信息技術在初中數(shù)學課堂中的應用模式探索

摘要：信息技術與數(shù)學教育的深度融合正引領著教學模式的變革.為探索信息技術在函數(shù)教學中的有效應用，本文構建了基于智能平臺的教學生態(tài)空間，設計了動態(tài)生成、交互反饋的課堂教學范式.在教學實踐中，運用GeoGebra等數(shù)學軟件實現(xiàn)函數(shù)圖象動態(tài)演示，開發(fā)數(shù)字化學習資源，搭建線上線下混合教學環(huán)境.實驗數(shù)據(jù)表明，信息技術支持下的函數(shù)教學顯著提升了學生的學習興趣和理解能力，促進了數(shù)學核心素養(yǎng)的形成.該研究成果為信息技術在初中數(shù)學課堂中的應用提供了可推廣的實踐范例，對推動數(shù)學教學模式創(chuàng)新具有重要啟示．

關鍵詞：信息技術；初中數(shù)學；函數(shù)教學；混合教學

隨著教育信息化進程不斷深入，信息技術正以前所未有的方式重塑數(shù)學教學形態(tài).函數(shù)是初中數(shù)學的重點內(nèi)容，其概念抽象、性質(zhì)多樣、應用廣泛，對教學提出了較高要求.傳統(tǒng)教學方式難以直觀呈現(xiàn)函數(shù)的動態(tài)特征，制約了學生深入理解和靈活運用函數(shù)知識.信息技術的引入為突破這一瓶頸提供了新思路.因此，亟需探索信息技術與函數(shù)教學深度融合的有效模式，構建智慧化數(shù)學課堂教學新范式，助力學生數(shù)學核心素養(yǎng)的提升．

1信息技術驅(qū)動下初中數(shù)學課堂教學的智慧轉(zhuǎn)型

信息技術在初中數(shù)學課堂教學中的應用模式探索已成為教育變革的重要課題.［1］數(shù)字時代教育生態(tài)的迭代更新正推動教學形態(tài)深刻變化，使得智能化教學手段為數(shù)學課堂注入新動能.初中數(shù)學教學面臨著概念抽象難理解、思維過程難呈現(xiàn)、學習興趣難維持等挑戰(zhàn)，亟需探索信息技術支持下的教學應用新范式.借助智能教學平臺、數(shù)字化教學工具和交互式學習系統(tǒng)，可實現(xiàn)數(shù)學概念的動態(tài)化呈現(xiàn)、數(shù)學思維的可視化表達和學習過程的個性化指導.在大數(shù)據(jù)、人工智能等技術支撐下，教學診斷更加精準，學情分析更為科學，教學反饋更加及時.信息技術與數(shù)學學科的深度融合構建了智慧化課堂新生態(tài)，拓寬教育資源獲取渠道，豐富教學表征形式，增強師生互動體驗.通過探索信息技術的多維應用模式，可激發(fā)學生學習動力，培養(yǎng)計算思維能力，提升數(shù)學建模水平.［2］信息技術驅(qū)動的課堂教學智慧轉(zhuǎn)型，正在重構教學結構，優(yōu)化教學策略，引領數(shù)學教學邁向現(xiàn)代化，對提升教學效能、培育學生數(shù)學核心素養(yǎng)具有深遠意義．

2函數(shù)教學的信息化生態(tài)空間構建

2.1核心素養(yǎng)導向的教學規(guī)劃

基于新一代人工智能技術的教學應用實踐表明，初中函數(shù)教學需以數(shù)學核心素養(yǎng)為導向，精準對接課程標準要求.［3］教師要依據(jù)函數(shù)概念理解、圖象分析、模型應用等維度設計數(shù)字化教學活動，全面培養(yǎng)學生數(shù)學抽象、邏輯推理、運算、空間想象等核心素養(yǎng)；規(guī)劃構建涵蓋計算思維要素的探究式課程，引導學生利用信息技術工具開展函數(shù)性質(zhì)探究、數(shù)據(jù)分析建模、問題求解等學習任務；制定分層分類的個性化教學策略，開發(fā)遞進式數(shù)字任務群，設計多層次的智能輔助方案；通過構建多元化學習場景，設置真實性數(shù)學探究情境，培養(yǎng)學生運用信息技術解決實際問題的意識與能力.教學設計注重活動的開放性與創(chuàng)新性，因此教師要搭建自主探究、協(xié)作交流、成果展示的數(shù)字平臺，并建立過程性評價與終結性評價相結合的數(shù)字化評估體系，實現(xiàn)對學生數(shù)學核心素養(yǎng)發(fā)展的實時監(jiān)測與科學評價.［4］教師還可以整合智能評價工具，開發(fā)學習行為畫像，構建學習成長電子檔案，形成全方位的素養(yǎng)評價機制．

