基于核心素養(yǎng)的小學(xué)數(shù)學(xué)信息化教學(xué)策略探討

隨著《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布與實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生“數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建?！钡群诵乃仞B(yǎng)成為小學(xué)數(shù)學(xué)教育的核心目標(biāo)。然而，傳統(tǒng)教學(xué)中存在抽象概念理解困難、個(gè)性化指導(dǎo)不足、優(yōu)質(zhì)資源分配不均等問題，導(dǎo)致素養(yǎng)培養(yǎng)難以落地。與此同時(shí)，教育信息化2.0時(shí)代的到來，為破解這些難題提供了新契機(jī)一一虛擬現(xiàn)實(shí)、智能分析、數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)的發(fā)展，不僅重塑了知識(shí)傳遞方式，更催生了以學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展為中心的教育新生態(tài)。在此背景下，探索“核心素養(yǎng)”與“信息化教學(xué)”的深度融合路徑具有重要意義。

一、核心素養(yǎng)下小學(xué)數(shù)學(xué)信息化教學(xué)的意義

（一）突破傳統(tǒng)教學(xué)的素養(yǎng)培養(yǎng)瓶頸，構(gòu)建具象化的素養(yǎng)發(fā)展通道

傳統(tǒng)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)受限于時(shí)空邊界與呈現(xiàn)方式，常使核心素養(yǎng)培養(yǎng)陷入“抽象目標(biāo)難以具象落實(shí)”的困境，此時(shí)積極融合信息化教學(xué)方法，可以通過技術(shù)賦能，利于為數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、空間觀念等核心素養(yǎng)的培育構(gòu)建可操作的實(shí)踐路徑。一方面，從知識(shí)表征方式看，信息化技術(shù)打破了靜態(tài)教材對(duì)數(shù)學(xué)概念的固化呈現(xiàn)，將抽象的數(shù)學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)化、可視化的認(rèn)知載體，為學(xué)生邏輯推理、數(shù)學(xué)建模等素養(yǎng)的培養(yǎng)提供“思維腳手架”，使抽象素養(yǎng)目標(biāo)能夠通過可觀察、可操作的學(xué)習(xí)活動(dòng)逐步達(dá)成。另一方面，從學(xué)習(xí)支持機(jī)制看，信息化教學(xué)的數(shù)據(jù)分析與智能反饋功能，能夠精準(zhǔn)對(duì)接當(dāng)下小學(xué)階段數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展的個(gè)體差異性需求，使素養(yǎng)培養(yǎng)從經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)向的群體化教學(xué)轉(zhuǎn)向科學(xué)導(dǎo)向的個(gè)性化培育，讓每個(gè)學(xué)生都能在符合自身認(rèn)知規(guī)律的路徑中提升核心素養(yǎng)，真正實(shí)現(xiàn)“不同的人在數(shù)學(xué)上得到不同的發(fā)展”的教育理念。

（二）重構(gòu)課堂教學(xué)的價(jià)值邏輯，建立以素養(yǎng)發(fā)展為中心的育人范式

信息化教學(xué)顯著推動(dòng)了小學(xué)數(shù)學(xué)課堂從“知識(shí)傳遞中心”向“素養(yǎng)發(fā)展中心”轉(zhuǎn)型，且通過教學(xué)結(jié)構(gòu)、互動(dòng)模式與評(píng)價(jià)體系的深層變革，也進(jìn)一步構(gòu)建了適應(yīng)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的新型育人生態(tài)。一方面，信息技術(shù)在教學(xué)結(jié)構(gòu)層面重塑了課堂的時(shí)空分配與任務(wù)設(shè)計(jì)，讓課堂重心從記憶性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向思維性發(fā)展，讓核心素養(yǎng)的培養(yǎng)獲得了充足的時(shí)間保障與任務(wù)載體。另一方面，數(shù)字化工具引進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)互動(dòng)課堂，可以為學(xué)生打造多向度、立體化的互動(dòng)空間，使數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)從個(gè)體性認(rèn)知活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣?huì)性意義建構(gòu)過程，且學(xué)生在觀點(diǎn)碰撞中更利于發(fā)展邏輯表達(dá)、批判性思維等素養(yǎng)，而教師則通過捕捉動(dòng)態(tài)生成的學(xué)情調(diào)整教學(xué)策略，最終形成小學(xué)數(shù)學(xué)課堂的“教與學(xué)雙向驅(qū)動(dòng)素養(yǎng)發(fā)展”良性循環(huán)。

