基于交互式一體機的小學數學互動教學研究

王正義

(江蘇省金湖縣實驗小學，江蘇 金湖 211600)

基于交互式一體機的小學數學互動教學研究

王正義

(江蘇省金湖縣實驗小學，江蘇 金湖 211600)

現代信息技術有效地改進了教與學的方式，使學生樂意并投入到現實的、探索性的數學活動中去。本文從概念和理論基礎出發，對探究問題作理論上的界定，并以此為依據對小學數學教學與交互式一體機深度互動的途徑以及基于交互式一體機的小學數學互動教學方法進行探究，闡明注意問題，讓教師站在學生的立場上創生有效互動，真正促進師生共同成長。

交互式一體機；小學數學；課堂教學；深度互動

《義務教育數學課程標準》提出：“把現代信息技術作為學生學習數學和解決問題的有力工具，有效地改進教與學的方式，使學生樂意并有可能投入到現實的、探索性的數學活動中去”[1]。顯然，信息技術對于課堂教學具有不可或缺的作用，但也存在諸多不便與遺憾。在運用“直線型”課件教學階段，教學課件只能按一定程序向下運行，否則就會暫停或重新啟動，課堂上依據教案流程如行云流水、一馬平川，學生沒有獨立思考的時間，缺少動手探索和提出不同見解的機會，根本談不上互動，自主生成與課堂預設經常產生很大出入，極易造成學生的思維惰性；在運用“交互型”課件教學階段，學生圍繞某個特例展開研究，教師根據學生交流情況在課件中逐一尋找“預設”好的答案，盡管教師之前的預設已經相當充分，但課堂上依然會呈現預設之外的想法，此時的“交互”只是形式上的，相對“直線型”階段在一定意義上起到了互動的效果，但實質上很難使學生真正地參與到教學中[2]。

其實，教學并不是教師預先設計好的、一成不變的計劃，也不是學生自發的、隨意的、無目的的活動，而是師生動態的共同學習與共同建構的過程。隨著交互式媒體普遍應用于輔助教學，教師不再為新生成的問題而尷尬，整個課堂教學過程中可以隨時在動畫和視頻上暫停控制與標注，使現有多媒體課件能夠更加靈活自主地應用，彌補了“交互型”課件交互性較差的缺陷，為真正的互動奠定了物質基礎。隨著信息技術的迅猛發展和信息化教學應用的不斷深入，教師如何更好地利用現代信息技術來改變學生的學習方式和自身的教學方法，全面提升學生的數學素養和數學能力顯得尤為重要，下面就交互式一體機環境下小學數學教與學的深度互動進行初步探究。

一、概念界定

(一)交互式一體機

交互式一體機作為一個新型多媒體互動終端，以高清液晶屏為顯示和操作平臺，具備書寫、批注、繪畫、同步交互、多媒體娛樂、網絡會議整合等功能，融合高清顯示、人機交互、多媒體信息處理和網絡傳輸等多項技術，涵蓋投影儀、電子白板、電腦、電視、音響、功放等功能。可以用手指、教鞭、書寫筆等任意不透明的物體進行書寫和觸摸操作，無需專用書寫筆，提高人機之間的體驗感受。配有放大鏡、聚光燈、幕布、關閉屏幕、局部快照、錄制、攝像頭捕捉等多種教學工具，亮度、對比度和圖像的清晰度高，顯示效果好，不傷眼睛，各個位置的學生均能看清，可以滿足各種環境要求，具有很強的適應能力。

(二)互動

“互動”一詞在英文中出現較早。英文是“Interact”，動詞，意即互相作用、互相影響、相制交互感應，形容詞為“Interactive”。“Inter”是拉丁語前綴，意思是“相互的”，“Active”是“積極的，能起作用的，現行的”。兩詞合起來為“Interactive”，即“相互影響和相互作用”的含義[3]。“互”在漢字字義里包含著雙方的意義。從字形上看，“互”好比兩只手握在一起，只有雙方才構成互動，單方不構成互動。互動的概念中還包含“動”，互動必須存在動，而這個“動”存在于雙方，也就是“互”的范疇之內，如果雙方是靜止的則不構成互動。從形式上看，互動的最基本形式，就是雙方之間，一方向另一方發出信號或行動，另一方對此給出相應反饋的過程，這個反饋可以是信號回應，也可以是行動回應，這是最簡單、最基本的一次互動回合。復雜的互動是一方發起后，雙方對對方的信號和行動不斷地給予反饋，產生多個回合的信息或行動的交流過程。互動的雙方可以都是人，也可以是人與教學媒體。

