核心素養背景下信息技術在初中數學教學中的應用研究

【摘要】數學具有抽象、嚴謹、應用廣泛等特征，它在人類生活、社會生產等方面具有重要價值.初中數學教學離不開先進科技的支持，將信息技術與數學教學深度融合，可有效促進教育的高質量發展，培養創新人才.文章從信息化教育的意義出發，總結數據分析型、實驗探究型與翻轉課堂型教學模式的一般流程與實際應用情況，并就此談幾點思考.

【關鍵詞】初中數學；核心素養；信息技術

引 言

科技的進步不僅有效發展了生產力，優化了人類的生活方式，還給教育的高質量發展帶來了福音.數學作為一門基礎學科，在基礎教育階段占有重要地位.將現代化的信息技術有機融入數學教學是不容小覷的現實問題.這是變革傳統教學方式，培養創新人才的重要方式，也是滿足國家、社會、個人發展的舉措.為此，筆者對核心素養背景下信息技術在初中數學教學中的應用進行了深入研究.

一、信息化教育的意義

很多教師對信息技術手段運用的意義理解有所忽視.事實上，如果能夠回到信息化運用的源頭去探尋信息化教育的意義，反而更加有利于教師在具體的教學手段運用過程中把握方向并探索途徑.就當下的初中數學教學而言，基于核心素養培育需要的數學教學，必須能夠為初中學生打開數學知識建構與運用的空間.考慮到數學學科的抽象性，借助于信息化教育來讓數學知識的學習過程從抽象走向形象，應當成為初中數學教學的基本取向.同時，站在學生學習的角度來看，要發展學生的數學學科核心素養，那就必須讓學生的數學學習過程得到興趣的驅動，必須讓學生的數學學習過程具有較高的效能，自然也必須讓數學學習的過程能夠成為培養學生數學眼光、發展學生數學思維、提高學生數學語言運用能力的過程.

二、信息化教育的教學結構

隨著信息化教育模式的普及，當前各門學科都融入了信息技術元素.從本質上而言，信息技術與數學的深度融合就是以信息化手段作為基礎，將促進學生的多元智能發展作為目標，利用信息技術的優勢促使學生從更廣闊的角度建構新知.這也是促使學生更好地適應時代發展的舉措.深度融合的教學設計可從教學目標、內容、技術工具等維度著手，把教學結構分成如下三種類型：

（一）數據分析型教學結構

數據分析是數學核心素養的六大要素之一.數據分析型教學結構旨在借助信息化平臺發布試題、批閱試卷、反饋數據等，讓每個學生的答題情況均可在平臺上進行統計分析，如易錯點的歸類、知識梳理以及學生存在的共性與個性問題等.這些數據都是教師進行針對性教學的依據，也是開展二次追測的重點.數據分析型教學結構將信息技術的優勢展現得淋漓盡致，它將數據歸納與教學活動的開展有機地融合在一起，增強階段復習的成效，尤其對試卷講評具有參考意義.

如圖1，此為數據分析型教學結構示意圖.

案例1：“一次函數”的試卷講評教學.

借助“天元數學學習平臺”發布試題，要求學生在平臺上解題，由系統自主閱卷，系統自動生成相應的數據分析報告.基于學習平臺的數據反饋信息，教師借助計算機對學生的考試成績、每題的得分率、錯題情況、創新解法等進行統計，以確定學生已經掌握了哪些知識點、還有哪些方面需要進一步加工.

信息化平臺的應用起到了查漏的作用.教師根據平臺反饋情況明確試卷講評的重點與難點，如此可顯著提高試卷講評的效果.下題就是由平臺篩選出來的學生錯誤率較高的一個問題.

平臺統計，本題的正確率是36.5%，由此可以看出有相當一部分學生對這部分內容掌握得不牢固.從題目本身來看，本題綜合性較強，不僅涉及一元一次方程與不等式等內容，還涉及幾何直觀與數形結合思想等.根據數據反饋情況與學生暴露的問題，教師在試卷講評時可有針對性地進行講解，由淺入深地帶領學生掌握相應的內容，并通過題目的分層推送繼續跟蹤追測學生對知識的掌握情況.

