信息技術在高中數學教學中的應用研究

趙國棟

【摘要】隨著信息技術的飛速發展以及與教育領域的深入融合，信息技術在高中數學教學中的應用已經成為提高教學效率和質量的重要手段.國家對教育信息化的重視和投入日益增加，也明確提出了加快教育現代化的要求，強調利用信息技術提升教學質量和效率.在這樣的背景下，探索和實施信息技術在高中數學教學中的應用，不僅是順應國家教育信息化發展的趨勢，也是滿足高中生個性化學習需求、提升數學教育質量的有效途徑.文章分析了信息技術在高中數學教學中的應用存在的問題，簡述了信息技術在高中數學教學中應用的意義，從培養學生自學能力、激發學生空間想象能力、強化師生互動效果、保證學生學習效果四個方面詳細分析了信息技術在高中數學教學中的應用.

【關鍵詞】信息技術；高中教學；應用研究

引 言

高中生作為新時代的主力軍，迫切需要更加靈活和個性化的學習方式，以應對復雜多變的未來.在新時代教育領域，信息技術的迅速發展為傳統的教學方式帶來了變革.尤其在高中數學教學中，信息技術的應用不僅僅是將教學數字化，更重要的是開辟了促進學生深度學習、提高教學互動性和個性化學習路徑的新途徑.高中數學作為培養學生邏輯思維、解決問題能力的關鍵學科，急需利用信息技術的優勢，實現教學方法和學習方式的創新.

一、信息技術在高中數學教學中應用存在的問題

（一）師生的信息技術能力不均衡

高中教師在信息技術應用方面的能力存在較大差異，一些教師因為自身對新技術的熱情和持續學習，能夠熟練利用信息技術進行教學設計和實施，而另一些教師可能因為缺乏相關培訓或對技術的抗拒感，難以有效集成信息技術到數學教學中，這種能力上的差異直接影響了信息技術在教學中的應用效果和教學質量.此外，學生在信息技術的知識和技能上也存在顯著差異.一部分學生由于家庭條件、個人興趣或早期教育的不同，具有較強的計算機操作能力和網絡信息處理能力；而另一部分學生在此方面相對薄弱，這種差異會使部分學生在使用信息技術進行數學學習時感到困難，進而影響學習效果.

（二）缺乏高質量的再現教學資源

雖然互聯網上有大量的數學教學資源，包括視頻、模擬軟件、在線課程等，但這些資源的質量良莠不齊.高質量和科學性強的資源并不容易找到，而且有時候難以與具體的教學內容對接，導致教師在使用時需要投入大量時間進行篩選和驗證.高質量的教學資源往往需要根據學生的具體需求進行個性化調整，同時需要考慮到本地教育環境和文化背景的因素.然而，目前市場上個性化和本地化的高質量教學資源相對較少，限制了信息技術在數學教學中的應用效果.此外，一些高質量的教學資源，尤其是具有高度互動性和個性化功能的平臺或軟件，往往需要付費才能使用，對于經費有限的學校和地區來說，更是一大挑戰.

（三）過度依賴技術忽視基本技能

隨著計算機和各種數學軟件的普及，部分教師過分依賴這些工具解決數學問題，從而減少了學生進行手工計算和邏輯推理的機會，導致學生在掌握數學基本概念和技能方面的能力下降，比如基本的算術運算能力、公式推導能力等.同時，過度依賴技術也會使學生習慣于尋求快速而表面的解決方案，而非深入思考和理解問題的本質，這種習慣必然會削弱學生的深度思考能力和解決復雜問題的能力，對學生的長期學習和發展不利.此外，過分依賴技術進行教學也會減少師生之間面對面的交流和討論，導致學生難以充分理解數學概念的深層含義.

（四）技術設備以及網絡安全問題

一些學校的技術設備不夠先進，經常出現故障或不兼容最新軟件和應用程序的問題，并且由于經費限制，這些設備無法得到及時更新，使得教師和學生無法充分利用最新的信息技術資源進行教學和學習.技術設備的可用性在不同地區和學校之間也存在顯著差異，加劇教育不公平等問題.如位于資源豐富地區的學校擁有更先進的技術和更好的網絡條件，而資源匱乏的學校則無法提供相同水平的技術支持，從而影響學生的學習機會和質量.此外，學校和學生也面臨著日益嚴重的網絡安全威脅，包括數據泄露、惡意軟件攻擊以及網絡詐騙等.因此，保護學生的個人信息和隱私在在線教學活動中變得尤為重要，但這一任務對于很多學校來說充滿挑戰.

