信息技術在高中數學教學中的應用研究

王靜

【摘要】信息技術在高中數學教學中具有積極的應用價值，能夠在全面提升教學效果的基礎上激發學生主動學習的興趣，引導學生在課內課外自主學習過程中掌握自主學習的方法，并根據自身的學習特點總結適合自己的學習策略，在提高學習效率的基礎上培養數學核心素養.信息技術為數學教學提供了豐富的教學資源和工具，可以幫助學生更好地理解和掌握數學知識，理解抽象知識的本質和內涵，并根據自己的理解提出創新性見解.因此，信息技術是一種有價值的教育手段.在高中數學教學中應用信息技術已經逐漸成為教學改革的熱點.本文以瀟湘版高中數學教材為例，探討了信息技術在高中數學課程教學中的具體應用方法，在分析其應用價值的基礎上結合案例提出方法和策略，以期為一線教學提供參考.

【關鍵詞】信息技術；高中數學；教學應用

信息技術的發展推動教育信息化，高中數學越來越多地引入各類信息化技術開展教學，從教學素材的準備到教學方式的優化，信息技術不僅為教學提供了新的工具和資源，還為教師和學生帶來了全新的學習方式和體驗.傳統的數學教學往往注重對知識點的講解和練習，缺乏足夠的實際操作和應用環境，學生以被動學習為主，不利于激發內在學習動機，難以培養濃厚的學習興趣，而信息技術在課程教學中的合理應用可以通過豐富的多媒體資源、在線學習平臺和工具、虛擬實驗和模擬以及編程和數據分析等方式，為高中數學教學注入新元素.

1 信息技術在高中數學教學中的應用價值

1.1 增強教學效果

信息技術可以豐富數學教學內容，通過多媒體、互聯網等方式，使抽象的數學概念變得更加直觀、生動.許多數學軟件如GeoGebra，Mathematica，Matlab等，被廣泛應用于高中數學教學中.這些軟件為課堂教學和課后實踐提供了多樣化的工具和手段，還根據教學要求配備了豐富的數學資源，比如借助于圖形繪制功能、數據分析功能以及數學計算等，從而將抽象概念轉變成直觀呈現，有利于學生的深入理解，增強對知識的掌握程度.利用GeoGebra可以繪制幾何圖形、展示函數圖像、進行動態幾何探究等，Mathematica和Matlab可以用于高級的數學計算和數據分析，從而豐富了數學教學的內容和方式.通過使用數學繪圖軟件、動態數學軟件等工具，可以幫助學生更好地理解和掌握數學中的幾何、代數等知識.此外，信息技術還可以為教師提供更豐富的教學資源和教學工具，提高教學的靈活性和針對性，從而提升教學效果.

1.2 激發學習興趣

信息技術能夠為數學教學提供豐富的教學素材，并圍繞教學要求實現師生互動，在更具交互性的教學情境中激發學生的學習興趣.利用數學教學軟件、在線學習平臺等工具，可以為學生提供更具趣味性和互動性的學習體驗，從而激發學生對數學的興趣.此外，信息技術也可借助于多樣化技術手段為學生創造虛擬的、逼真的學習環境，比如基于教學要求而開發的虛擬實驗室、在線學習社區等平臺，均能幫助學生開展多種形式的自主學習，指導學生探究學習的樂趣.

1.3 提升學習效率

信息技術可以幫助學生更加高效地學習數學知識.通過在線作業系統、自適應學習系統等工具，可以為學生提供個性化的學習方案和學習資源，根據不同班級學生的具體情況以及教學進度實現動態化調整，幫助學生改善學習方法和策略，從被動轉變為主動，不斷促進學習效率的提升.在課外學習中，信息技術與數學課程的融合，還可以為學生創設更多自主性更強的學習機會，如在線學習平臺、移動學習應用等，方便學生根據自己的學習需求進行自主學習和復習.尤其是隨著在線學習和遠程教育的普及，許多高中數學教學平臺應運而生，可為學習提供豐富的數學學習資源，如在線教材、習題（作業）、測試等，可以幫助學生進行自主學習和自我評估.

