高中數學教育信息化的校本常態化實踐

謝愛華　

［摘? 要］ 在新課程改革與教育信息化2.0提升工程全面鋪開的大形勢下，普通高中一線數學教師，從本職工作實踐出發，積極探索信息技術與數學課程深度融合的途徑，開展校本常態化實踐，并對教育信息化2.0提升工程的落實效果提出期望.

［關鍵詞］ 高中數學；教育信息化；常態；校本

2018年教育部印發《教育信息化2.0行動計劃》，并通過實施《教育信息化2.0行動計劃》，爭取做到教學應用覆蓋全體教師，學習應用覆蓋全體適齡學生，數字校園建設覆蓋全體學校. 因此，作為基層一線教師，要進一步提高自身的信息素養，同時幫助學生在信息化、數字化的現代社會中更健康、安全地生活，并適應信息時代的國際競爭.

首先，學校要不斷加強信息化技術硬件的建設，為師生創設網絡化、信息化、智能化的泛在智慧教育教學環境，通過互聯網、大數據、人工智能把每一個教師、每一個學生連接起來，調動、整合所有教育教學資源，在探索適合自己學校的校本路徑中，在師生探究、交流、碰撞的過程中，建構起人人皆學、處處能學、時時可學的學習型教育體系，實現更加開放、更加適合、更加人本、更加平等、更加可持續的現代化教育，推動我國教育信息化建設不斷前進.

其次，廣大教師要不斷加強信息技術軟件的建設，積極參加信息技術的培訓，提升業務素養，在日常工作中全面落實《普通高中數學課程標準（2017年版）》［1］提出的“重視信息技術運用，實現信息技術與數學課程的深度融合”的重要理念.

美國教育家杜威說過，“假如今天的學習方式依然如昨天，那么我們就剝奪了孩子的明天”. 華中師范大學深度教學領軍人郭元祥教授也指出：“無邊界學習注重引導學生通過符號知識的理解，實現知識和學習對于學生成長的五個層次，包括科學認知、技術體驗、社會參與、文化覺醒以及生命體悟. 其中，技術體驗是由符號學習走向應用、走向問題解決的重要階段，其本質是應用學習，尤其是在開放情境中借助一定的手段和條件解決復雜問題的應用學習.”［2］在日常教育教學中注重信息技術與高中數學的深度融合，可以更好地提升學生的數學學科素養，落實立德樹人育人目標.

一直以來，高中數學給人的印象是枯燥乏味的，相比其他科目更抽象難學，有點曲高和寡的感覺. 信息技術可以為教學和學習提供更豐富的資源，具有形象生動、直觀明了、互動性強、應用性好等優勢，能很好地輔助教師教學和學生學習，暢通師生交流、生生交流、人機交流，建構起“互聯網+”條件下的人才培養模式. 因此，作為數學教師，筆者非常重視信息技術的運用，積極探索信息技術與日常教育教學的深度融合，不斷優化課堂教學，轉變教學與學習方式.

從教育信息化1.0到教育信息化2.0，推進信息技術發展

早在2004年教育部就頒布了《中小學老師教育技術能力標準》，推進教育信息化1.0發展，并在普及信息技術教育、促進信息技術與學科課程的整合、提升中小學教師信息技術能力等方面作出了要求. 作為國家教育信息化的親歷者、參與者、實踐者，筆者在學習中，與更多教師通過交流合作、研究探討，進一步革新了教育教學理念，創新了教育教學手段，更新了教育教學環境.

1. 從教育與信息技術“整合”到“深度融合”

研究數學課程標準（教學大綱）內容的演變會發現，從信息技術進入中學課程開始，所涉及的知識內容范圍逐漸擴大. 相對于傳統的黑板書寫和“空對空”的課堂講授，信息技術與數學課程的整合，能實現傳統教學手段難以達到的效果. 因此，運用信息技術手段輔助教學，研究各種數學軟件的運用，把它們整合到課堂教學，就是筆者一直熱衷去做的事情. GeoGebra（簡稱GGB）就是這樣一款好用的軟件，它具有強大的繪圖、運算、動態演示功能，在高中數學教學的各個分支，如平面幾何、解析幾何、立體幾何、函數、統計與概率、微積分等的應用廣泛，滿足從小學到大學各學段的教學需求，可喜的是完全免費使用. 運用它來豐富數學課堂教學，動態演示一些學生不容易理解的抽象概念和幾何關系，能更好地實現數形結合，培養學生的直覺思維和空間想象等能力.

