數字化背景下高中數學智慧課堂構建策略探究

高中數學作為培養學生創新能力、邏輯思維的重點學科之一，其傳統課堂面臨著認知過程遮蔽、教學內容貧乏、評價方式單一等現實困境。在高中數學課堂中引入大數據、人工智能技術，不僅能構建高中數學智慧課堂，彰顯以學生為中心的智慧課堂新生態，還可破解傳統教學面臨的困境。因此，為了實現此目標，本文重點闡述教育數字化背景下的高中數學智慧課堂構建策略，希望能實現構建高中數學智慧課堂的目標，提升學生的綜合能力及素養。

一、數字化背景下構建高中數學智慧課堂的價值

（一）有利于實現精準化學習干預

信息化時代，教育領域正經歷著深刻的變革，數字化轉型已成為教育發展的主流趨勢和選擇。在高中數學中引入現代化的技術手段，不僅能精準化干預學生的學習行為，還可為構建高中數學智慧課堂帶來新的活力與發展機遇。通過引入現代化的技術手段，教師在數學課堂中可利用智能終端動態采集學生的課堂答題表現、測試反饋、作業完成等數據，實時診斷學情數據，精準定位個體薄弱點，并動態調整教學策略。同時，在高中數學課堂中引入數字化技術，不僅能對學生的學習風格、認知水平精準分析，智能推送差異化的學習資源，還可結合學生的階段性學習表現，智能化生成符合學生學習發展需求的學習計劃。

（二）有利于破解傳統課堂困境

在高中數學課堂中應用數字化技術，有利于突破傳統課堂時空限制，拓展學習渠道，創設真實情境，加強資源整合，優化教學流程，為學生提供個性化、智能化學習體驗。例如，借助大數據技術收集學情數據，進行精準分析，為因材施教提供依據；利用虛擬現實、增強現實等技術模擬抽象概念，加深學生理解；運用智能導學系統推送個性化學習資源，實現自適應學習等。可見數字技術為智慧課堂賦能，有利于實現從“以教為中心”向“以學為中心”轉變。

（三）有利于提升學生核心素養

智慧課堂是促進學生全面發展，提升學生核心素養的有效途徑，它遵循學生身心發展規律，尊重個體差異，為學生提供自主學習、個性發展空間。在教師精心創設的數字化學習情境中，學生可以開展探究學習，培養數學抽象、邏輯推理、運算求解等核心素養，在小組協作、在線討論等互動環節，學生表達交流、團隊合作等通用能力也能得以發展。智慧課堂中學生運用數字化工具分析問題、解決問題的過程，本身就是信息素養培養過程，可見數字環境下智慧課堂建設，為學生全面發展和個性發展創造了良好條件[1]。

二、數字化背景下高中數學智慧課堂構建中存在的問題

（一）教師數字化教學能力有待提升

面對日新月異的信息技術，部分教師專業發展跟進不夠，數字化教學能力不足，一些教師對現代信息技術知之甚少，缺少應用數字化工具優化教學的意識和能力，還有教師不能很好地將數字資源與課堂教學深度融合，只是簡單地將數字化資源當作教學輔助手段，沒能發揮數字技術變革價值。此外，智慧課堂建設需要較強課程整合、活動組織、過程管控等能力，而大部分教師在這些方面儲備尚顯不足，教育數字化教學能力欠缺，在一定程度上制約智慧課堂建設實效。

（二）智慧課堂教學設計不夠科學

教學設計是智慧課堂構建基礎，科學的教學設計是智慧課堂得以有效開展的前提。當前，部分教師對智慧課堂教學設計認識不足，設計不夠科學，有的只注重技術手段應用，忽視教學目標和教學內容；有的只關注形式，套用固定模式，缺少針對性和創造性；還有的缺少系統規劃，重點不突出，環節銜接不夠，這些問題影響智慧課堂教學效果，不利于調動學生學習積極性和主動性。

（三）數字資源整合不理想

智慧課堂離不開優質數字資源支持，當前，各類數字化教學資源日益豐富，但資源應用效果還不夠理想，資源與教材缺少深度整合，與教學實際結合不緊密，可用性不強。一些數字化資源存在同質化、碎片化等問題，沒有形成體系，不能為教學提供系統支撐，個別學校為追求信息化而大量引進數字資源，但缺少必要資源管理和優化配置，資源利用率不高，浪費嚴重，上述問題影響數字資源應用成效，制約智慧課堂建設。

