信息技術背景下小學生數學自主學習能力的培養(yǎng)策略

一、引言

在數字化浪潮的推動下，基礎教育朝著個性化與自主化的方向轉型，小學生數學自主學習能力的重要性愈發(fā)凸顯，已然成為培育核心素養(yǎng)的關鍵維度。數學學科的抽象性與邏輯性特征，使其學習過程需要突破傳統(tǒng)被動接受的模式，而兒童在認知方面存在著以具體形象思維為主導、注意力持續(xù)性有限等特點，所以迫切需要借助技術來實現對認知負荷進行精準的調控。本文聚焦技術環(huán)境下數學自主學習能力的內涵重構與實踐路徑，目的在于把理論構想和教學實際落地之間的鴻溝予以彌合，進而推動數學教育從以“教為中心”的范式朝著以“學為中心”的范式實現躍遷。

二、信息技術與小學生數學自主學習能力的理論基礎

（一）自主學習能力的內涵

自主學習是與傳統(tǒng)的接受學習相對應的一種現代化學習方式，以學生作為學習的主體，學生自己做主，不受別人支配，不受外界干擾通過閱讀、聽講、研究、觀察、實踐等手段使個體可以得到持續(xù)變化（知識與技能，方法與過程，情感與價值的改善和升華）的行為方式。動機激發(fā)構成了基礎動力層，學生由內在興趣或任務價值驅動主動接觸資源的環(huán)境特質，這驅動他們將潛在求知欲轉化為持續(xù)性的認知投入行為。目標設定作為方向指引維度，引導學生能夠基于對自身能力邊界的合理評估，將模糊的學習愿望具象化為具有操作性的階段性任務清單，在數字資源的輔助下分解抽象數學概念為可執(zhí)行的探索步驟。策略運用反映了方法論層面的智能化適配特征，學生面對多元信息平臺時逐步建立一種調取、篩選并整合適用工具的能力邏輯，比如借助幾何動畫驗證空間想象結論或者通過編程模擬自主發(fā)現運算規(guī)律，其本質是認知工具向思維腳手架的自然轉化。自我監(jiān)控則呈現動態(tài)元認知特征，學習者在人機交互過程中保持對理解路徑的即時反饋意識，能夠敏銳識別計算偏差或邏輯斷層并實時調整探究方向[。

（二）小學生認知特點與數學學習規(guī)律

小學生的數學認知發(fā)展處于具體形象思維主導的關鍵時期，他們對抽象數學概念的理解必須借助可操作的實物模型或動態(tài)視覺表征，例如利用幾何拼接板驗證三角形內角和或者通過切分圓形餅圖建立分數單位量感。兒童與生俱來的強烈好奇心在數學領域表現為對數字規(guī)律和空間關系的敏銳覺察，面對魔方旋轉對稱性探索或斐波那契數列花瓣排列這類任務時常常展現出持久的探究熱情。神經科學表明該年齡階段前額葉皮層發(fā)育特性決定了注意力持續(xù)時間有限，傳統(tǒng)靜態(tài)教學難以維持認知專注度，而交互式學習程序設計的階梯化挑戰(zhàn)目標如闖關式口算訓練或實時反饋的圖形拓撲變形，能夠依據兒童反應動態(tài)調整任務節(jié)奏。