二、信息技術在高中數學教學中應用的意義

（一）滿足學生個性化學習需求

高中階段的學生在學習能力、知識儲備上有顯著的差異，通過信息技術，教師可以為每名學生建立個性化的學習路徑.如基于學生的學習能力、知識掌握程度和興趣愛好，智能學習系統能夠推薦合適的學習資料和習題，使學生能夠按照自己的節奏進行學習，該種個性化的學習方式有助于學生在掌握知識的同時，增強學習的主動性和積極性.并且，學生的學習風格多樣，信息技術也能夠提供多種形式的學習資源，如視頻講解、互動式習題、模擬軟件等，滿足不同學習風格學生的需求.如視覺型學生更偏好圖形和視頻資料，而動手能力強的學生可能更喜歡通過模擬軟件進行實踐操作，多樣化教學資源能夠幫助每名學生找到最適合自己的學習方式.

（二）拓展課堂學習資源和空間

互聯網為高中數學教學提供了大量資源，包括在線課程、教學視頻、電子書籍、互動習題和模擬軟件等，資源覆蓋了從基礎知識到高級理論的各個方面，能夠滿足不同層次和興趣的學生需求.通過訪問這些資源，學生不僅可以學習課本知識，還能夠探索數學的更多領域和應用，從而開闊學習視野.特別是計算機模擬技術，可以為數學實驗和復雜問題的解決提供強大的工具，學生利用數學軟件進行圖形繪制、函數模擬等操作，這些虛擬實驗不受物理空間和實際條件的限制，能夠讓學生在虛擬環境中直觀觀察數學規律和解決問題的過程.并且，信息技術促進了學生之間及學生與教師之間的交流與合作，如通過網絡論壇、社交媒體和在線協作平臺，學生可以在任何時間和地點與同學或世界各地的人交流數學問題，參與在線研討會和競賽，不僅拓展學習的空間，還增進學生的交流和合作能力.

（三）培養學生的信息技術素養

在信息技術融入數學教學的過程中，學生需要學習如何有效檢索、評估和利用網絡資源支持自己的學習，不僅提高了對信息的甄別和利用能力，還增強了其處理和分析數據的能力.通過使用各種數學軟件和工具，如幾何畫板、統計分析軟件和編程環境，學生不僅可以加深對數學概念的理解，還可以學習到實際的計算機操作技能和基本的編程知識，這些技能為學生進一步學習計算機科學或從事與信息技術相關的職業奠定了基礎.并且在信息技術集成的教學環境中，教師可以引導學生學習如何安全、負責任地使用網絡和社交媒體，積極討論數字足跡、網絡欺凌和隱私保護等話題，學生可以提升自己的數字素養，學習保護個人信息和遵守網絡道德的重要性.

三、信息技術在高中數學教學中應用措施

（一）預習環節使用微課，培養學生自學能力

通過微課作為預習材料，學生可以根據自己的時間安排和學習進度進行預習，該種靈活性和個性化的學習方式可以有效提升學習效率和興趣.并且，學生可以重復觀看難以理解的部分，加深理解和記憶.預習微課后，學生能夠通過線上論壇、社交媒體等平臺分享自己的看法和疑問，與同學和老師進行交流，不僅幫助自己解決學習中遇到的問題，還可以促進學生之間的合作學習，拓寬學習視野.

以“充分條件與必要條件”的概念教學為例，教師可以通過微課視頻輔助學生的預習.視頻首先定義什么是充分條件和必要條件，以及它們之間的區別，通過簡單明了的語言和實際生活中的例子，幫助學生建立對這些概念的初步理解.然后利用圖形，如韋恩圖直觀展示充分條件與必要條件的關系.接著通過具體的數學例題和生活實例說明充分條件與必要條件的應用，如“若要得A，必須先通過B”中的B是A的必要條件，而不一定是充分條件.也可以指出學生在理解和應用充分條件與必要條件時常見的誤區，并提供解釋和糾正的方法.視頻最后提供幾個問題，供學生自我檢測理解情況，旨在鼓勵學生思考并應用所學知識.通過預習微課，學生可以在課堂教學前構建起關于充分條件與必要條件的基本知識框架，有助于其在課堂上更好地理解和吸收新知識.