（四）教學評價方式落后

評價是教學“指揮棒”，科學的評價有助于把握教學脈搏，改進教學行為，提升教學質量，但就目前來看，智慧課堂評價體系還不夠完善，評價方式相對落后。評價主要關注學習結果，忽視學習過程；評價內容偏重知識技能，忽視情感態度、學習策略等非智力因素；評價主體多為教師，學生參與評價機會較少。數字化環境下產生的海量學習數據尚未得到有效利用，學情分析與診斷不到位，個性化評價與反饋機制尚不健全，這些問題在一定程度上影響智慧課堂教學針對性與有效性。

三、數字化背景下高中數學智慧課堂構建策略

（一）“建”環境重優化，夯實技術基礎

在傳統的高中數學課堂中，教學場景相對單一，通常是教師在課堂上板書講解理論知識，學生被動地聽講。此模式會讓學生認為數學知識學習枯燥、乏味，還會限制學生的思維發展、能力拓展。而數字化背景下，教師在數學課堂中應用軟件平臺、智能軟件，可為學生構建互動、虛擬的教學場景，不僅能激發學生學習興趣，還可加深學生的理解和記憶。同時，數學教師還要借助大數據技術，動態采集學生在數學課堂中的行為、作業反饋等數據信息，智能化生成學生的學情分析報告，可讓教師結合學生的個體化差異設計教學內容、選擇教學方式，精準調整教學策略，實現構建高中數學智慧課堂的目標[2]。

例如，在開展高中數學《空間向量及其運算》教學時，該節涉及空間向量概念、線性運算、數量積等知識點，對于學生學習解析幾何、理解物理力學等具有重要意義。在智慧課堂教學中，教師可以充分利用三維動畫、VR（中文虛擬現實）等技術手段，創設生動形象的學習情境，加深學生對空間向量的理解。以講解空間向量線性運算為例，教師首先利用Geogebra3D（GeoGebra3D計算器）等數學建模工具構建三維坐標系，生成兩個不共線向量，然后通過動畫演示向量平移、伸縮等變換過程，直觀展現向量加、減、乘運算法則，學生可以通過移動終端與動畫進行交互，動態觀察不同視角下向量運算效果。在鞏固練習環節，教師還可借助智能導學系統布置題目，讓學生在虛擬情境中動手操作，驗證向量運算結果，并根據學生作答情況進行針對性講評，學生在沉浸式體驗中加深對空間向量運算的理解，提高空間想象力和抽象思維能力。課后，學生還可登錄在線學習平臺，回看微課視頻，參與討論交流，查缺補漏，實現課堂學習與課后練習無縫銜接。通過課前充分利用慕課、微課等在線資源自主預習，課中借助多媒體、VR等技術手段輔助教學，課后依托在線學習平臺開展鞏固練習、討論交流等，能夠打破傳統課堂時空界限，為學生創造沉浸式、交互式學習體驗，使學習更加直觀、生動、高效。可見，優化信息化環境能夠為學生空間向量及其運算內容學習提供多樣化學習資源和便捷學習方式，有助于學生建立對空間向量的形象認知，培養數學核心素養。

（二）“設”課堂有智慧，優化教學設計

智慧課堂關鍵在于智慧教學設計，教師要根據教學內容和學情特點，合理設計教學活動，優化教學流程，為學生創造個性化、高效率學習體驗。明確教學目標，在梳理教材內容基礎上，教師要對學習任務進行必要拆解和重組，為學生呈現目標清晰、結構合理的教學內容，既要重視知識技能目標，也要關注情感態度和學習策略目標，既要體現學科特點，又要結合學生學情。精心設計活動，教學活動設計要體現以學生為中心，凸顯學生主體參與，合理設計情境導入、自主探究、合作學習、討論交流等環節，充分調動學生的學習積極性，注重線上線下學習活動整合，為學生搭建多元互動平臺。優化教學流程，根據教學內容和學生特點，科學安排課前、課中、課后各教學環節。課前以自主學習和合作探究為主，引導學生通過資源學習構建初步認知；課中側重引導反思、討論釋疑、評價反饋，著力深化學生對重點難點理解；課后強調拓展延伸，注重學以致用，培養遷移能力。注重生成性資源利用，充分利用師生在教學活動中創造的資源，如學生發言觀點、問題解決方案、思維導圖等，經過必要加工，轉化為新教學資源，用于鞏固拓展和個性指導，實現資源再生性利用[3]。

