信息化教學(xué)平臺在初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究

1引言

伴隨信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，教育教學(xué)正逐步邁向數(shù)字化、智慧化與個性化時代.在初中數(shù)學(xué)領(lǐng)域，教學(xué)改革的焦點不僅在于知識傳授與技能訓(xùn)練，更在于學(xué)生數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)與實踐能力的鍛煉.因此，“數(shù)學(xué)實驗教學(xué)”理念應(yīng)運而生，它強調(diào)通過實驗探究、動態(tài)建模與真實情境模擬等方式，讓學(xué)生在動手動腦的過程中更加深刻地理解數(shù)學(xué)概念與原理.然而，傳統(tǒng)的課堂環(huán)境與教學(xué)資源有限，難以全面呈現(xiàn)抽象的數(shù)學(xué)過程，而信息化教學(xué)平臺恰好能發(fā)揮出強大的交互與可視化優(yōu)勢，將靜態(tài)教材“激活”為可探索、可操作的實驗環(huán)境，從而激發(fā)學(xué)生更廣泛的學(xué)習(xí)興趣與探究熱情.

2初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及意義

2.1數(shù)學(xué)實驗教學(xué)理念與實際運用狀況

數(shù)學(xué)實驗教學(xué)理念強調(diào)從抽象概念走向動態(tài)探索與實踐操作，這在一定程度上改變了傳統(tǒng)“教師講一學(xué)生記”的教學(xué)方式，鼓勵學(xué)生借助實驗器材或模擬環(huán)境，從感性認識出發(fā)，逐步歸納得出數(shù)學(xué)規(guī)律或公式.當(dāng)前，初中數(shù)學(xué)課程中雖已出現(xiàn)一些“活動課”或“項目式教學(xué)”探索，但由于設(shè)備、師資和課堂時長等因素限制，能真正將數(shù)學(xué)實驗系統(tǒng)納人教學(xué)過程的班級仍相對有限.此外，一些教師對數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的內(nèi)涵認識不深，停留在表面操作或演示階段，未能構(gòu)建起完整的實驗探究體系，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏深層次思考與模型建立能力.總體而言，數(shù)學(xué)實驗教學(xué)理念對于提升學(xué)生思維品質(zhì)和應(yīng)用能力具有重要意義，但其在初中階段的普及度和實踐深度仍有待加強.

2.2信息化輔助下的教學(xué)需求與潛在價值

信息化教學(xué)平臺為數(shù)學(xué)實驗教學(xué)帶來了全新的可能性，依托動態(tài)幾何軟件、智能測算工具和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享等數(shù)字化手段，學(xué)生可以方便地進行“虛擬實驗”，突破教室空間和實物器材的局限.借助可視化技術(shù)，可以動態(tài)呈現(xiàn)幾何圖形變化過程、函數(shù)曲線的實時變換及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的交互式處理，彌補了紙質(zhì)教材難以展現(xiàn)的細節(jié)與過程.更關(guān)鍵的是，通過對學(xué)生操作過程與實驗數(shù)據(jù)的自動記錄，信息化平臺能實現(xiàn)即時反饋與個性化推送，幫助教師及時了解學(xué)生在實驗中的難點與誤區(qū)，也讓學(xué)生在反復(fù)嘗試和修改中積累思維經(jīng)驗.對于初中數(shù)學(xué)而言，這種“數(shù)字實驗”既滿足了現(xiàn)代化教學(xué)的發(fā)展趨勢，也為學(xué)生思維創(chuàng)新、問題解決及綜合素養(yǎng)提升提供了更廣闊的舞臺.

3信息化教學(xué)平臺在初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用策略

3.1打造可視化交互功能，激發(fā)數(shù)學(xué)思維創(chuàng)新

在信息化平臺與數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的結(jié)合中，可視化與交互功能是最核心、最直觀的呈現(xiàn)方式.相比傳統(tǒng)靜態(tài)的板書或圖形，數(shù)字化與可視化能讓幾何圖形、函數(shù)曲線、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等內(nèi)容以即時動態(tài)的方式展現(xiàn)出來，學(xué)生通過點擊、拖拽、調(diào)參數(shù)等操作觀察結(jié)果變化，從而激發(fā)學(xué)生對數(shù)學(xué)規(guī)律的思考與猜想.這種動態(tài)交互過程，在本質(zhì)上是一種基于數(shù)字仿真與實時反饋的“實驗環(huán)境”，在激發(fā)學(xué)生思維創(chuàng)新與學(xué)習(xí)興趣方面具有顯著作用].