（三）信息技術賦能自主學習的優(yōu)勢

信息技術的介人為小學生數學自主學習鋪設了資源獲取與認知發(fā)展的新型通道，網絡平臺匯集著從動態(tài)幾何演示到趣味數學游戲的多元化內容形態(tài)，孩子們可以根據興趣自由探索幾何變換的視覺化演繹或者概率問題的交互模擬，讓抽象概念以可觸摸的方式滲透進學習過程。情境真實性成為連接數學符號與現實意義的橋梁，虛擬超市購物場景讓孩子在比價計算中自然理解小數運算的應用邏輯，沉浸式測量實驗賦予面積概念真實的觸覺反饋，技術再造的生活化場景將紙面公式轉化為孩子能感知的具身經驗。交互即時性重新定義了學習反饋的時空維度，智能題庫在孩子提交練習題的瞬間完成對解題路徑的批注，可視化錯題軌跡直觀顯示計算思維的斷裂點，遠程協作白板支持多人同步驗證幾何猜想。個性化支持構筑起適配個體認知節(jié)奏的學習框架，自適應學習系統(tǒng)通過分析錯題模式智能推送階梯式鞏固練習，知識圖譜技術將零散知識點編織為符合學生認知順序的概念網絡，導航式學習助手針對孩子不同的理解卡點提供定制化的策略引導。

三、信息技術背景下培養(yǎng)小學生數學自主學習能力面臨的問題

（一）技術應用表面化

部分數學課堂的信息技術應用仍停留于單向演示層面，教師習慣使用幾何畫板展示圖形變換過程卻未引導學生操作虛擬量角器自主發(fā)現角度守恒原理，電子白板呈現的分數動畫往往替代了學生動手折疊紙片構建分數概念的認知體驗。許多數字資源設計偏向視覺吸引而忽視思維參與深度，例如將應用題解題過程包裝為自動播放的卡通情景劇，使得原本需要分步推理的數量關系被預設的劇情走向所遮蔽[2。學生作為認知主體的操作權與決策權在看似生動的技術展示中被無形削弱，關鍵的知識建構環(huán)節(jié)未能轉化為技術支持的探索歷程，動態(tài)生成的思維軌跡缺乏有效載體予以記錄和反思。

（二）學生信息素養(yǎng)不足影響自主學習效果

工具使用障礙直接反映在操作系統(tǒng)復雜性引發(fā)的認知轉移困難中，小學生面對幾何建模軟件復雜的參數設置界面或者智能繪圖工具的多級菜單時，常常耗費大量精力在操作路徑嘗試而非實際數學思考上，這種技術操作卡頓導致思維連續(xù)性斷裂。信息篩選困難則暴露在資源海洋中的定向獲取障礙，低齡學習者在缺少媒體素養(yǎng)的情況下容易被動態(tài)界面中的動畫特效或炫目色彩干擾注意力流向，面對習題解析平臺時可能因缺乏信息真?zhèn)伪鎰e力而采納錯誤解法，更因缺少對知識層級結構的把握而將超越認知水平的難題誤判為學習內容，無效資源造成的認知負荷加重了學習通道阻塞現象。

（三）數字資源質量參差不齊與適配性差

數學教育數字資源庫存在內容與學段目標錯位現象，部分三年級微課過早引入代數思維導致學生因抽象符號過載放棄探索，某些動畫課件將三角形面積推導包裝成炫目特效卻省略等積變形關鍵步驟的操作引導。資源開發(fā)者對兒童認知階梯的理解偏差可能呈現認知負荷失當，例如低年級學生面對需要同時操作坐標系縮放與函數變量調節(jié)的交互程序時，有限的注意力資源被迫分散到界面控制而非數學本質思考。海量資源缺乏分級過濾機制使得認知發(fā)展關鍵期兒童容易遭遇知識斷層，當長度測量概念尚未穩(wěn)固的學習者偶然打開涉及復雜單位換算的虛擬實驗，跳躍性內容編排造成新知識錨點難以在原有認知結構中建立有效聯結[3]。