(三)互動教學

葉瀾認為人類的教育活動起源于交往，在一定意義上，教育是人類特殊的交往活動。教學就其本質而言，是交往的過程，是對話的活動，是師生通過對話在交往與溝通活動中共同創造意義的過程。在互動教學的過程中，注重人與環境的交互影響，并通過調節師生關系及其相互作用優化“教學互動”方式，形成和諧的師生互動、生生互動、學習個體與教學媒體的互動，從而產生教學共振，達到提高教學效果的一種教學模式。

(四)基于交互式一體機的小學數學互動教學

基于交互式一體機的小學數學互動教學是指在小學數學課堂教學中，以交互式一體機為媒體，以學生為主體，在人本主義、互動、環境心理學等相關理論和信息、智能、人機交互等技術支持下，充分發揮課堂組成各要素(人、技術、資源、環境和方法等)的作用，以互動為核心，旨在提高課堂主體的主動性、能動性，創造和諧、自由發展的教與學的環境與活動[4]，使信息技術與小學數學課程結構、課程內容、課程資源以及課程實施等融為一體，使之相互滲透、整體協調，讓學生享受智趣數學，力求課堂效益最大化，順利達成課程目標[5]。

二、理論基礎

基于交互式一體機的小學數學互動教學依托眾多理論支持，如行為主義學習理論、傳播學理論、課堂互動理論、情境學習理論等，這些理論指導并支撐著小學數學教學與交互式一體機的深度互動。

(一)行為主義學習理論

行為主義學習理論(又稱“刺激—反應”理論)認為，人類的思維是與外界環境相互作用的結果，即形成“刺激—反應”的聯結。美國心理學家約翰·華生認為人類的行為都是后天習得的，環境決定了一個人的行為模式，查明了環境刺激與行為反應之間的規律性關系，就能根據刺激預知反應，或根據反應推斷刺激，達到預測并控制行為的目的[6]。在交互式一體機環境下，教師通過有意識地創意生成，讓學生在師生互動、生生互動及人機互動中達成更廣泛的教育目標。

(二)傳播學理論

傳播是一種雙向的互動過程，這一過程通過反饋機制循環進行。教師與學生是教育傳播過程的主體，因此要重視教學雙方活動的設計，充分利用反饋信息，加以調整與控制，以達到預期的教學目標。教學是教師通過媒體傳輸教學信息的過程，媒體是教學信息的載體，又是教學信息的來源渠道，媒體與教學互為驅動、相輔相成。

(三)課堂互動理論

課堂互動是把教學活動定位在師生之間不斷進行著的一種生命之間的溝通和交往，教學過程定位在教與學相互交往、相互影響的動態發展。在這個過程中，通過重建新型的師生關系，優化互動方式，形成交互影響，不斷產生思維“共振”，不僅生成更有價值的知識，還生成創新的火花和創造的萌芽，達到提高教育質量，促進學生全面和諧發展之目的。

(四)情境學習理論

情境學習理論認為，學習不僅僅是一個個體性的意義建構的心理過程，更是一個社會性的、實踐性的、以差異資源為中介的參與過程。知識的意義連同學習者自身的意識與角色都是在學習者和學習情境的互動、學習者與學習者之間的互動過程中生成的[7]。學習的本質就是對話，在學習的過程中所經歷的是廣泛的社會協商，而學習的快樂就是走向對話。因此，學習情境的創設就致力于將學習者的身份和角色意識、完整的生活經驗以及認知性任務重新回歸到真實的、融合的交互狀態。

三、小學數學教學與交互式一體機深度互動的途徑

隨著交互式一體機在課堂教學中的廣泛運用，特別是新課程標準的實施，簡單的信息技術與課程整合已不能適應現代的課堂教學。新課程標準指出：教學不再是簡單的知識灌輸、移植，而應是學習主體(學生)和教育主體(教學、環境)交互作用的過程，教學模式將由“人—人”“人—設備”系統轉為“人—環境”系統。它強調學生與教師、環境、設備的交互過程，并使之融合在一起，讓學生成為自主知識的習得者。交互式一體機通過任意不透明物體進行書寫或觸摸操作，完成與設備的交互，有效解決了“多媒體演示”和“師生交互、人與設備交互”之間的矛盾[8]，凸顯深度互動，實現著現代信息技術與教育教學的融合。