例如教師基于信息化教學(xué)平臺開展“平面直角坐標(biāo)系”相關(guān)實驗，讓學(xué)生感受可視化交互對數(shù)學(xué)思維創(chuàng)新的促進作用.教師在課前準(zhǔn)備了動態(tài)坐標(biāo)系軟件，并預(yù)設(shè)了若干探究情景：當(dāng)學(xué)生拖動坐標(biāo)平面中的一個點時，點的坐標(biāo)和它與原點的距離實時顯示在屏幕上，還能即時生成對應(yīng)的函數(shù)圖象或者相對位置分析圖.上課伊始，教師先提出問題：“如果將一個點在坐標(biāo)平面上任意移動，它與坐標(biāo)軸的關(guān)系會發(fā)生怎樣的變化？”學(xué)生們立即在電腦或平板上打開軟件，開始自由移動點的位置.當(dāng)點靠近 x 軸或 y 軸時，軟件以不同顏色動態(tài)顯示點到軸的垂直距離變化，還有文字提示出現(xiàn)相應(yīng)的坐標(biāo)特征，讓學(xué)生迅速形成對坐標(biāo)規(guī)律的初步認識.緊接著，教師設(shè)計了一個“有目標(biāo)的探究”環(huán)節(jié)：讓學(xué)生通過拖拽與參數(shù)設(shè)置，觀察點移動過程中坐標(biāo)的變化規(guī)律.例如，教師指定一個目標(biāo)：“讓點移動到滿足 x+y=2 （204號的位置，看看我們能找到哪些不同的坐標(biāo)組合？”在軟件中，這條線以高亮方式顯現(xiàn)，學(xué)生把小點拖到線上時，系統(tǒng)會自動判斷并給出坐標(biāo)是否滿足 x+ （204號 y=2 .通過多次嘗試與比較，學(xué)生不僅理解了一次方程在平面直角坐標(biāo)系中的幾何意義，也感受到可視化操作對他們數(shù)學(xué)直覺的強化.若學(xué)生在探究中遇到問題，軟件還能顯示提示框，如“當(dāng) x 增加時，你可以看看 y 如何變化”，從而在引導(dǎo)下逐步內(nèi)化成邏輯思路.在整節(jié)課后半段，教師讓學(xué)生小組合作設(shè)計一個“點動成線”的小實驗：讓點按照某條線性方程或二次方程進行軌跡移動，記錄坐標(biāo)變化，再嘗試在軟件上以函數(shù)形式進行擬合或驗證.各小組忙得不亦樂乎，有的甚至嘗試將線性方程與二次方程對比，通過在同一平面上呈現(xiàn)兩條曲線的交點位置等細節(jié).學(xué)生在持續(xù)的探索與討論中不斷產(chǎn)生“為什么這樣？”“如果我改動這個參數(shù)會怎樣？”等問題，教師則時不時點撥關(guān)鍵概念，讓實驗與思維始終保持緊密銜接.最后，學(xué)生紛紛體會到：可視化交互不僅讓他們看到了點與坐標(biāo)軸、函數(shù)圖線之間的動態(tài)關(guān)系，也讓他們通過多次操作找到了數(shù)學(xué)概念背后的普適原理.

3.2整合線上線下資源，推動個性化作業(yè)輔導(dǎo)

在現(xiàn)代教學(xué)理念中，課內(nèi)與課外、線上與線下的深度銜接正日益成為提升教學(xué)品質(zhì)的重要抓手.信息化教學(xué)平臺的出現(xiàn)，為初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)帶來了更廣闊的空間：學(xué)生可以在課內(nèi)通過平臺完成即時的互動實驗，也能在課后借助同一個平臺進行作業(yè)練習(xí)、微課觀看或小組協(xié)作，從而將學(xué)習(xí)過程延伸至課堂外.相較于傳統(tǒng)模式，“線上線下資源整合”能讓教師更好地把握學(xué)生全程的學(xué)習(xí)進度與需求，并通過差異化的內(nèi)容與方法實施有針對性的輔導(dǎo)與練習(xí)[2].

