信息技術與小學數(shù)學教學深度融合探索

摘 要：在大力推進教育信息化的時代背景下，探究信息技術與學科教學的深度融合、切實發(fā)揮信息技術助力教學創(chuàng)新、突破教學重難點的作用，是每一名數(shù)學教師都應該深度思考的問題。在小學數(shù)學教學中，教師借助信息技術檢測基礎學情，可以精準把握課堂教學重難點；依托信息化環(huán)境開展人機互動活動，可以促使學生深度把握概念本質；借助數(shù)字化學習工具突破教學難點，可以切實發(fā)展學生的數(shù)學核心素養(yǎng)；運用信息技術組織多樣化課堂練習，可以有效落實“教—學—評”一致性、一體化。

關鍵詞：信息技術；小學數(shù)學；深度融合；“圖形的旋轉”；概念本質；空間觀念

中圖分類號：G62 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2024）28-0098-05

教育信息化是國家信息化的重要組成部分。中共中央、國務院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》將“加快信息化時代教育變革”作為面向教育現(xiàn)代化的十大戰(zhàn)略任務之一［1］。《教育部關于實施全國中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0的意見》提出，信息技術應用能力是新時代高素質教師的核心素養(yǎng)，教師要不斷提高運用信息技術進行學情分析、教學設計、學法指導和學業(yè)評價的能力，破解教育教學重難點問題，滿足學生個性化發(fā)展需求，助力信息化教學創(chuàng)新［2］。

信息技術與學科教學的深度融合是實現(xiàn)教育信息化的有效途徑。在小學數(shù)學教學中靈活運用信息技術，教師不僅能夠更加精準地把握學情，設計和實施更加有效的教學活動，而且能夠將抽象的數(shù)學知識直觀化，有效突破教學重難點，切實發(fā)展學生的數(shù)學核心素養(yǎng)。《義務教育數(shù)學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《2022年版數(shù)學課標》）明確提出了“促進信息技術與數(shù)學課程融合”的課程理念，要求教師合理利用現(xiàn)代信息技術，提供豐富的學習資源，設計生動的教學活動，促進數(shù)學教學方式方法的變革；在實際問題解決中，創(chuàng)設合理的信息化學習環(huán)境，提升學生的探究熱情，開闊學生的視野，激發(fā)學生的想象力，提高學生的信息素養(yǎng)。［3］4因此，提高信息技術應用能力，促進信息技術與數(shù)學教學深度融合，切實發(fā)揮信息技術助力信息化教學創(chuàng)新的作用，是每一名數(shù)學教師都應深度思考的問題。下面筆者以人教版數(shù)學五年級下冊“圖形的旋轉”教學為例，闡述自己的思考與實踐。

一、借助信息技術檢測基礎學情，精準把握課堂教學重難點

在課前進行學情分析和檢測，有助于教師設定更加貼近學生現(xiàn)實生活以及已有學習經(jīng)驗和學科知識的教學目標，并在此基礎上設計更加有利于教學目標達成的教學方案，對學生因材施教。為了解學生學習經(jīng)驗和已有知識對于新課學習的影響，精準把握學生新課學習的起點和難點所在，設定切實可行的教學目標和教學方案，教師需要用心安排課前預習活動，并通過預習檢測精準分析學生的基礎學情。傳統(tǒng)的學情分析方法是與學生進行課前交流，或者對學生進行書面問卷調查，這些方法都需要師生耗費較多的時間和精力。在教育信息化的今天，支持教師進行學情分析的數(shù)字化平臺和工具大量涌現(xiàn)，教師可以自主選擇較為熟悉的信息化教學平臺和工具進行學情分析。例如，教師可以依托問卷星平臺開展問卷調查，快速獲取調查的結果和直觀的統(tǒng)計分析圖。教師還可以利用希沃白板、班級優(yōu)化大師以及小袁口算App等發(fā)布課前檢測題，充分發(fā)揮家校合作的作用，快速統(tǒng)計、分析學生的答題情況，從而準確獲取學生的基礎學情。