(一)影音圖文，擴大有效課堂信息量

現代信息社會，要求課堂把更多的信息量傳遞給學生。運用交互式一體機的數學課可以把文本、圖像、聲音、色彩和動畫有機地結合在一起，進行數據處理、編輯、存儲、播放演示，由單向“灌輸”轉為雙向的“互動”，讓師生樂浸大信息量、大課堂容量中，積極展開思想與情感的交流，形成一種動態的、生動的、發展的、富有個性化的創造過程，彼此融合成一個學習共同體。

如教學《圖形的旋轉》，通過播放《小熊過旋轉門》動畫片引入并揭題，小熊總也出不去的“旋轉門”，同學們在一片笑聲中共同回憶、找尋生活中的“旋轉”。電風扇轉動的葉片、汽車的方向盤、游樂園里有旋轉的游戲、最大的直升機參與抗震救災、常州恐龍園里寶貝團團轉和穿梭時空兩個游樂項目、人體單手支撐旋轉360度、收費站的轉桿等大量的學生和教師“經驗”信息通過一體機迅速地直觀展示出來，再通過去偽存真只留下“轉桿”在運動，用Flash動畫給出轉桿的打開和關閉，以“表象”層面的直觀展示給學生第二次“經驗”的沖擊，學生嘗試用標準的旋轉三要素“定點、方向與角度”的表達方式，第一次建立“屬于我自己”的建構傾向，這樣解決了因空間限制造成的教學難點，節省了教學時間，增加了教學容量，大大拓寬了教學的廣度和深度。

(二)視聽融合，激發智趣數學學習欲

興趣是最好的老師。交互式一體機具有放大鏡、聚光燈、幕布、關閉屏幕、局部快照、錄制、攝像頭捕捉、擦除、資源庫存儲、互聯網連接等多種應用技巧，提供圖、文、聲、像信息，實現圖文并茂、動靜相兼、聲情融會、視聽逼真的表現效果，可以設計出各種形式的教學活動，便于演示教學材料的動態和細節，有必要時可以回放和重現操作過程和細節，這樣能提高學生的注意力，激發學生的學習興趣，活躍課堂氣氛。

在教學《怎樣滾得遠》時，課前交流龜兔賽跑的故事，(談話導入)兔子輸給了烏龜后很不服氣，向烏龜發出了挑戰，播放《新烏龜賽跑》動畫片，烏龜縮進龜殼，快速向山坡下“滾動”。利用交互式一體機的隨時可暫停的特性，緊張而有懸念的比賽在同學們的一次次猜想中進行。利用一體機的無限可回放性，教師可以在學生嘗試解釋烏龜勝利的原因時，讓學生觀察當時的比賽場地等因素。接著讓學生感受生活中的滾動現象，動態演示生活中的場景(林場運木頭、從車上卸油桶)，猜一猜油桶滾得遠近可能與什么有關呢？在學生猜想后及時抽象出斜坡、木板與地面所成的角度并揭示課題，通過視聽融合彌補了許多學生生活中沒有看過從斜面上向下滾物體的經驗，較好地將生活與數學聯系起來。

(三)拖曳遮罩，滿足互動教學需求度

交互式一體機不但可以隨時隨地在原有課件上圈畫、寫字和批注，還可以像在傳統黑板上那樣勾畫，對書寫內容執行拖曳、放大、旋轉、擦除、遮罩等操作。當“黑板”寫滿后只需新建另一個“黑板”即可，節省了大量的擦黑板的時間，也免受粉塵之苦，真正達到“隨心所欲”的效果。交互式一體機不僅方便快捷而且可以克服傳統黑板“一擦即沒”的缺陷，能夠實時記錄、保存教學全過程，隨需儲存，教師可以隨時調用存儲的課堂教學資料，充分滿足互動教學的需求，讓教師和學生在課堂教學中實現積極的互動。