四、信息技術支持下小學生數學自主學習能力的核心培養(yǎng)策略

（一）創(chuàng)設智能化自主學習環(huán)境

教師在智慧教室環(huán)境建設中依據一年級“位置與順序”單元目標配置可觸控的教室方位坐標系統(tǒng)，學生通過移動自身圖標在互動地面投影中理解前后左右相對關系，墻面智能屏幕同步生成方位語言描述強化空間表征轉化。數學學習平臺針對“20以內加減法”核心概念設計漸進式挑戰(zhàn)路徑，初始關卡聚焦實物點數對應如屏幕顯示七顆草莓要求學生拖入對應數字卡片，進階任務轉為抽象符號運算但保留可視化反饋機制，學生每次提交答案后系統(tǒng)自動生成計算過程動畫回放，錯誤步驟以色彩脈沖提示促進自我修正。虛擬實驗室為“認識圖形”單元開發(fā)可自由拆解的幾何體組合空間，兒童在三維旋轉操作中觀察圓柱體側面展開為長方形的動態(tài)過程，平臺記錄每次嘗試的旋轉角度與拼接方案供回溯分析，教師根據行為數據優(yōu)化后續(xù)立體圖形分類任務的難度梯度。

（二）開發(fā)與整合優(yōu)質數字化學習資源

人教版數學聚焦表內乘法的微課資源采用知識顆粒化封裝策略，將口訣推導過程拆解為乘數遞增動畫、實物陣列演示、記憶規(guī)律歸納三個緊密銜接的認知模塊，幫助孩子自主構建從具象操作到符號抽象的思維鏈條。教學實踐領域的互動課件將抽象運算法則轉化為可觸摸的操作流程，“有余數的除法”課件允許學生拖動草莓圖片進行分組實操，系統(tǒng)即時生成余數可視化圖表并觸發(fā)相應的思考提示，這種強反饋機制使試誤過程轉化為策略優(yōu)化的學習機會。數學游戲開發(fā)堅持核心概念前置原則，基于長度單位章節(jié)設計的“建造師挑戰(zhàn)”游戲內嵌厘米與米進率換算的隱形規(guī)則檢驗，學生在搭建虛擬房屋時自然應用測量知識完成選材拼接，情境任務驅動替代了機械的單位換算練習[4。虛擬教具庫著重還原真實操作體驗，時鐘模型支持學生旋轉指針觀察整點與半點的夾角變化，而動態(tài)天平教具在“克與千克”單元讓孩子自主組合砝碼感知質量關系，沉浸式操作環(huán)境突破課堂實物教具的數量限制。

（三）應用學習分析技術實現個性化導學

學習分析引擎在個性化導學實踐中構建起三層作用機制，系統(tǒng)持續(xù)捕捉作業(yè)平臺反映的操作軌跡，當多個學生在等分圖形練習中反復涂黑非等分區(qū)域時，算法標記出等分概念理解模糊的共性弱點。以三年級為例，在分數比大小任務里頻繁修改答案的行為模式被識別為比較策略缺失的特征信號，數據轉化環(huán)節(jié)生成可視化學情報告，用熱力圖呈現班級在數線標分數題型的錯誤聚集區(qū)，為每個學生生成包含時間分配效率與概念掌握度的多維能力畫像。資源智能推送建立在診斷結論的精細分級上，針對識別為基本概念薄弱的學生自動開放披薩分割動畫資源庫，直觀演示整體均分的動態(tài)過程。

（四）培養(yǎng)學生信息素養(yǎng)與元認知策略

在信息技術支持的學習環(huán)境中，教師需要引導學生發(fā)展高效篩選數學資源的能力，特別是在面對四年級人教版教材中“三位數乘兩位數”或“平行四邊形與梯形”等單元時，學生容易在網絡海量信息中迷失方向，教師應當示范如何辨別有效解題策略網站和可靠數學動畫演示資源，訓練學生聚焦核心概念而非龐雜信息。學生在此過程中逐步建立個人知識管理的習慣，例如在完成“運算律的探究”課后任務時，有意識地使用電子筆記整理乘法分配律與結合律的異同點對比，將線上觀看的例題解析視頻要點與課本標注的關鍵公式進行整合歸類。教材配套的數字學習平臺可設計階梯式探究任務促進元認知發(fā)展，像“統(tǒng)計圖表制作”單元的數字項目，要求學生先自主規(guī)劃數據收集步驟并在平臺提交計劃書，實踐過程中對照計劃實時標注完成情況與遇到的障礙，最終在電子學習檔案中系統(tǒng)分析條形統(tǒng)計圖與折線統(tǒng)計圖適用場景的選擇依據[5]。

