現代教育技術裝備下高中數學思維可視化教學

【摘要】在現代教育技術裝備下，新課程標準和核心數學目標已轉變為新學習體系的目標，并注重采用多樣化的教學方法和評估方法.高中數學教育的主要任務是培養人才，數學是自然科學的重要基礎，思維培養與知識學習一樣重要，因此高中數學課堂教學的成效關系到學生的進一步發展.知識和感知是教學的關鍵趨勢，學生需要理解圖形方法的知識和感知，在表達知識和感知的過程中，需要更好地理解視覺知識和視覺表征，更準確地看待視覺知識和可視化表征，以提高邏輯思維能力.

【關鍵詞】高中數學；思維可視化

在新課程、新教材和新高考的“三新”背景下，高中數學教學需要進行思考和創新.“三新”視野下高中數學教育應側重于提高數學教學質量和效果.

1數學思維可視化概述

思維反映了事物的本質和普通事物之間的關系，在教學模式中，思維主要用于感知和記憶.教學以教學思維為中心，應該廣泛應用于一般的發展領域，如連接抽象思維過程，培養思維能力.思維可視化指的是運用一系列圖示技術把本來不可視的思維（如思考方法和思考路徑）呈現出來，使其清晰可見的過程.基于“三新”理念，教育系統中的思維可視化與數學教育系統是相關的.數學學習系統中的思維可視化與數學教學中的思維和感知密切相關，僅僅使用一些思維可視化技術并不能形成一個思維可視化的教學體系.教與學方法的具體過程是一個方法論項目，要求教師在可視化的框架內理解教學系統的結構，將教學與數學內容相結合，提高數學教學的有效性.

2思維可視化教學在高中數學教學中的作用

2.1有助于發展學生的數學思維

高中數學的一個突出特征是抽象性較強，高中數學難度的增加要求學生具備一定的思維能力.因為部分學生比較難理解抽象的數學符號和知識，這就可能會導致他們對數學學習興趣的降低，思維可視化教學方法的使用可以幫助學生直觀地理解抽象數學知識，有助于培養學生的數學思維能力.

2.2加深學生對數學的理解

高中數學知識之間關系的復雜性使學生難以理解數學知識的發展過程，教師應該幫助學生了解知識的背景.通過思維可視化教學，學生可以直接體驗知識生成和發展的過程，加深對數學的理解.可視化教學方法改變了傳統的教學方法，利用可視化技術組織教學活動，可以動態地展示數學思維的不同轉換過程，學生可以進行深入學習，從而發展數學思維.

3高中數學思維可視化教學原則

一是實踐原則.教師在數學教學過程中，要充分展示知識和認知發展的存在，引導學生獲得個人經驗，真正參與教學過程，使用思維可視化教學方法引導學生在學習過程中獲得清晰的知識，帶領學生感受和體驗有助于他們理解和獲取知識的活動.通過將知識轉移與思維訓練相結合，促使學生在這個過程中獨立呈現他們的思維路徑，關注他們的思維過程，在理論中取得良好的數學思維教學效果.

二是直觀原則.教師在教學過程中，通過觀察學生學習或使用數學語言來描述學習目標，使學生能夠清楚地理解正在學習的內容.在課程設計過程中，幫助學生理解抽象概念，發展思維能力，加深對知識的理解，激發學習興趣.為了在基于思維可視化的數學教學中取得良好的效果，需要在教學過程中遵循直觀原則.

三是主體性原則.主體性原則是指學生是教育活動的主體，教師只是組織者和指導者，在教學過程中要加強師生之間的溝通，讓學生更多地參與教學活動，充分調動他們的學習熱情.在學習活動設計過程中，應該考慮到學生在學習和思維水平方面的需求，并將教學任務與學生的認知狀態和思維水平相結合，以更有效地促進學生的思維發展，激發他們對學習的興趣.