筆者開始想當然地認為教育信息化就是以“數學教學”為主，以“信息技術”為輔的“電教化教育”，只服務于課堂教育教學，其應用場景也局限于課堂，是一種從靜態顯示轉變為多媒體動態演示的視聽技術. 基于這種認識，課堂的組織形式沒變，師生的交流方式沒變，學生的學習方式也沒變.

在學校開展線上教學時，筆者發現信息技術已經悄然為教育教學打造了一個云、網、端一體化的信息交換空間，改變了教師的工作方式和學生的學習方式，改變了師生互動的方式，讓人們在虛實融合的網絡下實現信息共享、數據融合、協同交流、智能互動，讓教育變得更加開放、動態、有彈性. “融合”的下一步就是“生長”，信息技術與課堂教學將來一定會在融合中伸出自己的觸角，打破時空壁壘，溝通社會上的每一個學習者，調配線上線下的優質教育資源，推動終身學習. 只要愿意，每個人都可以在互聯網上找到適合自己需要的學習資源和學習服務，真正實現人人能學、隨時隨地可學的愿景，構建出個性化、智能化、信息化的新型教育生態圈.

2. 從以“技術”為主到以“人”為主

教育信息化1.0主要著力于教育信息化工具的建設普及. 現在，我國大多數地區學校的硬件設施和信息化工具已經做到配備覆蓋，甚至在一些邊遠的鄉村學校都有了多媒體教學一體機，用上了互聯網及遠程視頻錄播技術等. 教育信息化2.0則以“體驗”為依歸，因為教育的基礎和根本是“人”，教育信息化只有以人為本，從“人本”出發才能真正發揮出效能，避免傾向“唯技術論”.

首先是教師觀念的更新. 教師掌握信息技術并不意味著能夠合理、有效地運用，還需要數學教師培養信息技術環境下的數學學科教學知識（M-TPACK），它是信息技術知識、數學內容知識、教學方法知識三者的融合［3］. 這就要求教師在新課標理念的指導下，關注信息技術前沿理論，結合校本信息化環境、學生學情、教學素材，把信息技術手段有效應用于教學與科研，不但要注重教育信息資源的開發和利用，使教學手段科技化、資源傳播信息化，更要注重教學環境的建構，使教學方式現代化，增強學生在教學過程中的主人翁體驗.

其次是學生信息技術素養的提升和終身學習理念的樹立. 有人曾開玩笑說，“現在的孩子不是生出來的，都是互聯網上‘下載的”，他們的信息技術應用能力較強，甚至可能超過自己的老師. 但是信息技術能力并不等于信息技術素養，信息技術素養具有更為廣泛和深刻的內涵. 學生不但要提高信息技術水平，還要培養科學探索精神，在新課改倡導的課堂模式中提升思維品質、學科素養.

史寧中教授說：“學生數學學科核心素養的形成和發展，是在教師的啟發和引導下，通過自己的獨立思考或與他人交流，最終自己悟出來的，是一種逐漸養成的思維習慣和思想方法. ”學生要在教師建構的泛在智慧教學環境中，掌握信息技術運用的主動權，在操作中去參與、去思考、去探究、去體驗，感悟數學的科學價值、應用價值、文化價值、審美價值.

總之，師生信息技術素養的不斷提升，要求師生具有信息化思維方式和行動方法，并將這種思維方式和行動方法根植于師生互動的各個環節. 在“互聯網+”時代，主動學習、終身學習.

3. 從強調“應用”到強調“創新”

在教育信息化時代，各種各樣的信息技術層出不窮，如云技術、人工智能、3D打印、VR/AR、MOOC、微課、移動學習終端、學習類APP、電子書包等. 推進學校教育與信息技術深度融合，使學校教育從量變轉化為質變，并走在發展與創新的道路上——從固定、簡單的教育場景逐步走向開放、共享、自主適應的教育場景. 理論創新、實踐創新是信息化時代教育教學面臨的艱巨任務.

落實“教育信息化2.0”的校本常態化實踐

作為一線數學教師，當前實踐研究比較多的是信息技術如何與學校教學、學校管理、學校服務進行深度融合，讓信息化教育教學成為學校工作常態. 只有常態化的校本實踐探索，才能有更多的經驗教訓、心得體會，才能推動理論與實踐雙向共振、共同發展.

