我國信息技術與數(shù)學教學融合研究的現(xiàn)狀、熱點及展望

摘 要：研究選取2001—2023年中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫中信息技術與數(shù)學教學融合研究的相關文獻，運用可視化分析工具CiteSpace 6.1.R2，從總體發(fā)文量、研究作者、研究機構(gòu)和研究熱點等4個方面進行分析。研究發(fā)現(xiàn)：該領域研究總體發(fā)文量呈波浪式動態(tài)分布，近4年發(fā)文量有下降的趨勢；研究作者和研究機構(gòu)的合作網(wǎng)絡均較為分散；研究熱點主要聚焦于基礎理論研究、技術應用研究、教學案例研究、教學模式研究和資源開發(fā)研究等5個領域?；诖耍磥碓擃I域研究應開展和促進協(xié)同研究，拓展和凝練研究內(nèi)容，拓寬和整合研究視角，規(guī)范和創(chuàng)新研究方法。

關鍵詞：信息技術；數(shù)學教學；現(xiàn)狀；熱點；展望

中圖分類號：G4 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2023）06-0056-07

信息技術與教學活動的融合為教育現(xiàn)代化創(chuàng)造了美好的前景，在2001—2023年這20多年間，我國教育等政府主管部門都非常重視信息技術在教育教學中的有效運用，出臺了一系列提升教育現(xiàn)代化水平的政策性文件。這些宏觀政策的提出為我國教育發(fā)展提供了明確的方向和路徑，給數(shù)學教育的發(fā)展也帶來了全新的格局，推動著信息技術與數(shù)學教學的深度融合。信息技術與數(shù)學教學的融合是將信息技術有效運用于數(shù)學教學過程中，創(chuàng)新教與學的方式，以充分營造信息化的數(shù)學課堂教學環(huán)境，實現(xiàn)數(shù)學教學結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性變革。這不僅是21世紀我國基礎教育課程改革的必然趨勢，也是培育和發(fā)展學生數(shù)學核心素養(yǎng)的重要途徑。《義務教育數(shù)學課程標準（2022年版）》在教學建議中提出應注重信息技術與數(shù)學教學的融合，我國學者也對信息技術與數(shù)學教學的融合進行了廣泛研究，積累了許多可供借鑒的研究成果，開展了理論與實踐的新探索。但是2001年以來，信息技術與數(shù)學教學融合研究的具體情況如何？進行了哪些方面的研究？進展到什么程度？有哪些可以借鑒的成功經(jīng)驗？鑒于此，在新一輪基礎教育課程改革推進深入之際，全面審視學界關于該領域研究的發(fā)展態(tài)勢和研究熱點，對加快中小學教育信息化具有重要意義。

一、研究設計

（一）數(shù)據(jù)處理

為了確保研究數(shù)據(jù)的信效度和質(zhì)量，保證研究結(jié)果的可靠性，以中國知網(wǎng)（CNKI）期刊數(shù)據(jù)庫為檢索來源，以“信息技術與數(shù)學教學融合”為關鍵詞和篇名檢索，檢索時間限定為2001年1月至2023年6月，并選擇“核心期刊”和“CSSCI”為期刊來源。對檢索到的相關文獻進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，最終確定175篇有效文獻。將檢索結(jié)果以Refworks格式導出后，運用CiteSpace 6.1.R2軟件進行格式轉(zhuǎn)換，從而得到適用于軟件可視化分析的原始數(shù)據(jù)。

（二）研究方法

為了直觀呈現(xiàn)信息技術與數(shù)學教學融合研究的樣態(tài)，本研究借助CiteSpace 6.1.R2可視化分析軟件，從相關文獻的總體發(fā)文量、研究機構(gòu)、研究作者和研究熱點等4個方面，采用文獻計量法和內(nèi)容分析法相結(jié)合的方法，對該領域的研究成果進行系統(tǒng)梳理和分析，以充分展現(xiàn)20多年來我國信息技術與數(shù)學教學融合研究的圖景。