4高中數學思維可視化教學應用

4.1利用多媒體技術，將抽象的數學概念具體化

在現代教育中，多媒體技術被廣泛應用于教學，特別是在數學領域.通過多媒體信息技術教育課程，教師可以直觀地向學生介紹抽象的數學概念.通過使用動畫圖像和圖形等多媒體元素，將現實世界的物體與數學概念相結合，學生可以積極探索自己感興趣的數學知識.例如，在教授幾何知識時，通過三維動畫展示立體圖形的旋轉和變換，可以幫助學生直觀地理解空間幾何概念和定理，這種直觀性是傳統黑板和教科書難以實現的.動畫演示不僅縮短了學生理解抽象概念的時間，還增強了學生學習的主動性和探索欲望.這種方法不僅可豐富教學方法，而且使數學問題變得有形、有趣，從而激發學生的學習興趣，改進課堂教學活動，利用多媒體技術分離有形的數學概念，更好地開展教學活動，為有效教學鋪平道路.

多媒體技術還支持個性化學習的實現.根據學生的學習進度和理解情況，教師可以提供個性化的教學資源和學習路徑，從而滿足不同學生的學習需求.個性化學習環境有助于提升學習效率，特別是對于學習難度較大的數學概念，通過多媒體技術提供的個性化輔導，可以有效地幫助學生克服學習障礙，提高學習成績.

4.2利用互動式電子白板，實現即時互動和思維呈現

作為一種新型的交互式電子白板學習工具，互動式電子白板（IWB）具有及時反饋等多種功能，為教學提供了極大的便利.通過電子白板，教師可以實現與學生的實時交流，讓他們積極參與學習過程，提高他們的積極性.電子白板還可以展示學生的思維過程，學生可以直觀地展示他們的思維路徑，幫助教師更好地了解學生的思維并提供指導.使用交互式白板不僅可以實現實時交流，還可以有效地出現在學生的思維過程中，為打造有效、動態的課堂提供強有力的支持.例如，在研究幾何變換時，通過電子白板上的動態演示，學生可以直接觀察到圖形的旋轉、平移和縮放，這種視覺上的直接體驗，對于學生理解幾何變換的性質至關重要.交互式電子白板可用于顯示照片、視頻、音頻等多媒體資源，教師可以通過在白板上顯示照片或視頻來激發學生的興趣，幫助學生直觀地理解概念.交互式電子白板可以連接到計算機或其他多媒體設備，教師可以播放相關的視頻資源，可以幫助學生加深他們對知識的理解.電子白板可以創造一個豐富多樣的學習環境，激發學生的興趣和好奇心，學生可以通過與白板互動、參與多媒體資源的學習和學習過程來提高積極學習的能力.這種教學方法可以使學習更加活躍和有趣，幫助學生更好地理解和記憶他們所學的知識.

例如以“橢圓的定義”為例，利用互動式電子白板（IWB），引導學生思考生活中的橢圓實物，天體運動、衛星運動的軌跡是橢圓，通過一些動態的例子讓學生“可視”橢圓的形成過程，這樣學生思維中形成的橢圓的概念是動態的、可視的，為學生形成橢圓的定義作鋪墊.

IWB為學生提供了瀏覽和評論的便利，學生可以隨時訪問和使用這些資源，促進教學的改進和提高.IWB的互動性鼓勵學生主動參與到學習過程中，無論是通過觸摸操作解答問題，還是通過電子投票對問題進行選擇，都可以有效激發學生的學習興趣，增強學習動機.這種參與式的學習過程促進了學生的主動思考和主動探索，為培養學生的創造性思維和批判性思維提供了條件.IWB的應用還支持教師根據學生的學習能力和學習進度，提供個性化的教學資源和輔導.通過電子白板，教師可以為不同層次的學生設計不同難度的數學任務和活動，滿足學生的個性化學習需求.IWB的使用也方便了教師對學生學習成果的跟蹤和評估，通過記錄學生的學習過程和成果，教師可以更準確地掌握學生的學習情況，及時調整教學策略.

