基于智慧課堂的小學數學文化融入路徑研究

李雪瑩 陳淑清

數學源于物質世界，既是一種文化現象，也是學習和研究現代科學技術必不可少的基本工具，與人類生活和社會發展緊密聯系。《義務教育數學課程標準（2022年版）》在承認數學課程科學價值的基礎上強調其文化價值，指出“數學承載著思想和文化，是人類文明的重要組成部分”。[1]數學文化的教育價值正日益凸顯，但在傳統課堂教學中，數學文化教育理念和目標仍未得到有效落實。如何通過信息技術賦能，將數學文化融入課堂教學，讓學生在學習過程中體驗數學文化，讓數學真正發揮文化教育功能，是新一輪課程改革提出的新問題。本研究旨在探索小學數學文化融入路徑，為后續相關研究提供參考和借鑒。

一、數學文化融入小學數學課堂的必要性

（一）信息社會的迅速發展需要數學文化

當今社會已全面進入信息化時代，新一輪的科技革命正在深入發展，大數據分析和人工智能等數字化信息技術的興起對教育提出新的要求和挑戰，智慧教育作為促進教育現代化、實現教育轉型的重要載體和方向，有著不可忽視的作用。數學作為一門基礎學科，其科學價值和應用價值已逐漸凸顯，其語言、工具和技術滲透到現代科學技術的方方面面，但其人文價值和美學價值仍然沒有得到充分體現。[2]在信息迅速傳播的時代，數學文化的融入不僅可以拓寬學生的文化視野，還可以傳承優秀的傳統文化，增強學生的民族文化自信，培養學生的愛國主義精神，養成積極樂觀的學習態度。為更好地適應信息社會的迅速發展，進一步提高公民的數學核心素養，應充分發揮信息技術的優勢，用智慧教育助力基礎教育，將數學文化融入智慧課堂。

（二）基礎教育的深化改革需要數學文化

2001年，教育部在《基礎教育課程改革綱要（試行）》中明確指出：“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合?！盵3]2010年，《教育部關于深化基礎教育課程改革進一步推進素質教育的意見》明確了深化基礎教育改革的主要任務之一是大力推進教學改革，積極推進現代信息技術在教學中的科學應用。2014 年，《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》（以下簡稱《意見》）指出，隨著信息技術的發展，課程改革面臨著新挑戰，各種思想文化的碰撞給學生的成長環境帶來了一定的影響。[4]《意見》強調要準確把握課程改革的總體要求，大力弘揚中華優秀傳統文化，培養學生扎實的科學文化素質，努力使學生具有文化底蘊。隨著基礎教育的深化改革，信息技術與教育教學不斷融合，數學文化的融入成為提高學生的數學核心素養、培養新世紀創新人才、推動基礎教育深化改革的重要途徑之一。

（三）課程標準的有效落實需要數學文化

《義務教育數學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱“新課標”）強調將數學文化融入義務教育。課程內容的選擇要“關注數學學科發展前沿與數學文化，繼承和弘揚中華優秀傳統文化”；試題命制中要“關注情境真實性，適當引入數學文化”；教材編寫“要介紹數學文化，反映數學在自然與社會中的應用，展現數學發展史中偉大的數學家”?！靶抡n標”還建議教師既要了解數學知識的產生與來源，也要關注數學概念的現實背景，還要注重創設真實情境，選擇體現中國數學家貢獻的素材，同時，教師要提高自身的數學文化素養。“新課標”強調數學文化融入教學，為數學文化轉變為“教學形態”而努力。但是在傳統課堂教學中，數學文化的融入仍然存在一定的限制，智慧課堂作為新型動態生成的課堂，在一定程度上為數學文化融入教學提供了便利。

二、智慧環境下小學數學文化融入教學的優勢

（一）高效獲取和智能推送數學文化類資源

智慧課堂在一定意義上已經將傳統課堂的“教材”升級為“學材”+“習材”，[5]教師可利用龐大的網絡資源庫，智能、全面地搜集數學文化類資源。教師可以在智慧教育平臺創立教學標簽，快速選擇不同類型的數學文化內容，節省備課時間，方便教師將重心轉移到學情分析和教學過程設計。獲取數學文化類資源后，根據教學內容和學生認知發展規律整理數學文化條目，通過教師端將學習資源智能推送給學生，滿足不同學生的學習需要，激發其學習興趣。教師還可以指導學生利用網絡學習空間自主搜索與教學內容相關的數學文化類資源，增強其搜集和整理信息能力的同時，讓他們通過主動學習了解數學的發展史，感受數學之美，領略數學魅力。