在執(zhí)教“圖形的旋轉”一課之前，筆者借助希沃白板中的“希沃教師空間”發(fā)布了預習檢測題（如圖1），讓學生在平板電腦上答題，即時統(tǒng)計學生的答題情況并對學生的學情進行概括分析（如圖2），同時了解每一個學生在每一道題目中的答題情況（如圖3），精準把握基礎學情。由課前學情檢測可發(fā)現(xiàn)：被檢測學生已經(jīng)初步認識了旋轉現(xiàn)象，但這種認識還停留在感性認識層面，這對新課學習既有積極影響，也有消極影響。雖然大部分學生能夠正確判斷生活中常見的旋轉現(xiàn)象，如風車的旋轉、風扇扇葉的轉動、鐘表指針的轉動等，但對于像秋千和鐘擺擺動這類只是轉動了一定角度的旋轉現(xiàn)象，只有50%的學生認為它們是旋轉運動，另有50%的學生認為它們不是旋轉運動。進一步調查可知，那些不認為它們是旋轉運動的學生，對旋轉的認識只是停留在“轉一整圈”的運動表象層面。這說明學生判斷旋轉現(xiàn)象的依據(jù)尚未觸及旋轉概念的本質。那么，如何幫助學生突破這種認知障礙呢？這就需要教師從理性層面引導學生學會抓住旋轉概念的本質，根據(jù)旋轉的三要素來判斷旋轉現(xiàn)象。

基于以上學情檢測與分析，筆者確定了如下教學目標：一是通過生活實例，進一步認識圖形的旋轉，明確旋轉三要素，培養(yǎng)“會用數(shù)學的眼光觀察現(xiàn)實世界”的數(shù)學抽象能力；二是會用數(shù)學語言簡單描述旋轉運動的過程，發(fā)展數(shù)學思維；三是能在方格紙上畫出簡單圖形旋轉90°后的圖形，培養(yǎng)學生的應用意識和能力。教學重點是明確旋轉三要素；難點是旋轉知識的應用，即清晰地把握圖形的旋轉過程、能夠畫出旋轉后的圖形。

二、依托信息化環(huán)境開展人機互動活動，促使學生深度把握概念本質

《2022年版數(shù)學課標》提出了“實施促進學生發(fā)展的教學活動”課程理念［3］3。小學生注意力集中的時間有限，好奇、好動的年齡特點使他們更想動起來參與課堂活動。將課堂活動與課程學習相結合，不僅可以讓學生積極投入學習探究活動，而且能夠使他們由被動學習轉向主動學習，學習效果更加理想。依托信息化環(huán)境開展人機互動活動，能夠更好地滿足學生動起來的學習需求。目前多數(shù)學校都已經(jīng)安裝了信息化教學設備，教師可以依托這些設備和信息技術的支持，組織實施線上與線下相結合的教學活動，為學生提供更加豐富的學習資源、更加靈活的學習工具，進一步培養(yǎng)學生的數(shù)學學習興趣，發(fā)展學生的數(shù)學核心素養(yǎng)。《2022年版數(shù)學課標》為促進學生自主學習，建議教師加強線上網(wǎng)絡空間和線下物理空間的融合，突破傳統(tǒng)數(shù)學教育的時空限制，豐富學習資源，為學生自主學習創(chuàng)造條件［3］89。常規(guī)情況下，教師利用“八桂教學通”和希沃白板等數(shù)字化平臺和工具組織人機互動類教學活動，既可以讓個別學生走上講臺進行書寫、圈畫、拖動等技術操作，也可以讓每一個學生利用人手一臺的學習平板自由地進行人機互動，從而為學生動起來的自主學習、個性化學習搭建平臺、創(chuàng)造機會。教學實踐中，教師可根據(jù)教學需要，精心設計不同類型的人機互動活動，將課堂活動與課程學習進行有機地融合。