2.2多維數(shù)字資源整合與教學平臺搭建

在函數(shù)教學信息化生態(tài)空間的構建中，筆者制定了完整的數(shù)字資源與平臺集成架構體系（如圖1）.架構分為資源層和平臺層，形成全方位的技術支撐系統(tǒng).資源層整合了基礎資源、交互資源和拓展資源三大類教學資源，涵蓋電子教材、微課視頻、動態(tài)課件、GeoGebra函數(shù)工具、虛擬教具、在線練習、建模案例和實踐任務等多維度教學素材.平臺層設計了教學管理、資源管理和數(shù)據(jù)分析三大核心功能模塊，實現(xiàn)備課管理、課堂互動、作業(yè)管理、評價管理等教學全流程的數(shù)字化支持.在資源管理方面，構建了資源庫管理、分類、檢索和共享功能，便于教師精準調(diào)用教學資源.數(shù)據(jù)分析模塊通過學情分析、行為跟蹤、評價診斷和數(shù)據(jù)報告功能，為教學實施提供智能化決策支持.兩個層面緊密結合，共同支撐函數(shù)教學的信息化實施，推動教與學方式的創(chuàng)新發(fā)展．［5］

2.3教師信息化教學能力發(fā)展

現(xiàn)代信息技術與數(shù)學教育深度融合背景下，教師專業(yè)發(fā)展亟需突破傳統(tǒng)培訓模式.可以采取以下策略提升教師信息化教學能力：①依據(jù)信息化教學能力標準，系統(tǒng)開展教學設計理念更新、數(shù)字工具應用技能、在線教學方法創(chuàng)新等專項培訓.重點提升教師對GeoGebra、幾何畫板等數(shù)學軟件的應用水平，強化對數(shù)字化教學資源的開發(fā)能力.②組織開展信息化教學案例研究，探索技術支持下的有效教學策略.③建立網(wǎng)絡化教師學習共同體，通過同課異構、遠程教研等方式促進經(jīng)驗共享.④鼓勵教師參與數(shù)字資源研發(fā)與共建，提高教學資源設計、制作能力.⑤加強教師對學習分析技術的應用研究，提升數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學決策能力.⑥完善教師信息化教學評價機制，將技術應用效果納入專業(yè)發(fā)展考核指標.⑦創(chuàng)新教師培訓形式，實施線上線下混合式研修，搭建個性化成長平臺.⑧建立校本研修機制，開展信息化教學實踐研究，形成可持續(xù)發(fā)展的教師培訓生態(tài)．

3面向數(shù)字化的函數(shù)教學應用范式

3.1課堂教學結構設計

課堂教學結構設計遵循認知規(guī)律與信息技術教學融合原則，通過層次化、結構化的設計方案實現(xiàn)教學目標.依據(jù)函數(shù)內(nèi)容特點，將課堂劃分為四個核心教學環(huán)節(jié)：導入探究環(huán)節(jié)運用實際情境創(chuàng)設問題，引導學生利用信息技術工具收集、處理數(shù)據(jù)，感知函數(shù)關系；概念構建環(huán)節(jié)基于動態(tài)演示軟件，通過圖形變換、數(shù)據(jù)分析等方式，幫助學生建立函數(shù)概念的直觀認識；性質(zhì)分析環(huán)節(jié)設計多層次探究任務，運用幾何畫板等工具展示函數(shù)性質(zhì)變化規(guī)律，培養(yǎng)學生數(shù)學推理能力；應用拓展環(huán)節(jié)融入建模思想，利用數(shù)學軟件輔助解決實際問題，強化學生數(shù)學應用意識.各環(huán)節(jié)在信息技術支持層的貫通下，形成完整的教學鏈條，確保信息技術的應用服務于數(shù)學思維發(fā)展，實現(xiàn)工具性與思維性的統(tǒng)一．

3.2在線資源動態(tài)生成

在線資源動態(tài)生成采用模塊化設計理念，根據(jù)教學內(nèi)容和學習需求實時構建個性化學習資源：①開發(fā)函數(shù)教學資源生成引擎，整合函數(shù)圖象庫、數(shù)學符號庫和情境案例庫，支持教師快速生成教學課件和練習材料；②針對函數(shù)概念理解設計可視化模板，支持參數(shù)調(diào)節(jié)和實時渲染，生成動態(tài)函數(shù)圖象和變化過程演示；③結合學生認知特點，構建分層練習資源生成模塊，根據(jù)知識點關聯(lián)度和難度系數(shù)自動生成個性化練習；④開發(fā)數(shù)學建模案例生成系統(tǒng)，融合真實數(shù)據(jù)和場景，生成貼近生活的應用問題；⑤資源生成過程中融入智能推薦算法，基于學習診斷結果推送適配性學習資源，實現(xiàn)資源供給的精準匹配和動態(tài)調(diào)整．

