信息技術在初中數學教學中的應用研究

摘 要：在新時代教育背景下，初中數學教師在教學中要重視對信息技術的應用，以激發學生的數學學習興趣，加深學生對相關知識的理解，促進學生數學素養的發展。主要探討了初中數學教學中應用信息技術的現實旨歸、現實困境與創新舉措，以基于虛擬實驗室的初中數學信息化教學為例，探究新的信息化教學模式，并以UMU互動學習平臺為例，探究如何運用在線協作平臺實施小組項目式學習。

關鍵詞：信息技術；初中數學；虛擬實驗室；UMU互動學習平臺

作者簡介：金彥青（1972—），女，甘肅省蘭州市榆中縣第三中學。

信息技術是初中數學教學的重要輔助手段，教師在應用信息技術時必須基于現實需求研究其應用旨歸，并有針對性地探究運用它的方法，以有效提升初中數學教學成效。筆者通過教學實踐研究發現，雖然目前不少學校對信息技術在初中數學教學中的應用給予大力支持，但是部分教師在應用信息技術的過程中，對應用類型、應用方式、應用時機的把握還存在一些問題。為此，我們有必要對初中數學教學中應用信息技術的創新策略進行探究。

一、初中數學教學中應用信息技術的現實旨歸

（一）聚焦動機與興趣的旨歸

在初中數學教學中，教師要緊密結合學生學情、學習內容，有針對性地應用信息技術，以有效激發學生的數學學習動機與學習興趣。以勾股定理知識的教學為例，教師可借助信息技術給學生播放生動有趣、形象直觀的動畫視頻，以此為學生營造良好的學習環境，激發學生的學習動機與學習興趣，讓學生直觀、深入地理解勾股定理的知識。

（二）聚焦理解與應用的旨歸

在初中數學教學中，教師要聚焦學生知識理解與應用能力的發展引入信息技術，以此幫助學生理解知識，提升學生的知識應用能力與意識。數學知識的抽象性和邏輯性較強，學生在學習數學知識時經常會遇到一些難以理解的知識點，這些知識點的學習會加重學生的學習負擔。為此，教師需要針對學生可能出現的理解困難的情況，運用信息技術設計能促進學生理解知識的教學方案，并在實際的解題和實踐應用中，引導學生合理應用信息技術，以此培養學生的知識理解與應用能力。例如，在教學與數形結合有關的知識點時，教師可通過動畫演示的方式展示相關數學知識的形成過程，以此幫助學生掌握這些知識，加深學生對相應知識的理解。在學生理解知識的基礎上，教師可引導學生合理運用信息技術解決相應的實際問題，以此提升學生的知識應用能力。

（三）聚焦理論與實踐的旨歸

在初中數學教學中，教師要聚焦理論知識與實踐活動應用信息技術，以此幫助學生鞏固所學的數學理論知識，為學生提供實踐操作的機會，有效培養學生的數學核心素養。在數學教學中，教師需要將理論知識與實踐活動聯系起來，使復雜的數學問題、理論知識轉化成直觀的數學問題和實踐知識，以此讓學生在理論學習與實踐操作中實現學科核心素養的提升。這對教師的信息技術應用能力有較高的要求，需要教師充分了解信息技術的應用類型、應用方式，準確把握信息技術的應用時機。教師必須將理論知識與實踐活動聯系起來，聚焦學生的核心素養培育需要，提升信息技術應用的科學性［1］。

二、初中數學教學中應用信息技術的現實困境

（一）應用類型

信息技術的類型多樣，部分初中數學教師在應用信息技術時通常存在“拿來主義”的問題，無法結合實際的教學內容、學生學情和實際教學需求選用適當的信息技術，導致信息技術的應用效果不夠理想，無法有效激發學生對數學知識的學習興趣。

（二）應用方式

不同的信息技術的應用方式不同，部分初中數學教師雖然在應用信息技術之前對信息技術的特點有所了解，但是在具體應用的過程中，往往存在“形式主義”的問題，導致課堂教學氛圍看似活躍，但往往難以取得良好的教學成效。