（二）富有趣味和生動活潑的數學文化課堂

數學智慧課堂可讓學生的感受和體驗情境化，教師利用信息技術創設真實的問題情境和任務情境，激發學生的探究欲望。[6]智慧課堂可將復雜的數學知識以趣味化的形式呈現，讓學生能夠主動參與到學習中來，并提供更多功能，如游戲設計、動畫制作、視頻剪輯等。教師可以充分發揮智慧教育平臺的優勢，設計與教學內容相關的數學游戲活動，利用學生喜歡游戲的心理，引導其積極參與學習活動、主動思考數學問題，使沉悶的傳統課堂變得生動活潑。通過生動形象的動畫或視頻將抽象的數學知識直觀化，以便學生更好地理解數學的概念、符號、規律和邏輯關系，使枯燥乏味的數學學習變得生動有趣，提高學生的學習興趣。

（三）客觀評價和智能分析數學文化的融入過程

客觀評價和智能分析是指在教學過程中全方位、全過程采集教學數據，包括情感因素、心理傾向、實踐能力等非結構化數據，通過數據分析或計算，建立客觀、公正的評價標準和評價模型。[7]在智慧教室，通過攝像頭、智能穿戴設備、錄像機等智能工具，將完整的教學活動上傳云端，實時呈現課堂教學。通過大數據挖掘和多模態數據分析等云端活動，客觀評價和智能分析在數學文化融入過程中教師的教學行為和學生的學習行為，以便教師及時安排和調整后續的教學過程。同時，教師端可呈現學生的整體學習情況，包括觀看微課的時長、學習歷史記錄、作業完成情況及自主搜索話題頻率，通過這些實際情況，及時優化教學，提高課堂教學質量。教師還可與其他教育者研究和分析保存在云端的教學視頻，對數學文化的融入過程進行深入溝通，推動數學文化自然、科學地融入小學數學教學。

三、基于智慧課堂的小學數學文化融入路徑

（一）課前——基于智慧工具的數學文化融入教學設計

1. 組織與整合數學文化資源。教師應充分利用智慧工具構建靈活的教學空間，重塑設計者身份，促進對教學資源的組織與整合。[8]教師根據課程標準和教學大綱進行備課，深入挖掘書中的文化和其中蘊含的數學精神、數學思想、數學邏輯，將其靈活融入教學設計。同時，教師還要脫離教科書，充分利用智慧工具，篩選符合學生身心發展特點的國內外數學文化資源，并將其進行組織與整合。例如，“圖形的運動——軸對稱”一課中，教師要明確教學重難點及新舊知識點的聯系，細化知識體系。依據教學目標和教學內容，有目的地篩選數學文化類資源——民間剪紙藝術、傳統戲劇中的臉譜、民間傳統紡織印染手工藝蠟染、埃菲爾鐵塔、各國國旗等，將資源進行有機整合，使數學文化的呈現綜合化。在此過程中，教師要注意數量適宜、內容合理、方法科學，避免資源堆砌，偏離教學目標。

2.制作與推送數學文化微課。微課制作過程中，教師要根據學科特點和課程類型融入適當的數學文化，不僅要生活化和趣味化，還要緊密貼合教學內容，突出教學重點，去除繁冗。[9]教師通過智慧工具將微課推送給學生，并及時查看教師端后臺數據，進行學情分析，有針對性地進行教學設計和學案撰寫。微課有利于激發學生的好奇心和興趣，吸引并保持他們的注意力，提高其自主預習的效果。例如，“圖形的運動——軸對稱”一課中，錄制微課的主要目的是讓學生保持好奇心，進行課前預習，預留疑問。教師可在微課中添加蠟染過程的內容，吸引學生注意力，并通過智慧工具發布微課和學習任務，預留學習問題，讓學生觀看微課尋找答案。教師通過后臺數據對學生觀看微課的時長、答題情況及其他學習數據進行分析，根據他們的實際需求有針對性地調整教學設計，節省教師“教”的時間，增加學生“學”的時間。

（二）課中——基于數據分析的數學文化融入教學實施

1. 創設數學文化問題情境。創設真實的問題情境或任務情境，引發學生思考，促使學生進行探究學習，進而主動學習。教師基于教學目標創設的數學文化問題情境，在一定程度上可解決傳統課堂過于復雜和枯燥的問題。例如，在“圖形的運動——軸對稱”的課前導入向學生展示剪紙過程，讓學生仔細觀察，合作探究，對教學問題展開深入的互動交流。教師可向學生介紹剪紙的歷史和價值，關注每組的探究進程，及時給予幫助。通過探究學習和合作學習，學生不僅可以更好地理解軸對稱圖形的定義和性質，還可培養學生的合作意識，發展其創造思維，初步培養學生的幾何直觀。