1. 創新“教、學、考、評、研”

為了更好地應對“新課程、新課標、新技術、新高考、新評價”的深刻變化，并提升自身教學研究能力和水平，推動教育信息化、實踐常態化，教師應在“教、學、考、評、研”五個環節中加強理念、技術等創新.

首先，在課堂教學上下功夫. 通過情境創設，引導學生深度學習；通過動態演示，豐富學生認知層次；通過實驗探究，推動學生自主學習；通過建模技術，提升學生的認知能力. 比如，制作頻率分布直方圖采用的數據是學生的期末考試成績，不同班級之間的比較分析，使得課堂氣氛非常熱烈；又比如，做線性相關分析采用的數據是學生的數學和物理考試成績：是不是數學成績好的學生物理成績也比較好呢？兩個學科的成績到底有沒有相關性？學生非常好奇，迫切希望借助GGB軟件得到一個明確的答案，甚至要求直接掌握軟件的操作權. 盡管每次班級數據的樣本不同，探究結果各有偏差，但是學生在研討交流的過程中都懂了“數學是有用的，數學與我們的生活是息息相關的”，這就充分激發了學生的學習內驅力.

其次，改變學生的學習模式，其中最重要也容易做到的就是改變師生互動、生生互動、人機互動的方式. 要打破教師展示、學生觀看的學習模式，要突出學生的主體地位，可以借助GGB等軟件，多設計互動性課件，讓更多的學生參與課堂活動，并濃厚課堂教學氛圍. 特別是在泛在智慧課堂教學中，學生借助手中的移動學習終端，使互動效率更高，互動頻率更快，這種互動性的信息技術就顯得尤為重要. 比如數列中的“漢諾塔”游戲、概率中的“三門”游戲都可以通過互動性課件，讓班級所有學生在游戲中體驗“用數學的眼光觀察世界，用數學的思想分析世界，用數學的語言表達世界”.

將來更要進一步探索基于信息技術的教學新模式，加強學生學習認知規律、行為規律、心理規律的研究；借助大數據分析、大數據可視化等信息化手段，跟蹤、監測、評估教學過程，預測與反饋每一位學生的學習效果，開展個性化、差別化指導，讓每一位學生都學有所得.

再次，信息技術對日常教學中的考試環節有重大影響. 從過去的自動組卷系統，到線上閱卷，再到現在的大數據分析、個性錯題庫、家校互訪等，都在不斷提升考試管理的便捷性、實效性、聯動性. 每次重大考試，各個學校都非常重視，依托數據交換、匯集，進行系統、全面、智能的深入分析和診斷，針對自身存在的問題進行反思，為下一階段的工作提供精準指導. 不同于基于經驗和直覺的傳統決策方式，基于數據分析的信息化決策方式，讓考試管理更精準、更精細，如果運用得當，可以幫助教師更好地立足教學實際，提升學生的學習水平. 比如通過本校學生與全市學生的考試情況的對比，把低于全市平均分的考點量化為“期望提升值”，借助“期望提升值”調整教學策略，突出備考實效，以促進本校數學成績的穩步提升.

教育評價體系的改革，即變單一評價為綜合性多維評價，這一直是新課改難以落實的一個目標. 其中最難的就是信息化“教與學”評價體系的重塑. 由于評價過程伴隨性的數據采集難以實現，造成評價過程不可溯，評價結果也無法做到公平、公正、透明. 但是隨著教育信息化的不斷深入推進，基于互聯網、大數據的教育服務新模式必將不斷發展，實現真實數據即時形成和實時采集的新型教育生態圈必將形成.

最后，教育信息化不斷推進“教研”工作，反過來“教研”工作又不斷促進教育信息化進程. 教師始終是教育理念的落實者，是教育改革的實踐者，集體教研可以幫助教師捕捉信息化教育的新態勢，跳出自己的“舒適圈”，不斷接受新的挑戰，主動學習先進的教育教學理念和豐富的教育信息化手段. 只有廣大教師都行動起來了，共同致力于符合信息化要求的學校建設標準，才能建設泛在智慧學習環境，構建處處能學、時時可學的信息化教育平臺.

互聯網最關注的是人與人的連接，教研工作也是人與人的連接，集眾人之力，整合、優化線上線下教育資源，打造并更新校本教育資源庫. 更加廣闊的連接就是集合全體教師的力量，加強優質教育資源的數字化管理，建立知識產權保護機制，同時兼顧教育公平，打破優質教育資源的壟斷，探索運用市場優化配置教育資源新機制，將優質教育資源輻射到每個學校，讓所有人都能享受優質、豐富的教育資源.