例如教師以“實數(shù)”相關(guān)內(nèi)容為核心主題，將信息化教學(xué)平臺與課內(nèi)外資源整合，著力推動學(xué)生個性化的作業(yè)輔導(dǎo).教學(xué)設(shè)計初始，教師在課堂上利用平臺軟件為學(xué)生演示“實數(shù)在數(shù)軸上的定位”實驗，學(xué)生通過拖動滑塊觀察無理數(shù)與有理數(shù)的分布特點.課后，教師在平臺上布置了一個延伸活動：要求學(xué)生在家中登錄平臺，完成四道交互式探究題，例如“通過數(shù)軸可視化界面精確到小數(shù)點后幾位，估計 的范圍”，或“比對 π 與3.14、3.14159等的差值，并記下過程中的發(fā)現(xiàn)”.這些探究題都帶有動態(tài)操作功能，學(xué)生可隨時重置或查看提示，平臺會自動記錄他們的操作次數(shù)與時間.為幫助學(xué)生更好地消化課外探究內(nèi)容，教師在平臺內(nèi)還上傳了簡短的微視頻，強調(diào)實數(shù)概念關(guān)鍵點與常見誤區(qū)，并附加了一些示例數(shù)據(jù)的直觀演示.當(dāng)學(xué)生提交作業(yè)后，系統(tǒng)根據(jù)答題正確率、操作時間與關(guān)鍵過程進行自動評分，并為不同得分段的學(xué)生推送相應(yīng)的復(fù)習(xí)資料或進階題.對于個別出現(xiàn)嚴重偏差的學(xué)生，教師會在后臺監(jiān)測到具體卡點，隨即在班級社群私信或下節(jié)課線下面對面輔導(dǎo)，進行定向答疑.通過平臺的拖拽與交互，他們反復(fù)操作并觀測無理數(shù)與有理數(shù)之間的差距，進而克服了單純背定義的枯燥感.有學(xué)生甚至在課后做了延伸：借助平臺測算了黃金分割點與斐波那契數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)，讓家長也倍感驚喜[3].教師方面，通過平臺后端數(shù)據(jù)可以一目了然地看到大部分學(xué)生在“實數(shù)小數(shù)逼近”那道題上成功率不高，因而有針對性地在后續(xù)課上安排集體討論與再次演示.也正是在這個動態(tài)的線上線下循環(huán)里，個性化輔導(dǎo)得以落到實處，學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗和效果得到同步提升.

3.3引入大數(shù)據(jù)監(jiān)測評估，完善教學(xué)質(zhì)量閉環(huán)

大數(shù)據(jù)監(jiān)測評估可為初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)提供三方面的啟示：其一，通過記錄學(xué)生在平臺上進行數(shù)學(xué)實驗或作業(yè)時的關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)和錯誤類型，發(fā)現(xiàn)他們的思維盲點與解題誤區(qū)；其二，通過聚合班級或年級層面的數(shù)據(jù)，分年級、分知識塊或分實驗?zāi)K進行縱向?qū)Ρ龋瑤椭處煱l(fā)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計上的優(yōu)劣，或進度安排的適宜性；其三，基于學(xué)生的操作與成績變化情況，實時調(diào)整教學(xué)策略，如增加某類題型的示范實驗或減少過度重復(fù)的內(nèi)容.唯有在這樣的數(shù)據(jù)支持下，教師才能形成“診斷問題—改進教學(xué)一再評估”的閉環(huán)，為整個實驗教學(xué)過程保駕護航[4].