4.3利用數學教學網絡平臺，建立數學教學資源庫

為了創建數學教育資源數據庫，有必要充分利用在線數學教學平臺，如GeoGebra和Desmos，提供了動態的、交互式的可視化工具，使學生能夠在直觀的環境中探索和理解數學概念.例如，GeoGebra允許學生和教師構建動態幾何圖形，探究微積分、代數等數學領域的復雜問題.Desmos則通過其高級圖形計算器，使學生能夠實時觀察函數圖象的變化，深化對函數性質的理解.通過互聯網、數字學習材料等渠道訪問和整合教育資源，創建各種數學教學資源的數據庫，包括課程、視頻、練習等.利用數學教學網絡平臺實現資源共享和改進，使教師和學生能夠輕松訪問和使用這些資源，提高教學效率.數學教學網絡平臺應該是一個指導、溝通等任務的平臺，激發學生的自主學習興趣，促進師生之間的溝通與合作.不斷監測和評估資源應用的影響，不斷改進和完善數學教學資源庫，提高數學教學質量.基于高中數學思維教學的可視化，可以實現“數字”和“形式”之間的轉換，并在兩者之間架起一座橋梁.數學教學資源庫不僅可以作為輔助教師教學的學習工具，還可以為學生提供自主學習平臺，拓展學習空間，激發學生潛力，為數學學習提供技術支持.基于數學教學的高中思維感知可以體現為一種無形的數學方法和思維過程，使學生能夠通過自學更好地理解知識形成的過程，基于數學教學資源庫的高中數學思維教學理念可以彌補傳統教學的不足，加深學生對知識的理解，體現新課程標準，培養學生的數學思維能力.

例如，高中數學知識量大且知識之間的聯系更為復IYlv0saQcyyMd+wJJO6IMNcklZvQ+dG7AFhe8V+OgrU=雜，僅憑教材目錄或筆記往往難以簡潔地顯示知識間的聯系.因此，學生可憑借括號圖、思維導圖、表格等，直觀、形象、簡潔可視的特點，梳理知識體系，將所學的零散知識點以及知識點間的聯系與區別清晰、簡潔地進行歸納，既能加深對知識的理解和掌握，又能方便日后調動這些知識進行應用.

4.4利用信息化教學評價系統，建立多元化評價體系

近年來，許多學校開始使用信息化的教育評估系統，并建立了各種評估系統，信息化教學評價系統也呈現出多種特征，不僅關注學術水平，還關注思想道德等發展維度.信息化教學評價系統通過集成學生學習管理系統（LMS）、在線測試平臺、電子作業提交系統等多種信息技術工具，自動收集學生的學習活動數據和成果，如在線學習時長、作業提交情況、測試成績等.此外，評估過程往往是多樣化的，通過這種多元化評價，學生可以從不同角度了解自己的學習情況，更全面地認識自我，促進自我成長和發展.在評估體系中創造這種多樣性，有助于促進學生的思維發展.

基于多元化評價體系的可視化教學方法，可以幫助學生理解抽象知識之間的多重聯系，幫助他們更好地理解統一數學的思想.獲取知識是一個建構過程，學生必須在原有知識和經驗的基礎上獲取新知識、理解新知識，學生可以在思維過程中清晰地改進過程并開始構建知識體系，了解分散點以及知識與辨別之間的關系，這不僅可以加深對知識的理解，還可以促進對知識的應用.在信息化教學評價系統的實施過程中，還需要注重對教師和學生的培訓和指導，確保他們能夠正確理解評價的目的和意義，掌握評價工具的使用方法.

5結語

現代教育技術裝備在高中數學思維可視化教學中的運用，有效地提升了學生的思維能力與學習效率.通過直觀展示、動態模擬與深度分析，學生得以深入理解數學概念，掌握解題技巧.教師亦能精準評估學情，優化教學策略.因此，通過繼續探索更多教育技術裝備的應用，可以為數學教學注入新的活力，為高中數學教學帶來質的提升.

【本文系：2023年山東省青年教師教育教學研究課題，課題名稱：三新視域下現代教育技術裝備輔助高中數學思維可視化教學研究，課題編號：2023QNJS024.】

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