二、研究現(xiàn)狀分析

（一）總體發(fā)文量分析

該項分析旨在探究信息技術與數(shù)學教學融合研究發(fā)文量的年度變化趨勢（見圖1），在一定程度上可反映出該領域研究主題的熱度和關注度[1]。可以看出，2001—2006年期間發(fā)文量急劇遞增，呈直線上升趨勢，并在2006年達到近年來發(fā)文量的最高值。這表明在教育信息化迅速發(fā)展的背景下，關于中小學信息化教學改革、信息化與學科融合的相關政策不斷出臺，使得信息技術與數(shù)學教學的融合成為新興事物，眾多專家學者對此研究越來越重視。在熱度過后，2007—2011年發(fā)文量整體呈下降趨勢。此外，2004、2008、2016年的發(fā)文量基本持平，2003、2011、2013和2018年的發(fā)文量也基本持平，呈現(xiàn)出動態(tài)變化特征，可見學者對該研究是反復關注的。2020年以后，發(fā)文量呈緩慢減少趨勢，這表明現(xiàn)階段研究可能進入到“高原期”。

（二）研究作者分布

該項分析旨在對相關文獻的研究作者進行統(tǒng)計，形成作者合作網(wǎng)絡圖譜，可以確定該領域研究的核心作者群（見下頁圖2）。20多年來，進行信息技術與數(shù)學教學融合的研究者達到240人，主要包括高校教師、中小學一線教師、各級各類教研人員和碩博士研究生。其中，高校教師和碩、博士研究生能最快地接觸到學術前沿，是該領域研究的中堅力量，為該領域的研究提供了更專業(yè)和更具理論高度的視角，能夠在一定程度上引領研究的良性發(fā)展。中小學一線教師和各級各類教研人員對于信息技術與數(shù)學教學融合的研究，主要是從數(shù)學教學實踐視角進行探索和補充，但其研究的規(guī)范性和層次性需要進一步提高。從圖譜中可以看出作者合作網(wǎng)絡密度（Density＝0.0047）較稀疏，尚曉青、王光生、曹一鳴、徐章韜、孫名符和張定強等發(fā)文量較多，作者之間連線較少，合作關系分散。這表明現(xiàn)階段還未形成較多的研究集群，多層面學術共同體的構(gòu)建將尤為重要。

（三）研究機構(gòu)分布

該項分析旨在對文獻作者所在機構(gòu)進行統(tǒng)計，可以揭示該領域研究基地的主要分布情況。20多年來，開展信息技術與數(shù)學教學融合研究的機構(gòu)主要有高等院校、中小學和各級各類教研部門。分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，主要研究機構(gòu)有西北師范大學、陜西師范大學、西南大學、西安文理學院、華中師范大學、北京師范大學等。這些機構(gòu)構(gòu)成了信息技術與數(shù)學教學融合研究的主要研究基地，其中部分機構(gòu)間的合作更進一步地推動了信息技術與數(shù)學教學融合研究的發(fā)展。例如，陜西師范大學分別與北京師范大學、西安文理學院、華東師范大學和蘭州城市學院開展了合作研究。此外，在同一研究機構(gòu)中，不同部門之間也存在合作關系，如西南大學的數(shù)學與統(tǒng)計學院和基礎教育研究中心。機構(gòu)合作網(wǎng)絡密度（Density＝0.003）較稀疏，這表明該領域研究機構(gòu)之間尚未形成大型的合作研究團隊，并且跨機構(gòu)、跨區(qū)域的合作有待進一步加強。

三、研究熱點分析

（一）關鍵詞聚類分析

關鍵詞聚類分析是運用聚類統(tǒng)計學的方法，把關聯(lián)密切的關鍵詞聚集在一起形成類團，從而得到關鍵詞聚類知識圖譜[2]。CiteSpace 6.1.R2運行結(jié)果顯示：Modularity Q＝0.717 7和Mean Silhouette＝0.912 9，即Q值＞0.3，說明此聚類模塊性較好，且聚類結(jié)構(gòu)具有顯著差異；S值＞0.7，說明此聚類內(nèi)部相似性高，聚類平均輪廓值是合理的。并呈現(xiàn)了“信息技術”“數(shù)學教學”“幾何畫板”“數(shù)學課程”“教學設計”“教學模式”“多媒體化”“數(shù)學技術”8個聚類標簽，每個聚類標簽都由緊密聯(lián)系的關鍵詞組成。為了詳細了解每個聚類下所包含的具體信息，歸納整理出了聚類主題信息匯總表（見下頁表1），其中，聚類大小展示了該聚類中所含關鍵詞的數(shù)量。對每個聚類中的關鍵詞進行分析可以發(fā)現(xiàn)，各聚類的研究內(nèi)容存在相互交叉現(xiàn)象。