（三）應用時機

找準信息技術的應用時機非常重要。目前，部分初中數學教師在教學中應用信息技術時，無法準確把握應用時機，導致學生的學習主體地位得不到體現。在這樣的課堂中，理論與實踐的結合不夠充分，學生的創新思維得不到有效的培養。

三、初中數學教學中應用信息技術的創新舉措

（一）探索多樣的信息化教學模式

為了激發學生的數學學習動機與興趣，初中數學教師在應用信息技術的過程中，要引入多樣的信息化教學模式，讓學生在觀看教學課件和教學視頻的基礎上，有更多的渠道和途徑接觸信息化學習。在開展信息化教學時，教師要基于學生的學習需要和教學內容，采用合理的信息技術手段，以此優化創新教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式以及師生的互動方式，進而有效提升數學教學效果。這要求教師在運用信息技術開展教學活動時，深入分析學科特點，緊密結合教學內容，應用相應的信息技術進行教學設計［2］。

目前常見的初中數學多媒體教學主要采取投影與教學課件相結合的模式，通常通過簡單、線性的方式展示數學知識。然而學生學習數學知識的方式以及學生自身的知識結構往往具有網絡化的特點，因此，采用投影與教學課件相結合的多媒體教學模式，雖然呈現的知識更多，呈現的速度更快，但是學生很難在短時間內理解知識之間的關聯性，這會影響學生的數學學習效果。為此，初中數學教師要基于學生的認知特點選用適宜的信息技術開展課堂教學。

例如，教師可結合虛擬實驗室開展數學教學，這樣既能發揮傳統多媒體教學的優勢，又符合學生的數學知識學習規律。這樣的數學教學能結合學生的實際需要，給出相應的學習資源，讓學生的學習體驗更好。同時，這樣的數學教學模擬性、交互性和體驗性更強，能給學生提供開展實驗活動的機會，為學生的數學學習提供幫助。具體而言，教師可結合虛擬實驗室，采用圖1所示的教學模式開展數學教學，這樣能有效豐富教學資源，使教學和學習的反饋更加及時。該教學模式的動態幾何與代數統計環節，能體現生本理念，凸顯學生的學習主體地位；資源專題分類的方式能滿足學生的深度學習需求。在學生在線交流后，教師可根據反饋及時掌握學生的知識習得情況，并有針對性地調整教學方法，為學生推薦相應的學習資源，進而助力學生實現個性化學習［3］。

比如，在教學“二次函數的圖象與性質”一課時，教師便可運用虛擬實驗室開展知識教學。教師可以二次函數y=ax2+bx+c（a≠0）的圖象與性質的探究實驗為例，運用信息技術引導學生基于問題探究展開學習。由于學生經過前期學習已經掌握了描點作圖法的基本技巧，因此教師可提前準備包含二次函數參數的動態課件，并設計如下探究實驗：首先，改變a點的位置，分析函數形狀大小的影響因素有哪些；其次，改變b點的位置，觀察和分析二次函數圖象的位置發生了哪些變化；再次，改變c點的位置，觀察并思考圖象的變化原理；最后，探究對稱軸與頂點和最值的關系，總結-b/2a和（4ac-b2）/4a與函數y=ax2+bx+c（a≠0）的圖象的關系，并撰寫實驗報告。在實驗過程中，為了驗證a點位置對函數圖象的影響，教師可引導學生對比分析b點和c點固定而a點不固定以及a點固定而b點和c點不固定兩種情況下的圖形變化。學生通過對比分析能發現，a點變化會影響圖象的大小，而b點與c點的變化則會影響圖象的位置。在此基礎上，教師可引導學生依次探究其他情況下函數圖象的變化情況，并利用二次函數的一般式，得出-b/2a和（4ac-b2）/4a與函數圖象的關系。在探究過程中，學生能夠確定函數圖象頂點的位置，了解對稱軸與-b/2a的關系以及函數極值與（4ac-b2）/4a的關系。在完成實驗后，學生需要撰寫實驗報告，總結二次函數圖象的特點。教師需要根據實驗報告評估學生對本課知識的理解程度，并給學生提供相應的作業和學習資源［4］。