2. 嘗試跨學科融合

信息化時代的今天，綜合創新型人才的培養已被各國提升到國家戰略的高度，其中又以STEAM人才競爭最為關鍵，承擔著打造本國在世界范圍內核心競爭力的重大任務. STEAM（科學、技術、工程、藝術、數學）教育變革了傳統的教育組織形式，開創了科學技術教育的新型課程，開辟了綜合創新人才教育的新范式，成為全球化時代各國相繼開展的教育形式［4］.

目前，新人教版高中數學教材均涉及科學、技術、工程、藝術類知識領域，如在科學領域，從人臉識別到網絡安全，從天氣預測到航空航天，從考古勘探到防病減災，讓學生領略社會生活中科學技術的每一次進步都離不開數學的強大助力. 比如在技術領域，用GGB軟件做出全市學生某次考試成績的頻率分布直方圖，拖動鼠標，實現分組變化，體驗數據樣本越大、分組越多，頻率分布直方圖的輪廓越接近正態曲線；用Excle表格做“中秋博餅”的概率模擬實驗，讓學生感受信息技術是推動統計學發展的強大驅動力. 在工程領域，用正弦、余弦定理解決距離、高度、角度等工程測量問題；穿插圓錐曲線的光學性質，讓學生了解我國最大的射電望遠鏡和美國白宮橢圓形辦公室的工程設計原理. 在藝術領域，介紹黃金分割比例在雕塑、繪畫、攝影、音樂、園林、服飾等藝術作品中的運用；解析繪畫藝術背后隱藏的幾何結構，提升學生的藝術鑒賞力.

3. 新課程建設的落地生根

當然，STEAM教育在我國尚處于起步階段，一線教師的教學任務重，教學壓力大，尚缺乏STEAM教育培訓能力以及環境. 但是，根據教育部《普通高中課程課程方案（實驗）》的要求，學校開足、開齊、開好數學選修課程、研究性課程等多項課程，為教師從綜合性和實踐性兩個角度培養學生的信息技術素養、問題解決能力、綜合實踐能力、創新意識創造了很好的教育教學環境.

比如先通過校本選修課程，提高學生實踐操作GGB、Excle等常見軟件的能力，然后在研究性課程中，引導學生從身邊感興趣的事物入手，靈活運用數學常識，從混沌常變的表象中發現不變的數學規律，通過類比遷移把實際問題抽象成數學模型. 但是一個實用的數學模型可能涉及科學、工程、藝術等多個領域，而且實際生活中采集的數據，往往雜亂繁多、難以處理，導致數學建模活動往往效率不高，進展艱難. 此時信息技術和輔助軟件的介入，能很好地幫助師生簡化數據處理過程，省時省力；也能通過動態演示，使數學教學可視化，幫助學生積累視覺經驗；更能幫助學生自主建構“數學實驗室”，引導學生探究發現，促進學生的智能多元化發展.

新課程標準和教育信息化是藍圖，是規劃，是山頂；選修課程、研究性課程是日常，是實踐，是山腳. 從山腳到山頂需要教師去努力，一步一步去攀爬！教師需要立足本校實際，不斷學習信息技術環境下的數學教學方法和手段，在日常教學中實踐、去嘗試、去互動、去思考、去創新，應用信息技術解放生產力，實現信息技術與數學教學的動態均衡進步，加快教育信息化2.0進程，為學生的終身發展創設更好的教育生態環境.

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中數學課程標準（2017年版）［M］. 北京：人民教育出版社，2018.

［2］ 郭元祥. 論學習觀的變革：學習的邊界、境界與層次［J］. 教育研究與實驗，2018（01）：1-11.

［3］ 劉怡軒. GeoGebra在中學數學教學中的應用與展望——訪談曹一鳴教授［J］. 中學數學教學參考，2021（13）：42-44+54.

［4］ 袁利平，張欣鑫. 論STEAM教育與核心素養的對接［J］. 陜西師范大學學報（哲學社會科學版），2017，46（05）：164-169.

作者簡介：謝愛華（1977—），本科學歷，中學一級教師，從事高中數學教學工作，兩次獲得晉江市基礎教育教學成果獎.