（三）破解教育資源的配置壁壘，創(chuàng)設(shè)包容性的素養(yǎng)發(fā)展環(huán)境

信息化讓數(shù)學(xué)教育走出優(yōu)質(zhì)教育資源的地域限制與群體區(qū)隔，為促進(jìn)數(shù)學(xué)教育公平、實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)培養(yǎng)的包容性發(fā)展創(chuàng)造條件。一方面，國家級(jí)智慧教育平臺(tái)、開源教育軟件等數(shù)字化資源的普及，使優(yōu)質(zhì)數(shù)學(xué)教育內(nèi)容能夠突破地理邊界，輻射到師資薄弱地區(qū)，有效緩解了傳統(tǒng)教育中因地域差異導(dǎo)致的素養(yǎng)培養(yǎng)起點(diǎn)不公問題，讓每個(gè)學(xué)生都能在技術(shù)支持下接觸到契合核心素養(yǎng)要求的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容[3。另一方面，信息化環(huán)境也可為教師提供跨越時(shí)空的專業(yè)成長平臺(tái)，讓一線教師能夠借助網(wǎng)絡(luò)教研共同體、在線培訓(xùn)課程等形式，突破傳統(tǒng)教研的地域局限，深度理解如何在具體教學(xué)中落實(shí)數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理等素養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)而將這些認(rèn)知轉(zhuǎn)化為課堂實(shí)踐能力，最終推動(dòng)數(shù)學(xué)教育從依賴個(gè)體經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)向依靠系統(tǒng)支持。

二、基于核心素養(yǎng)的小學(xué)數(shù)學(xué)信息化教學(xué)策略

（一）構(gòu)建素養(yǎng)導(dǎo)向的數(shù)字化課程資源轉(zhuǎn)化體系

在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的課程改革中，數(shù)字化課程資源轉(zhuǎn)化并非簡單的物理遷移，而是遵循轉(zhuǎn)化邏輯展開教學(xué)，且認(rèn)知負(fù)荷理論也指出，合理的資源呈現(xiàn)方式能降低內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，提升學(xué)習(xí)效率。因此，小學(xué)數(shù)學(xué)課堂的核心素養(yǎng)培育中，構(gòu)建轉(zhuǎn)化體系需以該學(xué)科核心素養(yǎng)的數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、直觀想象這四大維度為錨點(diǎn)解構(gòu)教材內(nèi)容，再利用多媒體表征、交互技術(shù)重構(gòu)具身認(rèn)知情境，形成“資源形態(tài)適配一認(rèn)知路徑優(yōu)化一素養(yǎng)發(fā)展可視化”的轉(zhuǎn)化機(jī)制。具體的教學(xué)重點(diǎn)如下：

1.知識(shí)可視化轉(zhuǎn)化—建立具象化認(rèn)知橋梁

針對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)科的抽象素養(yǎng)培育，教師可以采用“概念具象化一過程動(dòng)態(tài)化一思維外顯化”轉(zhuǎn)化策略。例如，在“分?jǐn)?shù)的意義”教學(xué)中，教師可以利用NationalLibraryofVirtualManipulatives等分?jǐn)?shù)工具壘起虛擬分?jǐn)?shù)墻，此時(shí)學(xué)生可以拖拽不同分母的分?jǐn)?shù)塊，直觀理解“單位1”的分割邏輯。同時(shí)，還可結(jié)合希沃白板的蒙層功能，先呈現(xiàn)完整圓形，再逐步顯示被分割的3份，動(dòng)態(tài)生成“1/3”的概念表征。后續(xù)教師需要同步錄制“思維可視化”微課，用動(dòng)畫演示分?jǐn)?shù)與除法的關(guān)系，將抽象的數(shù)概念轉(zhuǎn)化為可操作的視覺符號(hào)系統(tǒng)。