例如教師圍繞“不等式與不等式組”專題，通過引入大數(shù)據(jù)監(jiān)測評估工具，完善了對教學(xué)質(zhì)量的閉環(huán)管理.首先，教師事先在信息化平臺里設(shè)置了各類練習(xí)題與實驗操作項目，如“一元一次不等式的解集可視化”“不等式組的數(shù)軸交集演示”等，學(xué)生在課堂及課后都要在平臺完成相應(yīng)的步驟.由于平臺可以跟蹤每位學(xué)生的答題時長、正確率、回退次數(shù)和操作路徑，教師在后臺可隨時查看匯總情況.經(jīng)過一周的練習(xí)后，教師在大數(shù)據(jù)分析界面看到：大部分學(xué)生在“一元一次不等式”部分正確率較高，但在“不等式組求交集”部分出現(xiàn)了大量重復(fù)操作和錯誤標(biāo)記，這表明此環(huán)節(jié)對學(xué)生而言難度更大.洞察到這一問題后，教師在下節(jié)課專門抽出時間，利用可視化工具再次演示了不等式組交集的幾何意義，并讓學(xué)生在白板上模擬數(shù)軸劃線.隨后他設(shè)計了小組競賽活動，讓每組學(xué)生在平臺的操作記錄中比對各自的錯誤分布，對照教師的二次講解進行有針對性地糾錯.

通過這一過程，大部分學(xué)生的答題效率與正確率明顯提升，平臺記錄的嘗試次數(shù)也大幅下降.課后，教師對本單元的教學(xué)情況進行總結(jié)，并將系統(tǒng)生成的班級圖表（正確率、錯誤率、平均耗時等）投影給學(xué)生觀看，讓他們對自身水平與班級整體情況有更直觀地了解，對下一階段的學(xué)習(xí)重點也更加明確.在這種大數(shù)據(jù)監(jiān)測評估的助力下，教師形成了“計劃一執(zhí)行一評估一改進”的閉環(huán)模式：先在備課時明確學(xué)習(xí)目標(biāo)與行為數(shù)據(jù)采集點，再通過課堂與課后作業(yè)收集學(xué)生數(shù)據(jù)，最后利用分析結(jié)果及時修正教學(xué)思路或給予個性化輔導(dǎo).對于數(shù)學(xué)實驗教學(xué)來說，學(xué)生操作過程往往多樣又隱蔽，而大數(shù)據(jù)手段能將其量化與可視化，不僅讓教師少走彎路，也讓每位學(xué)生都能得到更多的關(guān)注與精細化支持[5].

4結(jié)語

信息化教學(xué)平臺在初中數(shù)學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用，為傳統(tǒng)課堂注人了鮮活的數(shù)字化元素與交互體驗.可視化交互能將抽象知識轉(zhuǎn)化為動態(tài)過程，喚起學(xué)生的探索動力與創(chuàng)新思維；線上線下資源的整合進一步豐富了課內(nèi)外教學(xué)內(nèi)容與形式，實現(xiàn)個性化作業(yè)輔導(dǎo)與合作學(xué)習(xí)；大數(shù)據(jù)監(jiān)測評估則讓教師對學(xué)生實驗操作與思維進展實現(xiàn)精確掌握，推進教學(xué)質(zhì)量閉環(huán).縱觀現(xiàn)代教育發(fā)展趨勢，信息化平臺日趨成熟且功能更加多元化，其與數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的深度結(jié)合，不僅能強化學(xué)生對數(shù)學(xué)概念、原理與實踐價值的深刻理解，也為教師教學(xué)改革與個人專業(yè)成長提供廣闊舞臺.

參考文獻：

[1]王兆.初中數(shù)學(xué)信息化教學(xué)中的問題及解決策略[J].基礎(chǔ)教育論壇，2023（7）：35-37.

[2]陳鐵國.借助信息化構(gòu)建初中數(shù)學(xué)課堂的策略研究[J]天天愛科學(xué)（教學(xué)研究），2022（8）：34-36.

[3]申曉東.信息化環(huán)境下初中數(shù)學(xué)函數(shù)教學(xué)的創(chuàng)新策略探究[J].新課程，2022（19）：180—181.

[4]林森，蔡楚楚.智能時代初中數(shù)學(xué)信息化教學(xué)方案[J].課程教育研究， ?2020（42）：41-42

[5]李巖.善用信息技術(shù)，助力學(xué)生發(fā)展——以初中數(shù)學(xué)課堂為例J」.安徽教育科研， 2020（5）：74-75+83