在開展高中數學《空間向量基本定理》教學時，一節智慧課堂教學中，教師圍繞“三點共線充要條件”這一重難點展開教學設計。課前，教師通過智慧學習平臺推送微課視頻和“尋找共線特征”探究任務，引導學生分小組討論，歸納共線向量特征，為課堂學習做好鋪墊。課堂開始，教師借助多媒體創設情境，拋出“如何用向量語言描述兩條直線位置關系”問題，啟發學生用向量共線思想分析直線位置關系；在自主探究環節，學生利用Geogebra3D動態演示不同位置直線，觀察向量共線與直線位置關系，進行猜想提出和驗證；小組合作過程中，學生通過頭腦風暴、翻轉課堂等形式分享觀點、互幫互助，加深理解。教師適時引入典型例題，演示利用代數方法判斷“三點共線”一般步驟和方法，啟發學生思考，糾正錯誤認識。最后，教師引導學生基于空間向量基本定理，探討解決實際問題的思路和方法，如求異面直線所在平面法向量、判斷四點是否共面等，培養學生舉一反三、學以致用能力。課后，學生登錄在線學習社區，就學習中疑難問題展開討論，教師參與點撥，促進思維再深化，學生還可完成拓展任務，如分析四點共面向量條件，進一步鞏固知識遷移能力。在整個教學過程中，教師精心創設探究情境，設計層層遞進學習任務，引導學生在“自主一合作一探究”中建構新知、內化新知；課堂上師生、生生間頻繁互動交流，學生成為學習主人；課后學生針對個性化學習需求，在在線學習平臺上開展個性化、協作式學習。智慧課堂打破了傳統“滿堂灌”教學模式，學生全過程、全方位參與，極大調動了學生學習的主動性和創造性。可見在“三點共線”知識教學中，教師通過精心設計探究情境，搭建小組協作平臺，整合線上線下活動，充分調動了學生主動性，突出了學生學習主體地位，既有利于突破教學重難點，又有助于培養學生數學核心素養。

（三）“用”技術促學習，提升教學效能

在智慧課堂教學中，教師要合理應用信息技術，創新教學模式，為學生提供良好學習體驗，提高教學實效。應用虛擬仿真技術，加強直觀演示，數學中有許多抽象概念和定理，學生理解起來有一定難度，教師可以利用虛擬現實、動畫等技術生動演示數學概念形成過程，揭示數量關系內在聯系，加深學生理解。例如，在學習函數圖像時，利用動態幾何軟件模擬函數圖像生成過程，幫助學生建立圖像與函數表達式的對應關系。應用智能導學系統，開展精準教學，借助學習平臺記錄學生學習行為和過程性數據，對學情進行智能分析，針對學生學習中存在的問題，推送個性化學習資源，開展差異化輔導，依據學生知識掌握情況，提供相應層次微課視頻、練習題，補齊知識短板，著力提升薄弱環節。應用網絡社區，促進協作互動，依托博客、維基百科、社交媒體等搭建網絡學習社區，為學生提供展示交流平臺，學生在社區中分享學習心得，開展頭腦風暴，資源共建共享，思維碰撞交流，共同進步；教師還可針對學生典型問題和觀點進行點評，引導學生深化認知、激發思考。應用學習分析技術，優化教學決策，收集學生在數字化環境下學習行為數據，運用大數據分析技術刻畫學情，挖掘學習特征，以便精準把握學情，因材施教，如對學生學習興趣、認知風格、策略偏好等進行多維度畫像，為分層教學、個性化推送提供依據[4]。

例如，在開展高中數學《空間向量及其運算坐標表示》教學時，主要涉及空間向量坐標表示、坐標運算等內容，教學中，教師積極應用GeoGebra（圖形計算器）、Matlab（矩陣實驗室矩陣工廠）等數學軟件，直觀演示空間向量坐標表示方法。教師利用Geogebra3D構建三維坐標系，動態生成不同方向和大小空間向量，引導學生觀察向量與其坐標對應關系，加深對向量坐標表示的理解。教師引入典型例題，利用代數方法求解空間向量坐標運算，如求和、差、數量積等，幫助學生掌握運算步驟和技巧，學生通過動手操作，在三維坐標系中構建向量，驗證運算結果，獲得直觀感悟。教師還綜合運用軟件符號計算、可視化功能，模擬復雜向量運算過程，加深學生對向量坐標運算的理解。在練習環節，教師依據學生作業批改數據和課堂測試數據，利用學習分析系統進行知識診斷，自動歸因學生錯誤類型，有針對性地推送微課資源，幫助學生查缺補漏，鞏固薄弱知識點。課后，學生還可登錄在線社區，就學習疑點、難點展開頭腦風暴、討論交流，集思廣益，教師參與引導，深化認知。學生還可通過網絡協作，開展一些綜合性、應用性學習項目，如利用空間向量坐標運算求兩條異面直線位置關系，進一步強化知識綜合應用能力。在整個學習過程中，學生利用數學軟件開展探究實踐，在動手操作中獲得直觀感悟，加深對概念的理解；基于作業、測試過程性數據分析診斷學習問題，推送個性化學習資源，實現精準施教；學生通過在線社區協作交流，開展項目式、探究式學習，知識在應用中得以鞏固提升，技術與教學深度融合，提高了學習針對性和實效性。在本節教學中，教師綜合運用多種信息技術手段，為學生提供了豐富學習體驗和個性化指導，有利于提高學習效率，培養學生的數學核心素養。

