信息技術融入初中數學作業設計的實踐研究

秦澤舟

摘 要：“雙減”背景下師生面臨重大挑戰，數學教學需要提質增效，減少機械重復的作業量，針對各個層次設計多樣化作業，特別是實踐性作業的設計要求更高，融入信息技術增加實踐性作業的有效性.同時，2022版數學學科新課程標準對綜合實踐和信息技術應用也提出新的要求，因此將信息技術融入初中數學作業設計來提高學生數學學科核心素養意義非凡.

關鍵詞：雙減;作業設計;信息技術

1 作業設計研究背景

1.1 “雙減”政策背景

“雙減”政策背景下，“減量、提質、增效”的作業設計是當前初中數學老師必須面對的課題，借助信息技術提升工程2.0的開展，探索如何將信息技術融入初中數學實踐性作業設計，減輕義務教育階段過重作業負擔，探究作業設計策略，優化作業布置，減少作業總量，提高作業質量，提升教育實效.

1.2 信息技術融合背景

信息技術融入初中數學實踐性作業設計主要是師生在智慧課堂信息技術體系內高效完成實踐性作業，當前我校智慧課堂使用率不高，大部分老師僅僅利用智慧課堂系統同步課件，AI技術應用、系統內資料查閱、規律探索、畫圖、數學實驗、概率統計操作等等運用很少，甚至被忽略.信息技術背景下教師探索這一類作業設計，既能提高師生參與教學活動的頻率，提升學生數學素養，提高教學質量，又能培養學生的信息素養.

1.3 國際背景

歐美發達國家探索信息技術與作業設計的深度融合.德國中小學生數學作業“簡單”聞名于世的原因是作業設計信息化，建立數學實驗室，精心選擇典型的實際問題，重點培養學生動手能力和自主探索實踐能力；美國早在新世紀初就提出“21世紀的模式”（借助信息技術為學習者提供有趣的個性化學習體驗）；以及文化背景與我國比較類似的日本、韓國、新加坡等國家早已實現發達的教育信息化，數學實踐性作業設計借助信息化建立數學模型解決實際問題，培養學生實際動手操作能力，進而提升學生數學素養.

1.4 新課程標準背景

初中數學實踐性作業是對新課程標準中“綜合與實踐”內容的補充.初中數學實踐性作業以問題解決為導向，以學生的主動參與、實踐操作、積極探究為主要形式，以促進學生體驗生活、培養能力、全面發展為目的的一種新型作業.它既是課內作業的補充，又是課外作業的重要組成部分，具備了趣味性、活動性、探究性、綜合性、開發性的特征.

1.5 現實背景

針對學校師生數學實踐性作業實施情況調查研究后發現：在中考學業壓力下，作業重點都放在普通書面作業上，而忽略了數學實踐性作業，偶有相關作業布置也是為了公開課的需要，流于形式.教材中綜合與實踐內容需要被重視，數學實踐性作業亟待開發，探索不同類型的實踐性作業設計案例意義重大.

2 作業設計研究的意義

2.1 提升學生學習數學的興趣

通過將信息技術應用于數學實踐性作業設計中，可以提供更多樣化、趣味性的學習方式，激發學生的學習興趣，提高他們對數學學習的積極性.

2.2 培養學生的信息素養和創新能力

信息技術的應用可以幫助學生獲取、整理、分析和應用大量的數學信息，培養他們的信息素養和信息處理能力.同時，通過信息技術的創新應用，可以培養學生的創新思維和解決問題的能力.

2.3 推動數學教育的變革和創新

信息技術的應用可以促進數學教育的變革和創新，推動教學方法的多樣化和個性化發展.通過信息技術的融入，可以開展在線學習、遠程教學、個性化學習等新型教學模式，提高教學效果.

2.4 減少城鄉數學教育的差距

城鄉結合部和農村學校，無論在師資、生源、還是硬件配套方面都有差別，但是隨著社會發展，學校硬件逐步得到改善，計算機等電子設備已經走向千家萬戶，因此信息技術融入數學實踐作業設計的探索更有意義.

3 作業設計研究的理論基礎

3.1 數學課程教學理論

借助信息技術精心設計的初中數學實踐性作業符合新課標（2022版）對“綜合與實踐”提出的內容要求和學業要求.新課標（2022版）提出采用項目式學習的方式，以問題解決為導向，整合數學與其他學科的知識和思想方法，讓學生從數學的角度觀察與分析、思考與表達、解決與嘗試社會生活以及科學技術中遇到的現實問題，感受數學與科學技術、經濟、金融、地理、藝術等學科領域的融合，積累數學活動經驗，體會數學的科學價值，提高發現與提出問題、分析與解決問題的能力，發展應用意識、創新意識并提高實踐能力.