（二）直觀展示幾何圖形，激發學生空間想象

幾何是高中數學的重要組成部分，不僅涉及形狀、大小、相對位置等基本概念，還涉及了空間的結構和屬性.然而，傳統的幾何教學往往依賴于靜態的圖像和文字說明，對于部分學生來說可能難以直觀理解幾何概念，特別是在空間幾何方面.信息技術的應用，尤其是計算機圖形和動畫的使用，為解決這一教學挑戰提供了有效的工具.通過三維建模軟件等工具，學生可以在虛擬空間中直接操作和觀察幾何體，從多個角度和維度理解空間幾何對象

以“圓柱、圓錐、圓臺的表面積”的教學為例，教師使用三維建模軟件或動態幾何軟件展示圓柱、圓錐和圓臺的三維模型，通過旋轉、放大、縮小等操作，幫助學生從多個角度觀察這些幾何體，理解其結構特點.然后利用軟件動態展示圓柱、圓錐和圓臺的展開圖，讓學生看到實際的側面積和底面積，并通過調整幾何體的高度和底面半徑，直觀展示這些變化如何影響表面積.學生會發現，側面積是底圓周長與高的乘積，底面積是圓的面積公式計算.教師繼續引導學生結合圓錐和圓臺的展開圖進行思考，并嘗試推導它們的表面積計算公式.也可以讓學生使用軟件自行操作，嘗試改變幾何體的尺寸，并觀察表面積的變化.由教師總結各幾何體表面積的計算公式，強調公式的應用條件和適用范圍.

（三）線上線下結合教學，強化師生互動效果

線上線下結合的教學模式為學生提供了時間和空間上的靈活性，學生可以根據自己的時間安排選擇在線學習，也可以通過線下課堂深化理解和應用知識.線上學習環境鼓勵學生進行自主學習，他們可以自由探索感興趣的數學問題和話題，同時也可以通過線上協作工具與同學一起完成學習任務，培養團隊合作能力.教師可以引入豐富多樣的教學資源，如視頻講解、在線測試、互動游戲等，這些資源可以使數學學習變得更加生動有趣.

以“指數函數”的教學為例，開展線上線下結合的學習可以提升教學效率和學生的學習體驗.在線視頻講解指數函數的定義、性質（包括圖像特點、單調性、對稱性等）、以及它們在實際生活中的應用.通過動畫或圖形軟件，直觀展示指數函數的圖像變化，或者通過在線課件分享幾個涉及指數函數的典型例題，展示解題步驟和策略.線下學習時，教師將學生分成不同小組，提供幾個實際案例，如人口增長、放射性衰減、利息計算等，要求學生應用指數函數的知識來分析和解決問題.學生分組討論，每組選取案例進行深入研究，運用指數函數進行計算和預測，然后準備演示材料，向全班展示他們的分析過程和結果.在完成任務過程中，教師要鼓勵學生進行充分的討論，共享信息和想法，通過集體智慧找到解題的最佳途徑.

（四）借助平臺發布作業，保證學生學習效果

通過共享平臺，教師可以及時發布作業和學習資源，學生可以在線提交作業和提問，實現師生之間更為直接和高效的溝通和互動.共享平臺上的學習材料和作業可以根據學生的學習進度和理解程度進行個性化調整，教師可以根據學生的反饋和作業成績，為學生提供針對性的輔導和學習資源，幫助學生實現查漏補缺，確保每位學生都能按照自己的節奏有效學習.此外，共享平臺上收集的學生學習數據（如作業成績、在線測試結果等）可以為教師提供有價值的反饋，幫助教師評估教學效果，從而做出更加科學和合理的教學決策.

以“隨機事件與概率”的教學為例，在本課教學后教師可以發布在線測驗習題，設計一系列選擇題、填空題和簡答題，覆蓋隨機事件的定義、概率的計算方法（包括經典概率、條件概率等）、概率分布等基本概念和計算技巧.然后提供一組或幾組真實世界的數據（如天氣數據、體育比賽結果等），要求學生使用概率論的方法進行分析，并預測某些事件的發生概率.然后教師在論壇上發布幾個開放性問題，如概率在決策中的作用、概率與個人直覺之間的關系等，要求學生提供自己的見解并相互評論，促進學生深入思考概率論的應用和意義，提高批判性思維和交流能力.相信這種多樣化的作業設計可以有效提升學生的學習積極性和參與度，使學生能夠從不同角度和層面深入理解和應用概率論知識.

結 語

綜上所述，信息技術在高中數學教學中的應用展現出巨大的潛力和價值.無論是線上線下混合教學模式的實施、數字化教學資源的廣泛應用、交互式學習平臺的開發，還是數據驅動的個性化學習路徑的設計，信息技術都在促進高中數學教學方式的創新和學生學習能力的提升中發揮了不可替代的作用.未來的發展方向應著重于加強教師專業培訓，改善學校信息技術設施，以及開發更多適應性強、互動性高的教學軟件和平臺，從而實現高中數學教學的高效與創新.

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