在“圖形的旋轉”教學中，筆者精心設計了校對鐘表時間和畫出線段旋轉圖形兩個人機互動活動，以任務驅動的方式，促進學生從實物旋轉學習逐漸過渡到數(shù)學表征學習。

任務一：校對鐘表時間。課堂上，筆者首先呈現(xiàn)了利用希沃軟件中的“數(shù)學畫板”制作的課件，以“你能校正鐘表上的時間嗎？”為任務驅動，設計了一個人機互動活動，激發(fā)學生的探究興趣；隨后請兩名學生走上講臺，在“數(shù)學畫板”上撥動鐘表指針，自主校正鐘表上的時間。教師在開課伊始便創(chuàng)造了一個讓學生上臺進行人機互動的機會，很快便調動了學生參與學習活動的熱情。學生1按逆時針方向撥動指針調整了15分鐘，即把分針從數(shù)字6撥到數(shù)字3（如圖4左）；學生2按順時針方向撥動指針調整了15分鐘，即把分針從數(shù)字6撥到數(shù)字9（如圖4右）。筆者利用希沃白板中的“拍照”功能把兩名學生的操作結果截圖記錄下來，呈現(xiàn)給全班學生，讓學生對比觀察并描述兩種不同的操作過程，并在學生自主表達的過程中幫助學生逐步完善對兩種操作的描述：圖4左的旋轉過程為“分針繞點O逆時針旋轉了90°”；圖4右的旋轉過程為“分針繞點O順時針旋轉了90°”。緊接著筆者提出了下面的問題：“請同學們仔細觀察，這兩次運動有什么相同點和不同點？”并回放了前面兩名學生撥動指針、指針旋轉的過程，給學生回看。學生通過回看兩種操作的動態(tài)旋轉過程，不難發(fā)現(xiàn)二者的相同點：都是繞點O旋轉，并且都是旋轉了90度；不同點是旋轉的方向，一個是逆時針旋轉，一個是順時針旋轉。筆者趁機總結：“點O”叫旋轉中心，“90°”是旋轉角度，“逆時針”和“順時針”是旋轉方向，旋轉中心、旋轉角度、旋轉方向合起來稱為旋轉的三要素。以上學習過程，學生經(jīng)歷了“動腦思考問題—動手操作解決問題—動口表達數(shù)學知識”的學習過程，學習方式多樣，手、腦、口并用，注意力高度集中，順利概括出了旋轉的三要素，學習效率大大提高。

任務二：畫出線段旋轉圖形。課堂上，筆者先安排學生在格子紙上畫出線段OA按順時針方向旋轉90°后的圖形，再利用希沃白板的“拍照”“上傳”功能將學生的典型畫法上傳到大屏幕上（圖略）供學生課堂觀察與研討。上傳作業(yè)的學生依次走上講臺，利用希沃白板課件創(chuàng)建的線段，一邊口頭介紹自己的旋轉過程，一邊在課件上撥動線段進行演示：線段OA繞點A順時針旋轉90°、線段OA繞點O順時針旋轉90°、線段OA繞自身的中點順時針旋轉90°。依托信息技術動態(tài)呈現(xiàn)學習過程和結果，可以更加直觀地看到學生的思考與表現(xiàn)，不僅有利于發(fā)展全體學生的空間觀念，而且有利于課堂“教—學—評”一體化實施。在學生演示結束后，筆者進行了追問：“都是順時針旋轉90°，為什么會出現(xiàn)不同的結果呢？”學生從前面的直觀觀察和課堂交流中不難發(fā)現(xiàn)：雖然都是順時針旋轉，但由于旋轉中心不同，所以才會畫出不同的旋轉圖形。以上學習過程，將線下操作與線上操作相結合，為學生搭建自主學習平臺，創(chuàng)造動手操作、平臺展示與交流的機會，促使學生逐漸加深了對旋轉三要素的理解，更加深入地認識了旋轉的特征。

三、借助數(shù)字化學習工具突破教學難點，切實發(fā)展學生的數(shù)學核心素養(yǎng)

小學數(shù)學知識多為抽象的概念、公式、法則等內容，而小學生的抽象思維能力尚處于初級階段，邏輯思維能力尤其薄弱。因此，小學生學習數(shù)學知識時難免感到枯燥乏味和困難。尤其是小數(shù)數(shù)學圖形與幾何領域的學習內容，對小學生來說更是一大難點。這部分學習內容需要學生具備較強的空間想象能力，由線到面到體，是學生由一維空間思維到多維空間思維逐漸形成和發(fā)展的過程。因此，在小學數(shù)學圖形與幾何領域的學習過程中培養(yǎng)學生的量感、幾何直觀、推理意識、空間觀念等核心素養(yǎng)便顯得格外重要。為更好地培養(yǎng)小學生的數(shù)學核心素養(yǎng)，小學數(shù)學課程應注重引導學生對實物的操作和對事物的直觀感知。借助現(xiàn)代信息技術，教師可以輕松地在課堂上創(chuàng)建一維、二維、三維空間以及運動變化的事物，并對不同維度的空間實物的局部特征進行“透視”和動態(tài)演示，對生活中運動的事物進行定格處理，將抽象的知識直觀化，便于學生觀察體悟，逐漸發(fā)展幾何直觀、推理意識和空間觀念等核心素養(yǎng)。