上述案例表明，借助于信息化平臺的運用來形成數據分析型的教學結構，讓學生在數據分析的過程中有效把握數學知識，且可以讓學生的數學眼光更為敏銳，也可以讓學生的數學思維更加敏捷，還可以奠定數學學科核心素養發展的堅實基礎.

（二）實驗探究型教學結構

實驗探究型教學結構指借助信息技術開展數學實驗探究活動，讓學生通過信息化的平臺或學具積極主動地參與到探究活動中來，實施探究的一種結構模式.該教學結構具有如下特點：學生的參與度高、教學過程比較開放、具有較強的探究性、信息的滲透較廣等，這些特點都是促使課堂能夠與時俱進發展的根本，也是促進學生個體發展的途徑.這種教學結構優先應用在專題課或新知授課中.

如圖3為實驗探究型教學結構示意圖.結合圖示不難發現，教師在這種教學模式下既是課堂的設計者，又是教學的引導者.整個教學都從宏觀的角度出發，根據知識的整體架構進行內拓外展，且探究內容都具有一定的價值與意義.

案例2：“動點問題”的專題復習教學.

此為二輪復習階段的內容，如何借助實驗型探究活動的開展突破教學重點與難點？筆者選擇了如下問題展開分析.

如圖4，已知矩形ABCD中的AB，BC的長度分別為3，4，若動點P由點D處出發，沿著DA朝向點A處進行運動；在同一時刻，動點Q由點A處出發，沿著矩形的對角線AC朝向點C處運動.過點P作PE與DC平行，且與AC相交于點E.已知動點P，Q的運動速度為1單位每秒，運動t秒，在點Q，E重合時，點P，Q均中止運動.

探究要求：借助幾何畫板演示問題過程，展開探究.

（1）拖動題中所提到的各個特殊點，對運動后其他數量變化情況進行觀察.

（2）本題還可以提出什么問題？

（3）通過幾何畫板的操作，以小組為單位解決本題.

此為一道開放性問題，為學生提供了豐富的探究環境，讓學生借助幾何畫板進行嘗試與探索.問題因幾何畫板的介入而變得更加鮮活，學生在可視化的演示中感知數學的動靜結合與問題的演變過程，從而對各個數量間的關系產生深刻理解.幾個問題的提出旨在引導學生自主學會應用信息化的手段來探索問題，通過自主操作與探索發現并提出新的問題，這是啟發學生思維、提升學生認知能力的過程.學生在此過程中學會深度思考，發展創新意識.

在探索問題的過程中，結合幾何畫板的演示作用，學生自主提出了一些高質量的問題：①t取何值時，點P，Q，E處于同一直線上？②t取何值時，CA平分∠PCB？③t取何值時，PQ與BE平行……

從學生所提出的問題來看，實驗探究型教學結構下的高效架構專題復習充滿了智慧與創新.學生在探索中不僅有效發展了思維品質，還促進了創新意識的發展，學會了從多維度看待并分析問題，對發展數學核心素養大有裨益.進一步分析可以發現，在初中數學教學中引入實驗思路，然后在信息化教育的驅動之下，可以讓數學實驗更好地成為學生建構和運用數學知識的平臺，客觀上可以體現出實驗探究型教學結構的教學價值，尤其是可以讓學生在該結構的幫助之下，對包括數學模型在內的核心要素有更加準確的理解與熟練的運用.數學建模是數學學科核心素養的核心組成部分之一，數學學科核心素養強調“用數學的思維思考現實世界”，其中，數學思維的載體就是數學模型，信息化教育手段的運用可以讓數學模型更加形象與立體，因此學生的數學思維及其培養也就更加高效.

