律中推理出數學結論.其次，智慧課堂的多維度數據收集可記錄學生對問題的推理過程，使學生的每一步邏輯推理都有跡可循，對數學概念與數學體系的意識生成更加深入而全面.學生通過知識在圖形語言、文字語言以及符號語言中的互相轉化可進一步促進邏輯上的表達與交流.

（三）數學建模能力養成的對應

數學建模能力的核心是“想象”.換言之，想象力是一種數學世界與現實世界的中樞部位，是學生連接數學與現實的主要抓手.智慧課堂的多場景虛實交織，可結合多種先進技術轉化知識形式.此過程中，真實世界與數學模型的疊加狀態展現進一步加強了知識的直觀性與綜合性.學生在這種真實與虛擬交織的狀態下可提煉復雜的數學知識，實現數學模型的意識層面搭建.學生因為通過智慧課堂獲得了深刻體驗感，所以在生活中也能直接發現并提出問題，深入滲透“做中學”.數學建模能力的提高可使學生以問題為導向，更加全面地思考資源整合方向，并進行問題溯源.智慧課堂的多模態資源配置為數學建模提供了充足的數學資源，搭建出的各領域真實情境模型，使得學生能夠調動全身感官參與學習，獲得具體的學習體驗.另外，資源配送還能夠根據學生的實際情況，按照使用者的主觀意愿進行資源分配，全面夯實學生數學建模能力的基礎.

（四）直觀想象能力養成的對應

直觀想象能力是人從直觀認識到抽象認識的發展過程，情境與經驗的引入能夠促進這一過程的深化.基于智慧課堂的智能化知識表征，教師可利用各種技術方法使知識以直觀形象的方式進行呈現.學生通過這種直觀的認知方式，也能進一步感知事物的空間形式與邏輯意義.例如，高中數學的幾何問題往往是學生學習的難點.智慧課堂通過信息技術與各類教學軟件的搭建組合，可使“二維”的幾何圖形得到“升維”，從而直觀地展示出曲面以及高維空間，使幾何的變化規律與位置關系跳脫于圖形本身.因此，智慧課堂下，學生能夠直觀觀察和動態刻畫幾何圖像，從而探尋解題思路.智慧課堂的智能化思維感知突破了學生想象的局限臨界點，即在具體情境中實現了思維設計與虛擬情境的轉化，極大提高了學生的直觀想象能力.

二、核心素養視域下高中數學智慧課堂的結構機理

（一）素養前測：教學情境和數學素養的診斷

學科核心素養的養成是數學教學的主線，因此，數學課程目標的制訂也應以核心素養為前提，通過智慧課堂這一手段進行數學素養的前測.教師在預習階段可考查學生的知識儲備與知識理解，從基本概念、數學模型、圖形以及命題等方面量化相關指標，然后利用人工智能技術建立基于智慧課堂的數學資源庫，資源庫中能夠自動編寫順應學生核心素養發展的問題，從而進一步深化學生對關鍵數學知識的掌握.通過移動終端設備，教師能夠對學生的前測數據進行整合，從而針對學生學情分析報告凸顯教學重難點，并細化教學目標.學生的數學關鍵能力在精準化教學中的邏輯凸顯，使得教師能夠重點回應學生預習中存在的問題，由此，“以學定教”得到進一步生發.

（二）智慧探究：智慧課堂提升數學素養的途徑

數學知識本身具備的抽象性決定著學習者在學習探索過程中必然要具備對知識的分析整合與同化遷移能力.智慧課堂作為一種具有高度可視化特征的教學模式，能夠以問題為導向提升學生的抽象思維能力，可稱之為“智慧探究教學”.在數學概念教學中，教師可通過智慧課堂建立數學模型，讓學生在對數學模型進行探究的過程中實現對抽象概念的簡單化處理；在數學命題教學過程中，教師可借助智慧課堂對數學命題結構、證明方法以及思維過程以“智慧圖譜”的方式進行呈現，由此進一步加強知識的可視化建設.對于數學命題之間的邏輯展現，教師可通過在知識主干中生發數學本質加強知識的脈絡感.此后的解題教學，學生便可通過這一脈絡展開推理與探究.而在此過程中，智慧課堂的散點圖、雷達圖以及概念圖的交互使用能夠隨時捕捉學生的學習情況，并針對性搭建啟發教學.

（三）智慧反饋：數據分析支撐數學素養的評價

智慧課堂的開展強調大數據技術與教育反饋的深化與融合.智慧課堂視角下的教學活動計劃、學生課堂表現、作業完成情況以及未來學習目標都能通過數據呈現進行全過程的跟蹤記錄.數據的多元化帶動了教學評價的完善性，學生能夠在更加廣闊的平臺與更加公平的評價系統中實時知曉自身的學習情況.通過互相探討、交流，學生與學生、學生與教師能夠更加全面地明確自身問題，從而制訂高效的學習方法.智慧課堂平臺為教師的教學方案設計提供了充足的資源.教師通過這些資源的反饋能夠站在科學的立場進行教學反思，反哺于自身后再回饋于學生.大數據分析技術賦能下，教育評價主體更加多元，評價方式更加科學.另外，在智慧平臺中，學生能夠隨時反饋自身問題，教師的教學服務得以突破時空限制，從而加快學生的素養養成.

