信息技術背景下高中數學教學現狀調查及教學策略的優化研究

將信息技術應用到教學中是當前教育改革的重要趨勢。本文從理論依據、現狀分析、教學原則及教學策略四個方面探究如何應用信息技術優化高中數學教學。

一、理論依據：明確研究的必要性

（一）課程標準中學科素養的要求

1.數學抽象素養

數學抽象素養要求學生能夠從具體情境中提煉數學問題，并用數學語言和符號進行表達。信息技術可以通過動態幾何軟件和計算工具幫助學生在可視化環境中理解抽象概念，增強他們的抽象思維能力。例如，利用動態幾何軟件，學生可以直觀地觀察幾何變換，更好地理解數學定理。

2.數據分析素養

數據分析素養要求學生能夠從數據中提取有用信息，并進行合理的解釋和預測。信息技術提供了強大的數據分析和可視化工具，可以幫助學生進行數據處理、分析和可視化展示，培養他們的數據分析能力。例如，利用 Excel 繪制圖表，學生可以直觀地展示數據規律，進行科學分析和推理。

3.直觀想象素養

直觀想象素養要求學生能夠通過圖形和圖像進行數學思考。信息技術可以通過圖形計算器和三維建模軟件幫助學生進行直觀想象，進而理解復雜的幾何形狀和空間結構。例如，通過三維建模軟件，學生可以直觀地觀察三維圖形的旋轉和變換，增強他們的空間想象能力。

（二）高考評價體系的考查要求

（1）基礎性：信息技術能夠提供豐富的在線資源和交互式工具，幫助學生鞏固數學基礎知識。（2）綜合性：通過信息技術，教師可以設計多學科交叉的綜合性問題，培養學生的綜合分析能力。（3）應用性：信息技術能夠模擬現實生活中的數學應用場景，使學生能夠在真實的情境中理解和應用數學知識。（4）創新性：信息技術可以提供開放的學習環境，鼓勵學生進行自主探究和創新。

本題不僅考查了學生對幾何體積計算的基礎知識，還涉及了圓柱和圓錐的性質。題目中給出的條件如側面積相等、底面半徑相等等，要求學生在理解幾何關系的基礎上進行推導和計算，這體現了高考的綜合性要求。利用信息技術進行教學，可以幫助學生更直觀地理解幾何體的特性，通過動態幾何軟件展示圓柱與圓錐的變化，讓學生掌握體積公式的推導過程。這種方法符合高考評價體系的基礎性要求，因為它加強了學生對基礎知識的理解；同時，借助信息技術的應用，也體現了高考的應用性和創新性。通過模擬實驗和數據分析，學生能夠更加深入地探討幾何體的性質及其在實際生活中的應用，如在建筑設計和工程中的實際應用，從而提升學生的綜合素養。因此，這種教學方式不僅能提高學生的解題能力，還能激發學生學習數學的興趣，促進學生自主學習和創新思維的發展，符合新時代教育的發展方向。

二、現狀分析：明晰研究的問題所在

（一）問卷設計

結合教學實際，設計的師生調查問卷如表1所示。

（二）調查過程

1.確定調查對象

選擇的學生包括高一、高二和高三，確保覆蓋各個年級。建議調查對象選取約 200～300 名學生，涵蓋不同成績（優秀、中等、及格）的學生，以保證樣本的多樣性和代表性。此外，邀請 10～15 名數學教師參與調查，以獲取他們對信息技術在教學中應用的看法和實踐經驗，這樣的樣本設計有助于全面了解當前教學現狀及其挑戰。

2. 問卷發放

通過線上問卷平臺和紙質問卷方式發放問卷，確保調查的廣泛性和便利性。

3. 數據收集

收集問卷的填寫情況，確保數據的真實性和完整性。

4. 數據整理

對收回的問卷進行分類和整理，輸入統計軟件進行分析。

（三）問卷分析

1.教學工具和資源使用情況分析

分析學校信息技術設備的配備情況和使用情況；統計常用的信息技術設備種類。

2.教學方式與效果分析

統計信息技術在數學課堂上的應用頻率及主要應用場景；分析學生對信息技術幫助數學學習的評價；分析信息技術對學習興趣和學習效率的提升情況。

3.問題與建議分析

統計學生在使用信息技術學習數學過程中遇到的主要問題；匯總學生對信息技術優化數學教學的建議。

（四）調查結論

為了讓信息技術更好地促進高中數學教學，筆者主要探究當前教學中存在的問題：①資源不足與不平衡：盡管信息技術提供了許多教學資源和工具，但許多學校可能缺乏足夠的資源來支持這種整合教學。這種資源不足會導致學校之間的差異，一些學校可能能夠提供更豐富的技術支持，而有的學校可能無法做到這一點。②師資力量與培訓需求：整合數學與信息技術需要教師具備相應的技能和知識。然而，許多教師可能缺乏這方面的培訓和經驗，這導致教師在利用信息技術開展教學方面出現供給不足的局面。對教師進行培訓，使其能夠充分利用信息技術優化數學教學，是一個迫切的需求。③內容整合與課程設計：數學與信息技術的整合需要仔細的課程設計和內容整合。結合調查情況來看，教師需要花費時間和精力來設計課程，以確保數學概念與信息技術工具的使用相互融合。這需要系統性的方法和資源支持，以確保課程的連貫性和有效性。