在“圖形的旋轉”一課中，學生經(jīng)歷了從撥動鐘表指針的實物感知到畫出線段順時針旋轉90°后的圖形的圖形表征的學習過程以后，已經(jīng)明確感知到了圖形旋轉的三要素，在一維空間初步把握了圖形旋轉的過程，掌握了圖形旋轉的畫法。接下來，筆者開始引導學生進入二維空間，讓學生畫出三角形旋轉后的圖形，有效突破學習難點，從而發(fā)展學生圖形旋轉的空間觀念。在以往的教學中筆者發(fā)現(xiàn)，有些學生在繪畫旋轉后的圖形時總是出錯，原因是沒有掌握正確的畫法，空間想象能力不足。為了幫助學生突破這個學習難點，筆者設計了一個“小錦囊”輔助教學，針對不同層次的學生，借助學生平板和希沃“數(shù)學畫板”實施了分層教學（如圖5）：空間想象力較好的學生，其幾何直觀、推理意識和空間觀念得到了一定程度的發(fā)展，他們通過觀察、想象、推理、猜想，可以先嘗試在學習單上畫出三角形旋轉90°后的圖形，再點擊平板課件中的“小錦囊”，利用希沃“數(shù)學畫板”動手旋轉三角形驗證自己的猜想和操作；空間想象能力較弱或畫圖有困難的學生，則可以先點擊平板課件中的“小錦囊”進行自主學習，再利用希沃“數(shù)學畫板”將三角形順時針旋轉90°，觀察三角形AOB旋轉的過程以及旋轉后的位置，形成清晰的表象后再在學習單上畫出來。這樣設計探究活動，讓不同層次的學生都經(jīng)歷了動腦思考、動手畫圖和操作希沃“數(shù)學畫板”的學習過程，使靜態(tài)畫圖和動態(tài)演示畫圖過程相結合，將抽象的知識學習過程變得更加直觀生動，讓學生的數(shù)學思考都能有跡可循，讓學生的空間觀念都能得到有效的發(fā)展。在學生自主操作的過程中，筆者不再需要逐個走到學生身邊觀察，可通過教師端電腦同步觀察全班學生的操作，快速了解全班學生的學情，為下一步組織課堂交流和反饋做好準備。最后利用“數(shù)學畫板”課件動態(tài)呈現(xiàn)畫圖步驟，再次梳理、強化畫圖的步驟與技能，將靜態(tài)知識與動態(tài)操作有機結合，幫助學生有效突破學習難點。

四、運用信息技術組織多樣化課堂練習，有效落實“教—學—評”一體化

學生通過練習鞏固知識、熟練掌握相關操作技能，教師通過學生練習獲得學生對知識的掌握情況，這是數(shù)學教學中常用的方法。但是，課堂教學時間有限，為了快速檢測和反饋學生的學習成果，教師應盡量設計有趣且多樣化的練習，給學生創(chuàng)設輕松愉悅的學習氛圍，設置層次遞進的練習，切實提升學生的學習效果。在傳統(tǒng)教學中，練習環(huán)節(jié)通常都是教師在黑板上板書題目，學生在課堂中埋頭寫作業(yè)，寫完后教師再帶領學生對答案。在信息化教學環(huán)境下，教師可以借助信息技術在信息設備上創(chuàng)建練習，讓學生在“做中學”，同時改變只有教師評價學生作業(yè)的單一評價形式，讓評價主體更加多元、評價方式更加多樣。當學生利用平板電腦反饋答題情況時，教師既可以在教師端電腦實時監(jiān)控全體學生的答題過程，在有限的課堂時間快速、高效地了解全體學生的學習狀況，也可以將學生中的典型作業(yè)投屏到黑板上，組織全班學生進行交流、點評。借助現(xiàn)代化的信息技術，課堂教學評價方式可以包括學生自主評價、教師評價、學生互評、技術評價等多種評價方式。教師根據(jù)作業(yè)檢測與評價及時調整接下來的教學策略，安排更加適合的課外作業(yè)，進一步發(fā)展學生的數(shù)學核心素養(yǎng)。