三、核心素養視域下高中數學智慧課堂的構建策略

（一）聯通主義：大概念教學促進數學知識發展

聯通主義聚焦數學概念、術語以及定理公式等數學知識點，以形成“大概念”核心，從而完成課程內容的結構化構建.此狀態下，教師可以通過引入情境促使學科核心素養落地.智慧課堂下的聯通主義將知識劃分等級后轉化為知識網絡，此后，進一步細化知識，從橫、縱軸分布演變為網狀分布.在這種網狀分布的知識定位下，不同領域數學學科內容得以貫通，靜態的、碎片化的、雜亂的數學知識點由此產生了聯系.在這種“大概念”教學中，“數學知識塊”將數學學科內的知識點進行了有效串聯.以此為基礎，教師以智慧課堂為依托實現了學習方式、教學設計、思維方式、學科知識之間的生成性集成，通過智慧課堂實現了以上知識的串聯，并引入情境，在真實情境下進一步促進學生的知識同化.學生整合知識與事物、知識與知識之間的內在聯系過程也是數學知識遷移與順應的過程.聯通主義理論與“大概念”教學在意識層面上遙相呼應、深化聯結的同時形成了新的數學知識.在這種學科知識不斷延伸、發展的過程中，學生的動態數學知識觀得以體現.

（二）真實情境：問題引導助推數學能力培養

知識本身具有概念上的形而上特征，當它只停留在意識層面上時，其本身是孤立的、片面的、不具有現實意義的.因此，只有形而上的數學知識與形而下的現實生活相統一，并以滿足生存發展的合理需要為前提構成一套系統時，知識的意義才得以生發.智慧課堂平臺的真實情境問題構建實現了數學知識與現實情境的系統統一，使學生能夠從角色層面運用經驗與已有的知識內容構建出邏輯證據鏈.智慧課堂的資源數據庫模塊具有強大的數據檢索與數據存儲功能，在教學過程中能夠為學生提供多種真實情境.在這種情況下，教師通過智慧課堂的可視化手段將真實情境與教學活動融為一體，將“良構問題”轉化為“劣構問題”，使得問題情境的現實性更加顯著.此狀態下，學生能夠在極度貼合實際的情境中發現問題、探索問題，并圍繞問題吸取知識，問題的解決過程也是學生思辨、構建知識的升華過程.當這種升華后的知識通過探究動機納入學生已有的認知結構中時，學生對于知識的意義與內涵將更加明晰，學習自信與學習成就感將更加充足.從教學任務角度講，智慧課堂的線上教學系統為學生提供了解決問題的平臺；課堂策略庫為學生解決問題提供了大量的策略資源；“做中學”模式下學生得以從大量的信息資源中凝練出關鍵信息，并內化為己用；智慧課堂的真實情況將數學知識進行可視化轉化，數學語言在高度真實的情境中多次被提煉，學生從而得出最終結論，并就結論內容加以探究.從教學評價層面來說，智慧課堂的情境性、直觀性與生成性優勢能夠幫助教師選取更具針對性的問題情境.教師應圍繞數學核心素養這一最終目標評價學生能否學以致用，評價結果將作為學生個性化學習的基礎，從而幫助學生進行思維的整合與重組.

（三）智慧技術：思維可視化表達助力數學思維提升

數學思維是按照基本邏輯規律，由人的意識與數學對象互相作用認識數學內容的內在理性活動.換言之，數學思維必須在知識的運用中才能得到體現.因此，教師利用智慧課堂的可視化技術，可使學生在經歷數學學習并利用知識解決特定情境問題后促成對問題的理解，形成問題解決的體驗，此過程也是學生認識知識并內化知識的過程.大數據信息技術通過高集成的信息處理模式，使學生的意識思維通過平臺方式進行可視化呈現，使學生思維的表達與吸收更為直觀.一方面，它是數學思維的直觀表達.與傳統教學相比，智慧課堂平臺借助GGB，VR等技術能夠將抽象的數學問題直觀化.傳統教學下“只可意會不可言傳”的模糊性教學方式得到了有效創新，學生的直覺主義思維逐步過渡到了邏輯思維.另一方面，它是思維過程的可視化.數學思維本身具有內隱性與潛在性，因此，思維本身難以被學生精準掌握.智慧課堂平臺通過對學生學習過程的記錄，對其認知過程與思考方式進行展示，從而幫助學生進一步明確其認知過程.在這種情況下，智慧課堂能夠對學生的學習操作進行全面的數據化處理，從而進行知識的全過程直觀呈現與驗證分析，使學生學習的思考路徑得到高度還原.教師通過以上方面的數據探討能夠更加全面地掌握學生學情，從而不斷修正學生的學習思路，深入引導其思考問題，學生得到的教學啟發更加精準，受到的教學服務更加全面，領悟到的數學知識更為高效.

結 語

綜上所述，智慧課堂作為現代高技術集成的教學模式，具有多元情境交融、信息精準推送、資源種類豐富等功能與優勢，與我國素質教育的契合度較高.高中數學是理性思維的實體化展現，也是學生學習的重難點，因此，利用智慧課堂手段統籌核心素養與數學知識學習兩方面，可深化教學模式內涵.這樣不僅能提高學生的各項核心素養，也能加強學生對知識的內化，提升其終身學習能力.

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