（二）研究熱點分布

研究熱點反映了在某一時間段內(nèi)，某一領域的研究重點及方向。結(jié)合關鍵詞相關圖譜，進一步研讀文獻發(fā)現(xiàn)，我國信息技術與數(shù)學教學融合研究主要聚焦在“基礎理論研究”“技術應用研究”“教學案例研究”“教學模式研究”“資源開發(fā)研究”5個熱點領域。

1.基礎理論研究

基礎理論研究主要是對信息技術與數(shù)學教學融合的內(nèi)涵、理念、必要性、有效性、策略、價值、因素、層次、誤區(qū)等方面的探討。梳理文獻發(fā)現(xiàn)，孫彬博等[3]認為，信息技術與數(shù)學教學融合的根本內(nèi)涵是實現(xiàn)數(shù)學課堂結(jié)構(gòu)的變革，主要包括信息化環(huán)境的營造、新型教與學方式的建構(gòu)和傳統(tǒng)教學結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新；尚曉青[4]對信息技術用于數(shù)學教學中的層次性進行了分析，并指出了信息技術對數(shù)學教學產(chǎn)生的作用主要體現(xiàn)為主宰者、支持者、合作者和教學發(fā)展的推動者等4個角色層次；劉良華[5]探索了運用信息技術進行數(shù)學教學時可能存在的誤區(qū)，并提出了繼續(xù)推進研究深化的有效路徑?？傮w而言，基礎理論研究貫穿于信息技術與數(shù)學教學融合研究的全過程，這充分體現(xiàn)了理論基礎是研究者高度關注點和興趣所在，但是如何將這些理論研究具體化和現(xiàn)實化，是目前及今后亟待解決的重要任務。

2.技術應用研究

技術應用研究主要圍繞信息技術在數(shù)學教學過程中的有效運用展開，指出借助信息技術能夠使得數(shù)學課堂互動化、情境化和個性化，提高數(shù)學教學質(zhì)量。梳理文獻發(fā)現(xiàn)，吳華等[6] 借助PowerPoint、幾何畫板、Authorware和Flash等軟件平臺對各類教學素材進行重組，探討了多媒體數(shù)學課件的構(gòu)成、特點和制作流程；尚曉青[7]調(diào)查了動態(tài)幾何軟件與數(shù)學教學整合的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、突出特點和主要差異，并提出了今后研究的發(fā)展方向；吳紹兵等[8]認為，圖形計算器具有圖形表示功能、代數(shù)運算功能和程序運行功能，可以為概念的精加工提供技術上的支持?？傮w而言，技術應用研究是基礎教育信息化發(fā)展過程中不可缺少的研究熱點之一，為教師在教學時選用恰當?shù)募夹g提供了一定的參考價值。但近幾年，這方面的研究有所下降，其原因可能是隨著教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的升級，信息技術與數(shù)學教學的融合程度也越來越深，但是新技術應用到數(shù)學教育領域需要經(jīng)歷長期探索的過程，這對中小學教師基于信息技術進行數(shù)學教學也帶來了一定的影響和挑戰(zhàn)。

3.教學案例研究

教學案例研究主要圍繞以下幾個主題展開。一是數(shù)學教學設計方案。例如，朱慧明[9]基于信息技術對“實驗中尋找規(guī)律”進行教學設計及分析，引導學生自主建構(gòu)“概率”的數(shù)學抽象概念；朱樺[10]對高中“立體幾何三問”的復習課進行教學設計，并利用幾何畫板把抽象的立體幾何問題轉(zhuǎn)化為直觀的數(shù)學情境，為學生的數(shù)學思考創(chuàng)造了有利條件。二是數(shù)學教學案例介紹。例如，李渺等[11]以“勾股定理”為課例，探討了信息技術支持下數(shù)學教學理念、學習方式、學習場所的轉(zhuǎn)化；尚曉青等[12]以“數(shù)學的初步認識”單元教學為例，分析了數(shù)學知識以視覺化方式呈現(xiàn)的原理和方法，并提出了單元教學設計的實踐策略。總體而言，教學案例研究呈現(xiàn)了許多信息技術與數(shù)學教學融合的生動場景，使得教師基于信息技術開展數(shù)學探究活動和數(shù)學實驗教學更為便利，其借鑒意義依然寶貴。