3.2 生長數學教學理論

學習是引導學生從原有經驗出發，建構起新的經驗.在建構主義教學模式下，教師應該借助信息技術設計開發實踐性數學作業，引導學生獨立自主操作.實踐性作業設計強調學習過程應以學生為中心，注重互動的學習方式，師生是建構知識過程的合作者.

3.3 全面發展理論

全面發展即人的全面發展，指人的體力和智力的充分發展，又指人在德智體美各方面和諧的發展.數學實踐性作業設計注重學科融合全面發展.

4 研究案例

4.1 滬科版26.3《用頻率估計概率》課例

教材分析：本節課內容《用頻率估計概率》是前面一節課《等可能情形下的概率計算》的延續，根據知識建構理論和科學發展的一般路徑，本節課是對隨機事件概率計算公式的驗證.

教學目標：

1. 學會借助信息技術進行大量重復試驗.

2. 理解隨機事件通過大量重復試驗時頻率趨于穩定這一規律.

3. 結合試驗過程掌握如何用頻率估計概率.

教學重點：

1. 借助Excel表格模擬進行大量重復拋擲硬幣試驗，探究頻率趨于穩定的規律.

2. 用隨機事件的頻率估計概率.

教學難點：運用頻率估計概率解決實際問題.

教具準備：50個一元硬幣；機房電腦安裝WPS軟件；課件.

教學過程：

問題一：重復拋擲一枚質地均勻的硬幣，會出現哪些情況呢？

意圖：讓學生在上節課的學習基礎上提前思考本節課的學習內容，初步體會隨機事件概念，做到先學后教.

活動1：請大家拿到硬幣后進行重復拋擲試驗并完成表格內容的填寫.

意圖：引導學生通過試驗來驗證拋擲硬幣發生的可能性情況，親身經歷試驗的全過程，獲得直觀經驗，進一步培養學生的隨機觀念.

問題二：大家觀察拋擲硬幣的兩種情況有什么特點？

意圖：引導學生觀察特殊數據，特別是“正反”數據的差距較大時能夠感受試驗次數少的時候波動較大，這與之前的猜測相矛盾.同時讓學生感受做好試驗的不容易，通過學生的小組合作，發現并總結試驗過程中的注意事項.讓學生在“做”的過程和“思考”的過程中逐步積累數學活動經驗.

活動2：展示歷史上一些數學家的試驗數據.

意圖：通過展示數學家們做試驗的經歷和數據，使學生體會做學問需要認真和嚴謹的態度，體會大量重復試驗的必要性.

活動3：Excel表格做了多次實驗，得到6組數據：

意圖：因為拋擲硬幣的試驗出現“正面朝上”或者“反面朝上”的結果的隨機性，需要大量試驗才能接近真實結果.借助excel表格做拋擲硬幣模擬試驗，確保試驗環境一致性，既省時又省力！

教師：分析得很全面.借助信息技術做試驗很方便很直觀，下面我們就用6組數據制作折線圖，請大家觀察思考，會有什么發現？

意圖：學生自主操作Excel表格完成折線統計圖的繪制，直觀感受重復試驗頻率趨于穩定的特點.

活動4：請大家完成拋擲圖釘試驗作業，探究釘帽著地和釘尖著地的可能性，并完成數據整理和折線圖的繪制.（借助幾何畫板、Excel表格軟件完成實驗）

意圖：信息技術融入實踐性作業設計，實現跨學科融合，提升教學效率，增加學生學習數學的興趣，培養學生數學素養.

本節課教學過程中借助信息技術解決了《用頻率估計概率》中內容抽象和需要大量重復試驗的問題.通過Excel表格統計數據并且繪制折線圖，將抽象的數據直觀展現，有助于師生的教和學.同時可以借助Excel表格或者幾何畫板制作拋擲硬幣試驗模擬器，便于大量重復試驗，減少人工實驗過程中的人為因素影響實驗結果.在完成數學實驗實踐作業的同時，實現數學與信息技術跨學科的融合，鼓勵學生利用互聯網資源自主學習和探索數學知識.這樣的實踐作業可以培養學生的信息獲取和利用能力，同時擴展他們的數學知識領域.

4.2 數學教學中能夠借助信息技術提高效果的其他內容

滬科版初中數學教材中筆者借助信息技術還嘗試了《二次函數圖形性質》《平移》《投影與三視圖》《測量頂部不可到達建筑物體的高度》《測量旗桿的高度》《多邊形的鑲嵌》等課例，另外嘗試借助學科網、菁優網等平臺運用大數據進行作業設計，提高數學作業效率.

總而言之，將信息技術融入初中數學實踐作業設計是提高教學效果和學生學習興趣的有效手段.教師可以通過提供在線學習資源、設計互動題目、推廣互動式學習平臺和鼓勵學生自主學習等策略，幫助學生更好地理解和掌握數學知識.然而，在實際應用過程中，教師需要根據學生的實際情況和學校的教育資源，靈活選擇和應用信息技術，使其更好地服務于數學教學.

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