2 信息技術在高中數學教學中的應用方法

信息技術在高中數學教學中的應用可以讓學生開展多樣化的實踐操作，加強理論知識與實踐操作的關聯，在學以致用中促進學生數學核心素養的形成及發展.為此，教師應合理選擇工具和資源，確保教學內容和方法與課程標準相一致，避免簡單引入教學技術而忽視了教學的教育目標和學科特性.同時，應關注學生的學習興趣與實際需求，結合信息化技術創新設計教學活動，激發學生的積極性和創造性思維，推動學生全面發展.

2.1 使用數學軟件和應用，展示豐富的數學示例和案例

數學軟件和應用是信息技術在高中數學教學中的一種常見應用方式.GeoGebra是一款常用的數學繪圖軟件，可以用于幾何、代數等數學內容的可視化展示和探究；Desmos是一款在線數學工具，可以用于數學函數的圖象繪制和函數關系的探究；Mathematica、Matlab等數學計算軟件可以用于解決復雜的數學問題和進行數學建模等.通過使用這些數學軟件和應用，教師可以展示豐富的數學示例和案例，激發學生的興趣，幫助學生更好地理解數學概念，進行數學探究和解決實際問題.

例如在瀟湘版教材“復數的概念”教學中，教師可以利用虛擬實驗軟件讓學生通過實踐探究復數的概念和性質.使用虛擬實驗軟件來展示復數在復平面上的表示方式，讓學生通過拖動復數點的位置，觀察實數部分和虛數部分的變化，從而深入理解復數的實際意義和運算規則.為強化學生對知識的理解，教師可以利用數學繪圖工具GeoGebra展開實踐，讓學生通過繪制復數在復平面上的圖形，觀察復數之間的關系和性質.例如繪制復數的加法、減法、乘法和除法的圖形，幫助學生直觀地理解復數運算的幾何意義和規律.在計算和驗證過程中可使用Matlab、Mathematica等，通過數學計算工具進行復數的加法、減法、乘法和除法的計算，并驗證計算結果是否符合復數運算的性質和規則.通過以上方法可以幫助學生打開思維，從多個角度展開思考，深入理解復數的概念，系統分析復數的性質，并在廣泛實踐中形成創新思維.同時，學生在自主學習中可以使用數學軟件等工具進行探究，加深對復數的理解，并能夠將復數的概念和性質與實際問題相聯系，培養數學建模和解決問題的能力.

2.2 開展虛擬實驗和模擬，提高學生數學實際應用能力

信息技術還可以通過虛擬實驗和模擬的方式，幫助學生進行數學探究和實踐.使用數學模擬軟件可以模擬實際問題的情境，讓學生在虛擬環境中進行數學實驗和探究；利用虛擬學習環境可以創建數學建模的實際場景，讓學生在虛擬世界中進行數學建模和問題求解.通過這種方式，學生可以在信息技術構建的虛擬環境中結合相關要求進行實際操作，提高解決問題的能力.

例如在關于“概率”知識的教學過程中可應用虛擬實驗和模擬的方法展開教學，教師可以引導學生使用R語言、Python等概率模擬軟件進行概率實驗的模擬，學生可以通過設置實驗條件、運行模擬程序、觀察和記錄實驗結果，從而深入理解概率的基本概念，如樣本空間、事件、頻率等.在學習硬幣投擲的概率時，學生可以使用概率模擬軟件模擬大量的硬幣投擲實驗，統計正面朝上和反面朝上的次數，計算頻率，并與理論概率進行比較，從而驗證和鞏固概率的理論知識.同時，教師可以利用在線虛擬實驗平臺，進行概率實驗的模擬.在學習隨機事件的概率時，教師可以引導學生在虛擬實驗平臺上進行擲骰子、抽卡片等隨機事件的模擬實驗，觀察實驗結果的規律，推斷概率的性質和特點.學生可以通過實際操作和觀察，深入理解概率的隨機性和不確定性，提高對概率概念的實際應用能力.為增強課程趣味性，教師可以設計概率模擬游戲，讓學生通過游戲進行實際操作和體驗概率的隨機性和不確定性.如在學習生日悖論時設計一個在線概率模擬游戲，讓學生在游戲中猜測其他玩家的生日，根據統計數據和概率計算，探討生日悖論的原因和解釋.通過參與概率模擬游戲，學生可以在游戲中親身體驗概率的隨機性，加深對概率概念理解和應用.通過概率模擬軟件、在線虛擬實驗平臺以及概率模擬游戲等，學生可以通過信息技術來實際操作，從多個角度深入探討知識點“概率”，掌握其性質和特點，不斷促進學生對知識點的掌握，從而促進數學學科知識的掌握和應用水平的提升.