（三）翻轉課堂型教學結構

翻轉課堂型教學結構是指借助豐富的網絡資源或信息化的平臺構建良好的學習環境，讓學生在電子學具、微視頻等資源的輔助下自主學習與探究，實現知識的習得與能力發展雙豐收.這種模式可讓每一個學生都能在課堂中獲得不同程度的發展.如圖5為翻轉課堂教學結構的一般模式圖.

此類課堂教學的有效性表現在學生課前借助各種信息技術資源進行自主預習，到課堂上進行經驗交流、觀點陳述等.教師可有針對性地就一些共性問題展開引導，尤其是教學重點與難點，可在課堂結束后利用信息技術平臺實施個別化指導.關于作業推送，教師可結合學生實際認知水平進行分層設計，對基礎較為薄弱的學生實施二次跟進，以確保每個學生都能獲得成長.

信息技術的介入一改傳統教學模式的單調性，經過調整與升級后的教學模式可有效促進教學內容的延展，幫助學生更好地建構與內化新知.實踐中，教師可有針對性地設計個性化的預習資源，供學生自主探索，切忌應用直接告知的方式抹殺學生個性化思考的機會.同時，具有啟發性與趣味性的問題是踐行翻轉型教學結構的基礎.這種模式適用于復習、新課或探究類的課型教學.

案例3：“軸對稱”的教學.

第一步：在網絡平臺上發送自學視頻，要求學生自主觀察、學習，并思考視頻中圖形具備哪些共同點，自主嘗試總結軸對稱圖形的定義.

第二步：分別思考角、線段、正方形、平行四邊形是不是軸對稱圖形？若是，每一類圖形的對稱軸有幾條？觀看視頻進行分析，并在草稿紙上畫一畫.

第三步：要求學生在限定時間內完成以上任務，并將結論進行展示交流.

課堂中，教師結合學生所陳述的觀點與檢測結論，對呈現出的典型問題或疑惑進行著重分析與講解，針對高頻錯誤，借助網絡平臺進行問題推送，實施二次追測，以進一步鞏固與夯實學生的知識基礎.

三、關于信息化教育的幾點思考

隨著信息化教育在初中數學教學中的充分運用，如何使其成為學生數學學科核心素養發展的基石，也成為教師日常教學中必須認真思考的問題.瞄準數學學科核心素養的發展，并圍繞這一目標來看信息化教育，筆者以為必須圍繞教學目標的確定、教學內容的選擇以及教學過程的優化進一步努力.具體闡述如下：

（一）教學目標需具有科學性

教學目標是一節課的方向標.信息化的教學目標不僅要有明確的知識與技能目標，還要有科學、具體的能力目標.每一個目標的設置，都需緊緊圍繞《義務教育數學課程標準（2022年版）》展開，不論是階段性目標，還是每節課的小目標都需將學情、知識特點與信息化手段的優勢等考慮進去，通過教學途徑的不斷優化，提升目標的可行性.切忌為了應用信息技術而弱化學生自主探索的過程，那就有可能導致喧賓奪主.

（二）教學內容需具有架構性

信息技術雖好，但也不是每個教學環節或每個知識點的探索都適合應用信息技術來輔助.作為教師，應關注學情與教學內容特點，從學段的整體架構上分析是否需要借助信息技術來輔助教學，并考慮應用哪種教學結構更利于促進學力的發展.事實證明，基于良好架構的基礎上制訂恰當的教學目標，借助科學的探究學具，可讓信息化教育朝向更健康的方向發展.

（三）教學過程需具有高效性

隨著時代的進步，培養創新人才是當下教育的重任，信息化教育對發展創新型人才具有得天獨厚的優勢.教師在此類課堂上，需重點關注教學過程的高效性，讓學生在信息化的背景下拓寬視野，合作交流，思維碰撞，提煉數學思想方法，發展學力.

結 語

總之，核心素養背景下的初中數學教學離不開信息化教育及其手段的運用，信息化教育的深層次發展離不開教育工作者的效益認知與目標意識.建立科學的教學體系、構建完善的教學結構是優化信息化教學、發展數學核心素養的根本.

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