（五）開展基于信息技術的數學主題探究活動

針對人教版五年級數學教材內容，教師依據“折線統(tǒng)計圖”單元設計真實情景中的數據收集任務，學生借助平板電腦或簡易軟件平臺分組記錄家庭月度用電量、校園植物生長數據等生活化素材，他們在持續(xù)觀測與輸入過程中直接感知變量關系的內在規(guī)律。學生自發(fā)形成協作小組整合多源數據，利用可視化工具將原始數字轉化為動態(tài)圖表，不斷調整坐標尺度與圖例標識時主動強化了對統(tǒng)計量意義的理解，其數據處理能力在反復試錯與修正中得到實質性提升。教師進一步結合“多邊形的面積”主題構建創(chuàng)意設計項目，要求學生通過幾何繪圖軟件拼接組合基本圖形，他們在虛擬操作界面持續(xù)拖拽三角形與梯形模塊時能直觀發(fā)現圖形轉化對面積計算的核心價值，促使學生主動驗證教材公式的推導邏輯。

（六）組織學生數字化學習成果展示與交流活動

在六年級數學學習中，教師推動學生圍繞核心概念創(chuàng)作可視化的數字化成果，例如學習“圓”單元時鼓勵學生利用繪圖工具制作展示圓周長、面積公式推導過程的動態(tài)圖解，或是整理“百分數應用”章節(jié)后設計有折扣、稅率等生活場景的交互式問題集，助力學生厘清知識脈絡并篩選關鍵信息進行結構化表達。學習小組定期在班級云空間分享階段性作品，針對“圓柱與圓錐體積關系”的探究報告開展線上互評，同伴在批注中提出“如何驗證等底等高圓柱體積是圓錐三倍”的實踐建議，促使原作者反思實驗設計的嚴謹性并優(yōu)化驗證方案。班級數學社群每月舉辦數字化成果主題展，將“比例尺繪制校園平面圖”的優(yōu)秀案例進行全景式呈現，學生在觀摩他人如何協調圖紙精度與實際測量誤差的過程中，自然吸收多元解題策略并審視自身知識體系的完整性，持續(xù)積累數學表達的規(guī)范性與批判性思維的經驗值。

五、結束語

信息技術和自主學習能力的深度融合不能僅停留在工具性應用層面，而是要構建起系統(tǒng)性支持生態(tài)。在環(huán)境創(chuàng)設方面，把智能平臺與虛擬場景加以整合來激活探究動機；資源開發(fā)時需遵循認知階梯原則，達成知識可視化以及思維顯性化；任務設計上則要依托技術去模擬真實問題情境，推動策略遷移。教師要從原本的角色轉向學習數據分析師與路徑規(guī)劃者，憑借動態(tài)診斷實現干預前置化。未來研究可以去探索由人工智能輔助的元認知訓練模型，同時警惕技術依賴對深度思考的削弱效應。

作者單位：周曉芹 山東省棗莊市薛城區(qū)香山路小學

參考文獻

[1]馬永強.小學生數學自主學習能力的培養(yǎng)策略[J].人生與伴侶，2024，（40）：82-84.

[2]陳娟.新媒體環(huán)境下培養(yǎng)小學生數學自主學習能力的方法探析[J].教學管理與教育研究，2024，（18）：14-16.

[3]唐艷蘭.小學生數學自主學習能力的培養(yǎng)策略探究[J].數學學習與研究，2024，（26）：143-145.

[4]朱琳.數學課堂教學中培養(yǎng)小學生自主學習能力的策略分析[J].小學生（下旬刊），2024，（05）：139-141.

[5]王億鑫.如何培養(yǎng)小學生數學自主學習能力[J].讀寫算，2024，（12）：77-79.