4.教學模式研究

教學模式研究主要圍繞信息技術支持下新型教學模式的構(gòu)建和應用等展開。研究初期，張曉明[13]提出了相對宏觀的教學模式，如知識強化式、自我測評式、練習反饋式、復習閱覽式、合作交流式和模擬實踐式等教學模式。在技術與教學融合發(fā)展的進程中，互聯(lián)網(wǎng)新技術革命引領和催發(fā)了教學模式的變革。其后，研究者開始更多地關注信息技術對數(shù)學教學改革的服務功能，并從信息技術支持下的數(shù)學教學環(huán)境、數(shù)學教學目標、數(shù)學教學方式等方面展開創(chuàng)新研究。例如，葉良明等[14]提出了以教師為主導、學生為主體、學生自主探究為主線的探究式教學模式；王文靜[15]探究了基于建構(gòu)主義的“云空間”數(shù)學教學模式，以推進數(shù)學教學理論與教學質(zhì)量的提升?？傮w而言，構(gòu)建新型教學模式是當今教育發(fā)展的大趨勢，這方面的研究聚焦于解決信息技術在與數(shù)學教學實踐如何融合的問題，并始終著力于為學生提供最優(yōu)化的數(shù)學課堂，這是促進信息技術與數(shù)學教學深度融合的關鍵問題。

5.資源開發(fā)研究

資源開發(fā)研究主要圍繞以下幾個主題展開。一是基礎教育階段數(shù)學課程資源的開發(fā)。例如，吳富華[16]依據(jù)初中數(shù)學新教材的基本特點及新教材對課堂教學的基本要求，提出了信息技術在新教材教學中的應用方式；袁長林[17]探討了在移動學習背景下，數(shù)學課程資源的單位容量、服務功能和交互作用的轉(zhuǎn)變。二是數(shù)學教育軟件的開發(fā)，其具有不同于一般軟件的數(shù)學教育功能，是教師進行數(shù)學教學的重要工具。例如，張景中等[18] 對比分析了美國幾何畫板軟件、微軟的Math 3.0和國產(chǎn)超級畫板軟件的設計思想；徐章韜等[19]基于立體幾何智能教育平臺開發(fā)了數(shù)學教學資源。總體而言，隨著信息技術的不斷發(fā)展，教學資源也日益豐富，但這方面的研究持續(xù)低迷，這表明我國信息技術資源環(huán)境的開發(fā)與建設依舊處于探索階段，未來仍需不斷地發(fā)展與完善。

四、思考及展望

通過以上文獻梳理和結(jié)果分析可以看出，20多年來，我國信息技術與數(shù)學教學融合研究的成果豐富，在一定程度上滿足了我國現(xiàn)階段基礎教育改革的實際需求，適應了教育現(xiàn)代化發(fā)展的步伐?；趯σ延醒芯康母艣r分析和相關文獻的深入閱讀，對我國信息技術與數(shù)學教學的融合研究作出如下展望。

（一）開展和促進協(xié)同研究

信息技術與數(shù)學教學融合研究的作者發(fā)文量≥3篇的僅有6位，表明該領域尚未形成較為明顯的核心作者群。這一領域以高等院校為主要研究基地，由高校教師、中小學一線教師、各級各類教研人員和碩、博士研究生等構(gòu)成主要研究群體。但就論文合著情況來看，區(qū)域間的科研力量并不均衡。目前，高校教師與碩、博士研究生的合作是主要研究形式，而高校研究者（教師與碩、博士研究生）、中小學一線教師與教研人員之間的合作較為薄弱。因此，一方面，應充分發(fā)揮陜西師范大學、西北師范大學、北京師范大學和華東師范大學等高校的引領作用，加強不同機構(gòu)、不同區(qū)域間的合作研究，促使該領域研究形成由理論引進到本土創(chuàng)新的嶄新態(tài)勢；另一方面，各個研究群體之間應積極開展協(xié)同研究，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，深化研究層次，進一步突破研究范式，促進區(qū)域間的優(yōu)勢互補和資源整合，推動我國信息技術與數(shù)學教學融合研究更加全面化、系統(tǒng)化發(fā)展。