3.3交互式教學實施

交互式教學實施基于智能教學平臺，構建多維互動的教學生態(tài)：①運用電子白板、數(shù)學軟件等交互工具，實現(xiàn)師生之間的實時互動和即時反饋；②設計函數(shù)概念探究模塊，通過參數(shù)調(diào)控、圖形變換等方式，引導學生主動探索函數(shù)性質(zhì)；③開發(fā)數(shù)學問題協(xié)作解決平臺，支持小組討論、在線展示等互動形式，培養(yǎng)學生數(shù)學交流能力；④教學過程中融入智能導學系統(tǒng)，根據(jù)學生作答情況動態(tài)調(diào)整教學策略，實現(xiàn)個性化指導；⑤通過數(shù)據(jù)采集與分析，記錄學生學習軌跡，構建交互行為模型，為教學決策提供依據(jù)．

3.4精準化學習反饋

精準化學習反饋依靠智能評價系統(tǒng)，對學習過程進行全方位監(jiān)測和診斷分析：①構建知識圖譜模型，對函數(shù)學習內(nèi)容進行結構化分析，精確定位學生知識掌握程度；②開發(fā)學習行為追蹤系統(tǒng)，記錄學生在線學習數(shù)據(jù)，分析學習時長、錯誤類型、解題策略等關鍵指標;③建立診斷反饋模型，運用數(shù)據(jù)挖掘技術識別學習障礙，生成個性化診斷報告;④設計智能推薦系統(tǒng)，基于學習診斷結果，匹配相應的補救策略和學習資源;⑤開發(fā)學習預警機制，對學習異常情況進行及時預警，實現(xiàn)問題的早期干預.通過多維度的數(shù)據(jù)分析，為教師教學改進和學生學習優(yōu)化提供決策支持．

4智慧數(shù)學課堂的教學實踐探索

4.1教學方案設計與實施

教學方案設計立足函數(shù)教學實際，構建信息技術支持下的教學實施框架.圍繞一次函數(shù)、二次函數(shù)等核心知識點，優(yōu)化教學活動設計，將信息技術工具有機融入課堂教學全過程.課前借助智能平臺推送預習任務，制作微課視頻導學，設計可視化預習素材.課中依托GeoGebra等數(shù)學軟件，設計函數(shù)圖象探究活動，引導學生觀察函數(shù)圖象特征，歸納函數(shù)性質(zhì)規(guī)律.組織小組協(xié)作探究，利用在線討論工具開展數(shù)學交流.通過數(shù)字工具展示函數(shù)應用實例，創(chuàng)設問題解決情境.課后基于學情分析系統(tǒng)，推送分層練習任務，開展個性化輔導.設計多元化評價方案，將過程性評價與終結性評價相結合，全面考查學生函數(shù)學習效果．

4.2典型案例教學成效評估

選取二次函數(shù)教學作為典型案例，通過實踐研究驗證信息技術支持下教學模式的實施效果.實驗班采用信息化教學方案，運用動態(tài)幾何軟件展示拋物線性質(zhì)，通過參數(shù)調(diào)節(jié)直觀呈現(xiàn)二次函數(shù)圖象變化規(guī)律.利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄學生作答軌跡，分析解題策略和錯誤類型.開展函數(shù)建模活動，引導學生運用二次函數(shù)解決實際問題.實踐表明（見表1），信息技術支持的教學模式在動態(tài)教學、自主探究、即時反饋和個性化學習等方面具有顯著優(yōu)勢，有效提升了學生的學習體驗和教學質(zhì)量.學生在函數(shù)概念理解、圖象分析、建模應用等方面均表現(xiàn)出積極的學習效果．

4.3教學模式推廣與優(yōu)化

基于典型案例實踐經(jīng)驗，總結提煉信息技術支持下的函數(shù)教學模式：①通過教師培訓和教研活動推廣創(chuàng)新經(jīng)驗，指導教師合理運用信息技術開展教學實踐;②建立校本資源庫，收錄優(yōu)秀教學案例和數(shù)字資源，促進教學資源共建共享；③開展教學反思與研討，分析教學實施過程中存在的問題，優(yōu)化教學設計方案;④完善信息化教學評價體系，構建包含教學實施、資源應用、學習效果等維度的綜合評價指標;⑤建立教師發(fā)展共同體，通過經(jīng)驗交流和協(xié)同研究，提升教師信息化教學能力.

5結語

信息技術在初中數(shù)學課堂中的創(chuàng)新應用，開辟了函數(shù)教學改革的新途徑.通過構建數(shù)字化教學生態(tài)空間，優(yōu)化課堂教學結構，創(chuàng)新教與學方式，實現(xiàn)了教學效能的顯著提升.研究表明，信息技術支持下的函數(shù)教學模式能有效激發(fā)學生學習興趣，增強概念理解，提升應用能力.這種教學模式的實踐探索為推動數(shù)學教育變革提供了有益參考.

參考文獻

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