如教師可以利用畫圖工具及圖庫輕松地畫出規范的長方形、三角形、圓等幾何圖形并可進行調整、拖曳、復制、組合等操作，得到教學需要的圖形。在教學《三角形內角和》時，教師運用照相功能對三角形的三個內角分別照相獲取和三角形三個內角度數相同的三個角，然后旋轉和移動這三個角的位置，使這三個角頂點重合，并且將這三個角排列于同一條直線上，揭示出三角形內角和為180度這一規律，既形象直觀又方便快捷，避免了傳統折紙法可能出現的誤差。

(四)化靜為動，突破抽象數學重難點

教學重點或難點是學生每課路上的“攔路虎”，其解決與否直接影響到課堂學習的效果。教師在課堂教學過程中，要善于把握每課不同的重難點并巧妙地運用互動教學手段，變抽象為直觀，化難為易，化靜為動，使學生在學習過程中，領悟快、理解透、記得牢。注意善于把傳統教學手段與交互式一體機有機結合在一起解決重難點，這樣會收到事半功倍的效果。

如教學《認識鐘表》一課，要求學生觀察完實物鐘后，具體說說鐘面上有什么。教師不需要什么素材，只需要借助交互白板軟件中的一些基本作圖功能就可以根據學生的回答及時生成一個鐘面(先畫一個圓，涂色，標上大小刻度單位，再手寫識別生成12個數字，然后畫出時針和分針)，對時針即時進行旋轉，生成某個具體的時刻讓學生認知，這樣，將抽象的知識轉化為直觀的再現，學生在動態演示中輕而易舉地掌握新知。

四、基于交互式一體機的小學數學互動教學

《國家中長期教育和改革規劃綱要(2010-2020年)》指出：“教師在教學過程中應與學生積極互動，尊重學生的人格，關注個體差異，滿足不同學生的學習需要；大力推進信息技術在教學過程中的應用……逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革。”時代呼喚高效率的課堂互動生成，交互式一體機從根本上解決了以往教學模式中存在的問題和不足，真正實現了教與學的互動，大大提高了學生的注意力、理解力和動手操作能力，激發了學生的興趣，充分調動學生積極參與教學活動過程，在自主探究、思維碰撞中煥發出課堂的精彩。

(一)廣泛實踐，展示學生思維過程

課堂的精彩是學生思維火花碰撞煥發出來的精彩。數學教學強調情境與協作，重視直觀和操作，倡導學生學習的主動性。教師要將一體機所帶有的交互功能有意識融入自己的教學設計理念中，把自主設計的白板資源和已有資源進行有機整合并融入課堂教學，促使大量的學生或教師“經驗”通過一體機展示，積聚強烈的、直觀的、不可忽視的力量，讓學生在廣泛實踐中展示思維過程、獲取知識技能。

如教學《認識圖形》，利用小棒擺圖形的環節中，教師可設計讓學生在一體機上利用拖拉旋轉功能進行擺圖活動，讓學生清晰、便捷地展示自己的探究結果。教師及時引導學生思考：為什么沒人擺成圓呢？誰來試試？接下來安排學生直接在一體機上動手去探究其中的秘密。這樣使學生更深刻地體會到正方形、長方形和圓之間的聯系和區別。教學中還設計讓學生在方格圖中畫正方形、長方形，教師隨時從圖庫中調出方格圖，學生根據自己的想法，在教師的指導下，利用一體機直接試著畫圖，完成后通過回放功能，讓學生回顧是如何畫圖的，好在什么地方，不好在什么地方，進一步加深印象，在頭腦中形成表象。由于學生的認識不同，可能畫出的圖形大小也不同，而這一結果將會在一體機上全部顯示或保存下來，教師就可以組織學生對自己的認識進行分析、比較、評價，在相互交流中，又一次提升對圖形本質特征的認識，并將學生的思維過程和認識過程鮮活地展現出來。

(二)及時調整，適應學生思維順序

實施教學方案，是把“預設”轉化為實際的教學活動，在這個過程中，師生雙方的互動往往會“生成”一些新的教學資源，這就需要教師能夠及時把握，因勢利導，適時調整預案，使教學活動收到更好的效果[9]。要想把課堂的思考真正還給學生，就需要教師在課堂上尊重學生的思維順序，按照學生的認知需要及時調整預設，使靜態“預設”讓位動態“生成”，促成學生思維泉涌而出、靈動彰顯。