（二）拓展和凝練研究內(nèi)容

從信息技術與數(shù)學教學融合研究文獻的總體發(fā)文量來看，近4年發(fā)文量呈緩慢減少趨勢，這表明學者對該領域研究的熱度有所下降，信息技術與數(shù)學教學的融合研究發(fā)展可能已進入“高原期”，現(xiàn)有高質(zhì)量研究成果的匱乏將成為后續(xù)研究的瓶頸。為此，拓展與凝練研究內(nèi)容對該領域的研究將具有價值引導作用。例如，信息技術與數(shù)學教學的融合是必要的、合理的，但是為什么運用到中小學教學實踐中的實施效果不如理論上探討的那么好？這就需要深刻反思研究內(nèi)容到底有多少實踐參考價值，如何定位和促進信息技術與數(shù)學教學的深度融合等問題。因此，在貫徹新課程改革要求的背景下，信息技術與數(shù)學教學的融合不僅要注重應然研究，更要立足于數(shù)學教學過程中的實然狀況。今后的研究內(nèi)容應著力解決融合過程中與數(shù)學教學實踐密切相關的問題，梳理出具有數(shù)學學科特點的教與學模式，并加強對數(shù)學教學現(xiàn)狀問題的深層次分析，將“融合”推向更加深化的階段。

（三）拓寬和整合研究視角

從信息技術與數(shù)學教學融合研究的熱點來看，我國該領域研究主要圍繞“基礎理論研究”“技術應用研究”“教學案例研究”“教學模式研究”“資源開發(fā)研究”等熱點展開。從信息技術的歷史發(fā)展來看，該領域研究已經(jīng)從傳統(tǒng)的“整合”向“深度創(chuàng)新融合”演變，并逐漸注重以學生發(fā)展為本，實施信息技術支持下促進學生全面發(fā)展的數(shù)學教學活動。但是，從目前已有的研究來看，從教師教的視角探討信息技術與數(shù)學教學融合的研究較多，而從學生學的視角進行分析的研究較少，這就導致相關研究結(jié)果對學生數(shù)學學習的指導性較為薄弱。因此，為了能夠促進學生合理利用現(xiàn)代信息技術解決數(shù)學問題，發(fā)展學生信息素養(yǎng)、數(shù)字素養(yǎng)和數(shù)學核心素養(yǎng)，基于學生視角的研究就顯得尤為重要，特別是要深入了解學生對信息技術的認知和看法，了解學生在學習過程中對數(shù)學教育軟件和課程資源等的實際需求，發(fā)現(xiàn)學生在使用信息技術時存在的問題。這些問題的研究將為信息技術與數(shù)學教學的融合提供重要的依據(jù)和參考，并最終有助于指導數(shù)學教學實踐。

（四）規(guī)范和創(chuàng)新研究方法

信息技術與數(shù)學教學融合研究的成果日益豐富，但是部分研究仍缺乏規(guī)范性和創(chuàng)新性，這使得該領域研究的科學性受到一定程度的制約。從已有的研究來看，信息技術與數(shù)學教學融合研究主要以描述性研究為主，理論視角下的高質(zhì)量研究較為不足，這就需要繼續(xù)建構(gòu)二者融合的理論體系，以理論指導實踐，探索信息技術支持下的有效教學策略等。此外，還需要對技術應用和資源開發(fā)等方面進行更多、更深入的實證研究，以期揭示我國基礎教育階段如何有效開展信息化數(shù)學教學，充分發(fā)揮各項技術的積極作用，切實提高數(shù)學教學效率。因此，信息技術與數(shù)學教學的融合研究既要遵循一般的研究規(guī)范，還要參考其他學科的研究思路與方法，借鑒國際研究經(jīng)驗，綜合運用定量與定性研究、橫向與縱向研究等方法，并結(jié)合信息技術的特點和數(shù)學教學實踐的需求，不斷創(chuàng)新研究方法，提高該領域研究的科學性和系統(tǒng)性，促使形成更多具有數(shù)學學科特色的研究成果。

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（責任編輯 孫興麗）

Current Status， Hot Spots and Prospects of Research on the Integration of Information Technology and Mathematics Teaching in China

Li Baozhen， Zhang Miao

（College of Teacher Education， Northwest Normal University， Lanzhou， Gansu， China 730070）

Abstract： This study selects relevant literature on research on the integration of information technology and mathematics teaching in the CNKI database from 2001 to 2023， and analyzes it in four aspects， including the overall number of publications， research authors， research institutions and research hotspots， using the visual analysis tool CiteSpace 6.1.R2. It is found that： the overall number of publications in this field shows a wave-like dynamic distribution， with a decreasing trend in the last four years; the cooperation networks of research authors and research institutions are scattered; and the research hotspots mainly focus on five areas， including basic theory research， technology application research， teaching case research， teaching model research and resource development research. Therefore， future research in this field should carry out and promote collaborative research; expand and condense research content; broaden and integrate research perspectives; and standardize and innovate research methods.

Key words： Information technology; Mathematics teaching; Current situation; Hotspot; Prospect