（四）“評”學有體系，完善評價機制

智慧課堂要構建多元評價體系，運用大數據、人工智能等技術，精準分析診斷學情，為學生提供個性化評價反饋，不斷改進教學行為，提高教學質量。一是豐富評價維度，圍繞數學核心素養，從知識理解、問題解決、數學建模、直觀想象、邏輯推理、數學抽象等方面，對學生數學學科素養進行全面評價，既關注學生學習成績，也關注學生在學習過程中表現出的情感態度、創新意識、團隊合作等非智力因素。二是創新評價方式，開發基于大數據的評價系統，利用學習分析技術對學生學習過程數據進行多維度分析，挖掘學習行為特征，實現過程性評價和發展性評價。綜合運用線上測評和線下觀察相結合方式，運用學習檔案袋、成長記錄冊等真實性評價方式，動態記錄學生成長軌跡。三是拓展評價主體，學生通過自我評價，梳理學習收獲，找出學習差距，制訂改進計劃。生生互評能夠相互啟發，取長補短，教師、家長、社會等多元主體參與評價，能夠多角度反映學生成長狀況。四是強化評價反饋，利用移動App、智能終端等為學生提供便捷反饋渠道，及時反饋評價信息，并基于診斷結果推送個性化資源，指導學生改進學習策略，引導學生樹立正確評價觀，善于從評價中找出差距，調整優化學習行為[5]。

例如，在開展高中數學《空間向量應用》教學時，教師注重構建多元化評價體系。在課前診斷性評價環節，教師利用學習分析系統收集學生預習數據，分析學生對空間向量知識掌握情況，找出共性問題，優化教學設計，因材施教。課堂上，教師采取隨堂測驗、頭腦風暴、小組討論等多種形式，考查學生對重點知識的理解和運用能力，并及時給予反饋指導。例如，在“異面直線所成角向量解法”教學中，教師創設開放性問題情境，讓學生探究異面直線夾角多種解法，學生通過小組合作、頭腦風暴等，提出平行四邊形法、坐標法等不同解決方案。教師引導學生用數形結合方式闡述思路，并運用多媒體課件動態演示過程，及時評價反饋，啟發學生優化完善解題策略。在課后拓展環節，教師利用智能作業系統布置分層作業，系統自動批閱并診斷學生薄弱知識點，推送微課視頻、例題解析等，幫助學生查漏補缺。此外，學生還開展自評互評，登錄在線社區分享評價感受，找出學習差距，相互鼓勵提升，教師則根據學生評價數據和反饋意見，調整教學策略，改進教學方法。期末，教師綜合學生過程性評價和終結性評價數據，利用可視化工具生成學生綜合素質報告，體現每位學生的成長進步，并提出針對性的改進意見，引導學生樹立自信，做好新學期學習規劃。本節教學充分利用智能化手段，圍繞核心素養構建起多元評價體系，促進了學生在解決實際問題中運用數學知識的能力，對培養學生數學核心素養起到了積極作用。

結束語

數字化背景下，教育領域經歷了重大變革，同時也為高中數學智慧課堂建設帶來重要機遇，高中數學教師應順應信息時代發展要求，秉持與時俱進理念，積極探索智慧課堂實踐路徑。在硬件設施、資源平臺、管理機制、文化氛圍等方面統籌規劃，優化智慧教學環境；在教學設計中體現智慧元素，突出以生為本，創造個性化、高效率學習體驗；在教學中科學運用信息技術，創新教學模式，提高教學實效；在評價機制上實現多元整合，建立過程性、發展性評價體系，精準診斷學情，優化教學行為，這既是順應時代發展的必然要求，更是落實立德樹人根本任務的有效舉措。在數字時代，高中數學智慧課堂大有可為，教師要勇于實踐、善于創新，走出一條特色發展之路，為培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人，做出應有貢獻。

參考文獻

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[4]李環，吳砥，朱莎，等.深度學習視域下智慧課堂教學模式的構建及應用研究[].現代教育技術，2023，33（2）：61-70.

[5]白云.基于核心素養的高中數學課堂教學設計優化研究[.數理天地（高中版），2025（1）：157-159.