教學《用數對確定位置》時，學生初步學習了用數對表示第幾列、第幾行來確定位置后，為進一步強化用數對確定位置的方法，教師可出示《千字文》(部分)，讓學生自由地朗讀，找到不認識的字用數對表示出來，師生交流字的讀音，教師還通過數對和學生一起辨明個別多音字或易混淆字的讀音，讓學生在聲情并茂的朗讀中感悟中華經典的魅力及時鞏固數對知識。接著師生做游戲(說數對找漢字、讀漢字說數對)，傳統的教學設備和手段很難達到課堂上百花齊放的效果，而用交互式一體機就可以按照學生的思維在屏幕上隨時展示出來，無論是說數對找漢字還是讀漢字說數對都可以說哪點哪，隨機出現相關內容，這樣既增強了學生學習的積極性，又彰顯了數學方法的多樣性，讓學生在新奇有趣的互動中順利掌握知識，充分體現了一體機的隨機性和交互性。

(三)自主發揮，引領學生掌控課堂

課堂教學是一個動態的不斷發展和推進的過程，它追求的是師生在課堂中精彩的互動過程[10]。正如葉瀾所說：“課堂，應該是向未知方向挺進的旅程，隨時都有可能發現意外的通道和美麗的風景，而不是一切都必須遵循固定的路線而沒有激情的行程”。在這樣的課堂上，隨著教學活動的展開，師生思維的不斷碰撞，教師要在領悟教材意圖、把握主要環節的基礎上對學生大膽放權，讓學生掌控課堂，激發學生的探究欲望，用智慧激蕩智慧，用精彩點燃精彩。

六年級下冊《確定位置》中的例題“一艘輪船向正北方向航行，你能說出燈塔1和燈塔2分別在輪船的什么方向嗎？”，教材選擇輪船在行進中觀測燈塔的位置是有用意的。當我們在第一次觀測后，輪船還是要前進的，可以利用一體機的拖動功能結合教材的編寫意圖，讓學生沿著由南至北的方向自由地將輪船拖到某個位置，并進行討論交流，觀測點發生變化，那么燈塔的位置又該如何描述呢？這樣，讓學生自主發揮、自主掌控，學生真正成了課堂的主人，學生的主體作用和教師的主導作用得以充分發揮，既調動了學生學習的積極性，又提高了課堂效率。

(四)調動感官，鼓勵學生體驗生成

夸美紐斯曾說一切知識都是從感官開始的。多種感官同時感知的學習效果，要優于單感官感知的學習效果。交互式一體機是聲、光、電、圖等的有機統一，其特有的功能可以巧妙地將學生的認知活動和情感活動結合起來，刺激學生的多種感官，創設各種教學情境，延長學生的注意力[11]，喚起學生的情感互動，激發學生的創造潛能，使學生在輕松、愉悅的狀態下漸入學習的最佳狀態。

交互式一體機的庫存功能為教師提供了常用的背景庫、注釋庫、鏈接庫等，教師可以將生動的圖片直接從背景庫里拖出，為學生創設出生動形象的情境。如教學一年級《認識加法》，教師可利用交互式一體機設計情境，先呈現三個小朋友澆花的情境圖，再從圖庫里拖進兩個小朋友也去澆花，接著提問，這時一共有多少個小朋友在澆花？這樣設計突破了以往一起呈現主題圖教學，極大地提高了學生的注意力，調動學生的參與熱情。再如，學習了平行四邊形面積后，“把長方形拉成平行四邊形和把平行四邊形拉成長方形，面積和周長各發生了怎樣的變化？”這兩道題有的學生在理解上存在一定難度，可以讓學生運用作圖功能在屏幕上拖一拖、拉一拉，實際操作一下，同時運用一體機中的“尺”測量一下以方便做出判斷。這樣，在多種感官共同作用下，學生能順利地生成認知。

五、基于交互式一體機的小學數學互動教學要注意問題

在小學數學課堂教學中實施有效互動，要給學生多創造一些“互動”的時間和空間，在師生互動、生生互動、人機互動中，激活學生的靈性，激發學生的潛能，引導學生“互動”出創新欲望，“互動”出創新精神，“互動”出創新方法，這樣才能實現課堂教學的優質高效。