（二）借助在線協作平臺實施小組項目式學習

為助力學生的數學學習，教師可在探索多樣的信息化教學模式的同時，運用在線協作平臺，引導學生依托在線協作平臺開展小組項目式學習。在線協作平臺能促進知識的分享與傳播，幫助教師將教、學、練、測、用等環節聯系起來。

例如，在學習一元二次函數知識的基礎上，教師可組織學生借助在線協作平臺開展“智能投籃機”小組項目式學習活動。在籃球運動中，投籃的準確度很大程度上取決于投籃的角度和力度。而一元二次函數恰好能夠描述這種拋物線運動軌跡，為我們優化投籃方式提供數學依據。在開展本項目時，教師需要讓學生利用UMU互動學習平臺設計一個智能投籃機模型，從而讓學生在實踐中深刻理解一元二次函數的價值，培養學生的創新思維和工程實踐能力。在小組項目式學習中，學生需要將數學知識（一元二次函數）、物理知識（拋物線運動）和工程技術知識（智能控制）相結合，利用傳感器、微控制器等技術工具，設計一款能夠根據一元二次函數模型自動調整投籃角度和力度的智能投籃機。學生通過UMU互動學習平臺，能實現小組成員間的遠程協作以及智能投籃機的遠程測試與數據分析。學生可利用10個星期的周末休息時間完成項目。

第1周，教師講解項目主題，明確目標、要求和創新點；學生根據興趣和能力自由組成5人小組。小組成員需要分工合作，分別擔任項目經理、數學建模師、硬件工程師、軟件程序員和測試員，并利用國家中小學智慧教育平臺上的資源，學習一元二次函數、拋物線運動等相關知識。數學建模師需要結合投籃角度、力度與籃球落點之間的關系建立一元二次函數模型，并通過UMU互動學習平臺分享給其他組員。

第2—6周，學生設計智能投籃機。硬件工程師需要根據數學模型，設計智能投籃機的機械結構和傳感器布局。軟件程序員需要編寫控制程序，使智能投籃機能根據輸入的一元二次函數參數自動調整投籃角度和力度。通過UMU互動學習平臺的在線協作功能，小組成員能實時討論設計方案，解決技術難題。

第7—9周，學生制作智能投籃機，并進行相應的測試。首先，各小組成員需要分工合作，完成智能投籃機的制作。然后，各小組需要利用UMU互動學習平臺的遠程測試功能，進行多次投籃測試，并收集數據，分析投籃精準度。最后，各小組需要根據測試結果，調整數學模型和控制程序，提升智能投籃機的性能。

第10周，學生展示與分享項目成果。在完成項目后，各小組需要在UMU互動學習平臺上展示本組智能投籃機的設計思路、制作過程、測試效果及優化方案，并邀請校內外專家、教師和同學進行在線點評，以此促進知識交流與共享。在學生展示項目成果后，教師要為優秀小組頒發最佳創新獎、最佳實踐獎等獎項，以此激勵學生持續探索和創新。最后，各小組需要撰寫項目總結報告，反思項目過程中的收獲、挑戰及解決方案等［5］。

結語

總而言之，教師在初中數學教學中應用信息技術時需要結合相應的現實困境，有針對性地開展信息化教學。具體而言，初中數學教師需要探索多樣的信息化教學模式，以更好地激發學生的學習動機與興趣，加深學生對所學知識的理解；合理引入在線協作平臺，以此將理論與實踐有機結合，有效發揮信息技術的作用，彰顯學生的學習主體地位，提升學生的學科核心素養。

［參考文獻］

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