在“圖形的旋轉”一課中，筆者設計了3道人機互動練習。在課堂中，筆者依次呈現(xiàn)每道練習，組織學生進行課堂練習和反饋。

首先是在希沃白板課件上呈現(xiàn)練習1（如下頁圖6），組織全班學生先同桌之間互相說一說，再借助希沃“易課堂”的“搶答”功能，讓學生在自己的平板上點擊“搶答”鍵，由系統(tǒng)“隨機”選中搶答人，描述鐘擺旋轉的過程和旋轉的三要素。一個小小的“搶答”鍵，充分激發(fā)了學生回答問題的欲望，再次活躍了課堂氛圍。

其次是在“易課堂”呈現(xiàn)練習2（如圖7），讓學生自主思考，用平板答題；隨后系統(tǒng)反饋學生的答題情況。筆者通過觀察系統(tǒng)的統(tǒng)計結果快速了解每一個學生對知識的掌握情況，并請選擇不同選項的學生分別說出自己的思考，其他學生進行交流、討論。然后讓學生在電腦上動手旋轉風車，驗證自己的選擇是否正確。這樣，學生答題的正誤不再僅由教師一人來判定，而是經(jīng)過了學生的自評、互評以及信息技術的實時驗證，使學生可以做到心悅誠服，從而有效促進了學生的自主發(fā)展。教師運用信息技術，不僅可以豐富評價方式，而且能夠快捷、有效、多樣化地反饋學生的學習效果。

最后是利用希沃“數(shù)學畫板”制作三角形旋轉課件，呈現(xiàn)練習3（如圖8），要求學生以小組為單位互相出題、答題。學生既可以根據(jù)組內同學描述的旋轉指令在平板電腦上動手操作，做出相應的旋轉操作；也可以一人操作，其他人通過觀察描述其操作過程。最后由組內學生互相評價同學的描述是否完整或者操作是否正確，互相糾正錯誤。利用信息技術創(chuàng)建開放性練習，讓學生展開充分的自主學習，結合動嘴說、動手做，人機互動、生生互動得到了充分的保障。教師既可以在教師電腦端實時觀察每一組學生的合作學習過程，也可以將部分學生的操作同屏給全班觀察。

借助信息技術組織課堂練習，練習的形式非常靈活、多樣，既可以幫助學生鞏固旋轉知識，又可以培養(yǎng)學生的動手操作能力和溝通交流能力，從而有效落實了“教—學—評”一體化。

本課教學多次運用希沃白板中的數(shù)學工具和學生平板等技術，組織學生展開想象、猜測和推理探究活動，將抽象的數(shù)學知識直觀化，有效發(fā)展了學生的空間想象能力，同時培養(yǎng)了學生的幾何直觀、推理意識、空間觀念、應用意識和創(chuàng)新意識等。整節(jié)課氣氛活躍，學生學得輕松愉悅、積極主動，學習參與度高，學習方式多樣，在學習活動中獲得了良好的學習體驗。教師借助信息技術，有效突破了教學重難點，搭建起多樣化的人機互動平臺，激發(fā)學生的探究熱情，促進學生的自主學習，全面提升了學生的綜合素養(yǎng)。

總之，隨著信息技術和教育信息化的快速發(fā)展，信息技術與小學數(shù)學教學的融合創(chuàng)新將逐漸走向深入。小學數(shù)學教師應充分認識到教育信息化的魅力，認真鉆研能夠輔助教學的數(shù)字化教學平臺和工具，深耕教學內容，站在學生的角度思考課堂教學活動的實施，將信息技術的應用與學科教學的融合落到實處，通過活學活用信息技術，將抽象的數(shù)學知識直觀化，營造輕松愉悅的課堂氛圍，讓學生的數(shù)學學習變得更加生動主動、有趣有效，使學生的學科素養(yǎng)和信息素養(yǎng)均能得到有效的培養(yǎng)和發(fā)展。

參考文獻

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（責編 白聰敏）