2. 分析數學文化融入情況。智慧課堂中，教師可對數學文化的內容、類型、融入形式、融入時機等進行可視化分析。教師通過實時呈現的教學數據，及時了解數學文化融入過程中學生注意力是否集中、是否積極參與互動及課堂氛圍是否活躍，進而充分發揮教學機智，及時調整教學行為。例如，在“圖形的運動——軸對稱”一課中，教師選擇數學家的故事、數學發展史、數學的生活應用、數學文化的學科應用等內容，以習題、游戲、數學日記等形式進行融入。教師根據實時呈現的數據，會發現在以習題和日記的形式呈現數學發展史或數學文化時，學生注意力的平均集中時長有所下降。因此，教師要減少數學史、習題、小論文的融入，增加其他能吸引并保持學生注意力的內容。

3.布置數學文化測驗習題。教師引導學生探究新知后，以數學文化相關習題和活動的形式進行隨堂測驗，通過智慧教育平臺對其進行動態伴隨式評價。隨堂測驗可實現即時上傳、即時評價的效果，促進學生進行知識建構。例如，教師可將漢字或英文字母融入測驗習題，讓學生區分哪些漢字或英文字母是軸對稱圖形，鞏固和加深教學重點的同時解決教學難點，促進學科應用。根據隨堂檢驗的結果調整課后作業的布置，讓學生在家長的陪伴下觀察生活，拍下身邊的軸對稱圖形，上傳網絡學習平臺。

（三）課后——基于智慧環境的數學文化融入鞏固提升

1.追蹤與反思教學行為。教師觀看教學錄像，結合數據化表征結果，及時追蹤教學行為，反思教學過程，還要通過智慧教育平臺和智能資源數據庫及時與其他優秀教師溝通交流、互評教學，總結反思數學文化的內容類型是否單一、與教學內容或教學知識的聯系是否密切、融入間隔時間是否過長或過短等，根據精準的評價和分析及時調整教學。例如，在“圖形的運動——軸對稱”一課，教師深刻反思組織剪紙探究活動時，肢體表達是否生硬，語言是否簡潔明了；在探究過程中，數學文化的融入是否形式化，是否指導學生對數學邏輯、數學精神等方面深入思考。通過對教學行為的全面記錄和反思，取長補短，提高數學文化融入質量。

2. 分解和優化教學情境。教學環境間接影響教學效果，良好的教學環境是成功教學的關鍵要素之一。智慧課堂中，教師可根據多模態數據分析的結果對智慧教育情境進行多元分解和建模。通過對“教師—學生—媒體—資源—環境”的全方位、細粒度分析，實現對課堂教學的有機分解，幫助教師優化后續教學，提升數學文化的融入效果。例如，在“圖形的運動——軸對稱”教學中，學生佩戴智能傳感設備，利用智能感知技術監測學生在面對數學文化時所呈現的情緒態度、行為表現以及認知發展變化。反思和探究在交互環境下，學生對不同類型數學文化的接受程度，根據反饋結果及時調整數學文化融入其他幾何課程的方法和路徑。同時，根據學生對數學文化不同類型的喜愛程度與其課堂上對知識點的掌握情況，智能、分層進行作業布置，滿足學生個性化學習的需要。

3.評價與反饋學習成果。智慧課堂中，人工智能可以客觀、科學、及時地評價和反饋學習成果。人工智能依據精準的程序對學生課前的預習行為、課上的學習行為、課后的作業完成度等進行綜合評價，分別建立學生檔案，歸納分析其學習風格，分層推送資源。向場依存型的學生推送數學的發展歷史、數學家故事、數學文化小論文等文化資源；向場獨立型的學生推送數學文化習題、文化探究活動等文化資源。例如，AI教師助手智能識別學生上傳到云端的照片，對其課后作業進行等級評價，并客觀地標注評語。智慧教育平臺結合學生歷史學習情況，對其進行整體評價分析，并記錄到檔案中，依據學生不同的學習風格和學習情況智能推送知識補充資源，實現真正意義上的鞏固提升。

智慧課堂體現了信息技術與課堂教學的深度融合，在很大程度上解決了數學文化融入效率低的現實問題。通過各種云端活動，數學文化在一定程度上可以融入整個教學過程，潛移默化地開拓學生的文化視野，培養其核心素養。