三、教學原則：掌握設計的指揮棒

結合信息技術優化高中數學教學時，教師需要遵循一些原則來有效解決課堂教學中存在的問題。以下是三個關鍵原則：

（一）整合性原則

整合性原則強調將信息技術融入數學教學的各個環節，實現教學內容、教學方法和評價方式的全面優化。在課堂教學中，信息技術應作為一種有機的教學輔助手段，貫穿于教學的各個環節，如引入新知識、鞏固舊知識、展示數學思想等。整合性原則還要求教師在設計教學過程中注重信息技術與數學教學相互促進，使得學生既能掌握數學知識，又能靈活運用信息技術解決實際問題。

（二）互動性原則

互動性原則指教學過程中應注重師生之間、生生之間的信息交流與互動，促進學生的自主學習和合作學習。信息技術可以通過網絡平臺、教學軟件等方式構建虛擬學習社區，為學生提供互動交流的平臺。

（三）個性化原則

個性化原則強調根據學生的不同需求和特點，個性化地設計教學內容和教學方法，實現差異化教學。信息技術可以通過智能化技術和個性化學習系統實現對學生學習情況的實時監測和個性化指導。此外，信息技術還可以為學生提供自主學習的平臺和資源，支持因材施教以及學生的自主學習，促進學生的全面發展。

四、教學策略：探究教學質量的優化

（一）優化資源配置與共享平臺建設

為了緩解資源不足與不平衡的問題，學校應積極建立和優化數學與信息技術的資源共享平臺。首先，各校可以整合現有的教學資源，創建一個在線平臺，集中發布各種數學教學的數字資源，包括課件、習題庫、視頻講解及相關應用軟件。這一平臺可以促進不同學校之間的資源共享，使得資源匱乏的學校能夠獲取更豐富的教學材料。通過在線平臺，教師可以下載、使用和修改這些資源，從而降低個人的課程準備負擔。其次，鼓勵學校之間的合作與交流，通過定期舉辦網絡研討會或工作坊，讓不同學校的教師分享各自使用信息技術的成功案例和經驗。這不僅能夠增進教師之間的交流，也能激發他們使用信息技術的熱情與信心。此外，教育行政部門應加大對信息技術設備采購的支持力度，確保每所學校都能配備必要的教學工具，如計算機、投影儀、智能白板等。最后，學校還可以通過引入社會資源，如與科技公司、高校的合作，獲得更專業的支持與資源。這種跨界合作能夠引入更多的優質資源，并增強學生的學習興趣，使他們能夠在實際應用中理解數學概念，提升其學習效果。

（二）針對性師資培訓與發展計劃

教育行政部門應針對教師信息技術應用的實際需求，制定系統的培訓計劃，組織定期的培訓和進修課程，幫助教師掌握信息技術在數學教學中的實際應用。例如，培訓內容可以涵蓋如何利用數學軟件（如GeoGebra、Mathematica）進行動態演示、數據分析以及如何設計基于項目的學習活動等；鼓勵教師之間的相互學習和實踐分享。可以設立 “教學觀摩日”，讓經驗豐富的教師向其他教師展示他們在課堂上如何有效整合信息技術，分享成功的教學案例和心得。這種實踐分享能夠提高全體教師的信息技術應用能力，并營造積極向上的學習氛圍。此外，教師在進行專業發展時，應注重與數學教學的實際結合，通過反思和評估自己的教學實踐，教師可以不斷調整和改進自己的教學策略，從而更好地利用信息技術促進學生的學習。學校可以為教師提供反思與評估的工具，幫助他們系統地記錄和分析自己的教學過程，進一步提升教育教學質量。

（三）課程設計與內容整合的系統性方法

有效的課程設計與內容整合是信息技術與數學教學成功融合的基礎。首先，教師在設計課程時，應明確課程目標，確保數學概念與信息技術工具的使用能夠相輔相成。例如，可以設計項目式學習，鼓勵學生在解決實際問題的過程中運用數學知識和信息技術進行數據分析和模型建立。通過這種方式，學生不僅能夠掌握數學概念，還能培養他們的信息技術能力。其次，教師在設計課程時，應充分考慮課程的連貫性和層次性。在課程內容的安排上，需確保不同知識點之間的邏輯關系清晰，讓學生在逐步深入的學習過程中，能夠不斷鞏固和應用所學的數學知識。此外，可以引入跨學科的教學模式，將數學與其他學科（如物理、計算機科學）相結合，讓學生在綜合性的學習中體會數學的應用價值。最后，學校應為教師提供必要的課程設計支持與資源，鼓勵他們進行團隊合作，共同設計課程。通過團隊協作，教師可以集思廣益，分享彼此的創意與經驗，從而設計出更具創新性和實用性的數學課程。同時，學校應建立反饋機制，定期收集學生和教師對課程的意見與建議，及時調整課程設計，以滿足學生的學習需求和提高教學效果。

【本文系泰州市教育信息化研究立項課題“應用信息技術優化高中數學問題導學的實踐研究”（課題編號：2022jksxxh002）的研究成果。】