(一)全面了解掌握交互功能

交互式一體機環境下課堂教學成功與否歸根結底取決于教師的精心設計和互動實踐，取決于課堂教學中師生的積極活動與廣泛協作。因此，教師要加強學科素養以及信息技術素養能力的培養和專業發展，在全面了解掌握交互式一體機功能的基礎上，充分發掘蘊涵其中的教學策略，將新交互平臺融入日常課堂教學中，促使信息技術與數學課程的充分融合。

(二)交互操作盡量簡單易行

設計交互式問題的目的是促進學習，如果對學習者的交互技能要求過高，則會增加學習者的負擔，不但不會真正促進學習，甚至會干擾學習[12]。因此，在互動操作環節，要盡量把操作的難度降到最低，最好是學生一看便會操作，以減輕學生的認知負擔，真正使互動操作簡單、快捷、易行。

(三)避免為顯示功能而教學

課堂教學中使用交互式一體機要注意有效、助學原則，不能為了顯示自己使用一體機的水平，就把渾身解數都用上，其實有的地方有的功能能不用就不用，不必為用而用，要根據具體教學需要靈活選擇各種方法與手段，讓傳統媒體與現代媒體相輔相成，避免師生成為一體機的奴隸。

(四)依賴演示替代學生思維

交互式一體機具有很強的功能，可以激發學習興趣，提高教學效率，但是一體機不是萬能的，不要把技術上所有的難題都拋給它，更不要期待一體機能解決所有問題。因為機器不等同于大腦，操作不可替代思維，一體機只有人來使用才能顯出價值，課堂上只有在教師的精心創設和師生的恰當使用中方能凸顯一體機的強大。

六、結束語

交互式一體機猶如開啟互動課堂的金鑰匙，在輕松便捷中順利實現互動理想。教育活動過程因互動而創生，師生的主動性和創造力的發展也只有在教育過程的積極互動中才能實現。但互動不是教育本身的目的，也不是活動的結果，我們應該清醒地認識到交互式一體機的所有潛在互動功能都必須在教師創意下才能實現，只有站在學生的立場上，有效互動，才能真正促進師生共同成長。

[1][9]中華人民共和國教育部.義務教育數學課程標準(2011年版)[M].北京:北京師范大學出版社,2012.

[2][11]丁永真.新技術演繹課堂新革命[M].天津:天津人民出版社,2012.

[3]陳衛東,葉新東,秦嘉悅,張際平.未來課堂——高互動學習空間[J].中國電化教育,2011,(8):6-13.

[4]陳衛東,張際平.未來課堂的定位與特性研究[J].電化教育研究,2010,(7):23-28.

[5]王正義.基于智趣數學的信息技術課堂應用研究[J].中國電化教育,2014,(12):121-124.

[6][7]胡慶芳.學科科學發展的歷史軌跡概論[J].當代教育論壇,2006,(1):27-29.

[8]曹鐵軍.基于信息技術的現代課堂教學探索[J].江蘇教育,2014,(35):38-40.

[10]朱素琴.動態生成——讓數學課堂呈現精彩[J].小學科學,2014,(24):59.

[12]張永忠,曾美霞.在線學習資源中的交互式問題設計[J].中國電化教育,2011,(8):87-91.

王正義：本科，中小學高級教師，研究方向為數學教育(jhwzy306@126.com)。

2015年3月31日

責任編輯：趙興龍

Research on Interactive Teaching of Primary Mathematics Employing Interactive AIO in Classroom

Wang Zhengyi
(Jinhu Experimental Primary School,Jinhu Jiangsu 211600)

Modern information technology has effectively improved the approach of teaching and learning,students are more willing to get involved into practical and exploratory pedagogical practices.This paper theoretically de fi nes the research question based on related concepts and theory,and then by referring to teaching cases makes further exploration on in-depth communicative channels between teaching of primary mathematics and interactive AIO as well as on pedagogical methods of primary mathematics employing this interactive AIO.Additionally,the paper clari fi es points worth noting,creating effective interaction by placing teachers on the position of students,which really promotes common progress of teachers and students.

Interactive AIO; Primary Mathematics; Classroom Teaching; In-depth Interaction

G434

A

1006—9860(2015)08—0117—06