2.3 進行編程和數據分析，使用數學知識解決實際問題

編程和數據分析是信息技術在高中數學教學中的另一種應用方式.使用編程語言，如Python、R語言等進行數學計算和數據分析，可以幫助學生進行實際問題的求解和實踐探究；利用數據分析工具和方法，可以引導學生進行實際數據的收集、整理、分析和解釋，培養學生的數據處理和分析能力.通過編程和數據分析，可增強書本知識點與生活實踐的關聯性，讓學生在知識的實踐應用中提高數學建模和解決問題的綜合能力，促進數學核心素養發展.

例如在關于“抽樣”知識的教學過程中教師可以引導學生使用編程工具（如Python、R語言等）來實現抽樣過程.設計一個簡單的程序，通過隨機生成數字來模擬抽取樣本的過程，從而讓學生通過編程實踐掌握隨機抽樣的概念和方法.學生可以調整程序中的參數，通過樣本容量、抽樣方式等，來觀察樣本的變化情況，進而深入理解抽樣方法對樣本結果的影響.同時，教師可以引導學生利用信息技術工具進行數據分析，從而深入了解抽樣的應用和統計推斷的方法.如使用數據分析軟件（如Excel、SPSS等）導入真實的數據，通過抽樣方法得到樣本數據，并進行統計分析，計算樣本均值、樣本標準差、樣本比例等.學生可以通過實際數據的處理和分析，深入理解抽樣的概念、方法和應用，以及掌握統計推斷的過程和思路.為提高教學過程的直觀性，教師可借助信息技術實現可視化展示抽樣結果，幫助學生更加直觀地理解抽樣的過程和結果.可以使用圖表工具（如折線圖、柱狀圖、餅圖等）將抽樣得到的樣本數據進行可視化展示，以便于學生觀察樣本的分布情況、對比不同樣本的差異等，從而進一步加深對抽樣和統計推斷的理解.為提高學生的參與感，教師可以引導學生使用信息技術工具，自制抽樣模擬工具，從而讓學生在實際操作中深入探討抽樣的概念和應用.引導學生使用在線制圖工具、自制的抽樣模擬軟件等，通過自主設計抽樣方式、調整樣本容量等參數，進行多次抽樣模擬，并觀察抽樣結果的變化.這樣，學生可以通過自主設計和操作抽樣模擬工具，加深對抽樣方法和統計推斷的理解.總之，信息技術是一種能夠推動課程改革有效實施的技術和方法，可以豐富高中數學課程的教學內容和方法，以新穎的形式提高學生的自主學習興趣，促進學生數學學科核心素養的發展.

3 結語

綜上所述，數學軟件和在線學習平臺及資源在高中數學教學中發揮著重要作用.在現代教育中，信息技術在高中數學教學中得到廣泛應用，為教師和學生提供了許多有益的工具和教學資源，能在激發學生學習興趣的基礎上培養其自主學習力.隨著科技的不斷發展，數學軟件和在線學習平臺及資源的應用將會在高中數學教學中得到更加廣泛和深入的應用，為培養高素質的數學人才奠定堅實基礎.

【本文系甘肅省教育科學“十四五”規劃2022年一般課題，課題名稱，（新高考背景下信息技術在高中數學教學中的應用與研究）課題立項號GS（2022）GHB0263.】

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