2.問題情境化轉(zhuǎn)化—?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)域

在培育小學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)時(shí)，教師可基于情境認(rèn)知理論，將靜態(tài)知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為“生活問題一數(shù)學(xué)問題—模型構(gòu)建”的任務(wù)鏈條。以“位置與方向”單元為例，教師就可以為學(xué)生設(shè)計(jì)“校園尋寶”AR實(shí)景任務(wù)，學(xué)生可手持平板掃描校園地標(biāo)，并在數(shù)字地圖上標(biāo)注坐標(biāo)，并學(xué)習(xí)運(yùn)用“東偏北30度”“50米”等數(shù)學(xué)語言描述尋寶路線。此外，教師也可讓學(xué)生借助騰訊地圖API開發(fā)的互動(dòng)課件，實(shí)時(shí)驗(yàn)證路線的準(zhǔn)確性，在解決真實(shí)問題中掌握方位角的表征方法，意在借此轉(zhuǎn)化使小學(xué)生的數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)在具身實(shí)踐中自然生長。

（二）創(chuàng)新技術(shù)賦能的深度探究教學(xué)模式

維果茨基中介理論強(qiáng)調(diào)，數(shù)字技術(shù)作為認(rèn)知工具能拓展學(xué)習(xí)的可能性邊界，基于此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師可深度探究教學(xué)模式，并以“問題鏈驅(qū)動(dòng)一技術(shù)工具支撐一高階思維發(fā)展”為核心，構(gòu)建“觀察提問一猜想驗(yàn)證一建模應(yīng)用”的探究循環(huán)，以此讓小學(xué)生在交互式白板、虛擬實(shí)驗(yàn)室、智能分析平臺(tái)等技術(shù)賦能下，將傳統(tǒng)課堂的單向傳遞轉(zhuǎn)化為“學(xué)生主導(dǎo)一技術(shù)中介一教師引導(dǎo)”的三元互動(dòng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培育成效。具體而言，教師可從下述幾方面展開：

1.問題鏈驅(qū)動(dòng)的情境探究

該階段為觀察與提問環(huán)節(jié)，教師可運(yùn)用“5W1H”問題設(shè)計(jì)法，結(jié)合數(shù)字資源創(chuàng)設(shè)多層探究情境。例如，在“三角形分類”教學(xué)中，首先通過GeoGebra動(dòng)態(tài)課件在課堂上為小學(xué)生展示20個(gè)不同特征的三角形，要求其觀察并提出“為什么有的三角形穩(wěn)定？”“等邊三角形和等腰三角形有什么關(guān)系？”等問題。隨后，利用班級(jí)優(yōu)化大師的實(shí)時(shí)彈幕功能，將學(xué)生問題進(jìn)行詞云分析，聚焦“邊與角的關(guān)系”這一核心問題鏈，并為學(xué)生推送“三角形大廈承重測(cè)試”虛擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過改變?nèi)切芜呴L、角度，觀察承重?cái)?shù)據(jù)變化，在數(shù)據(jù)可視化中建立探究方向。

2.工具中介的驗(yàn)證探究

該階段為猜想與驗(yàn)證環(huán)節(jié)，教師可引入幾何畫板、Excel數(shù)據(jù)處理、Python簡易編程等“數(shù)字探究工具箱”，以此支持小學(xué)生開展數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)期間的實(shí)證研究。以“圓的周長”教學(xué)為例，教師可先讓學(xué)生分組使用Desmos的圓形測(cè)量功能等在線測(cè)量工具，去采集不同大小圓的直徑與周長數(shù)據(jù)，隨后將數(shù)據(jù)導(dǎo)人Excel生成散點(diǎn)圖，從中發(fā)現(xiàn)并總結(jié)周長與直徑的線性關(guān)系。在此期間，教師還可讓部分小組去嘗試使用Python來編寫簡單程序，以此計(jì)算出不同直徑圓的周長近似值，驗(yàn)證π 的數(shù)學(xué)規(guī)律。上述多工具支持的探究活動(dòng)組織下，可以更好地讓小學(xué)生從“接受公式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍l(fā)現(xiàn)規(guī)律”，提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培育質(zhì)量。

（三）建立多元立體的素養(yǎng)發(fā)展評(píng)價(jià)體系

依據(jù)SOLO分類理論與教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，教師可構(gòu)建突破單一分?jǐn)?shù)的評(píng)價(jià)體系，讓學(xué)生從知識(shí)掌握（ 40% ）、思維過程（ 30% ）、實(shí)踐應(yīng)用（ 30% ）三個(gè)維度建立多項(xiàng)具體指標(biāo)，并通過學(xué)習(xí)平臺(tái)日志、互動(dòng)記錄、作品分析等多源數(shù)據(jù)，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法生成個(gè)性化素養(yǎng)發(fā)展雷達(dá)圖，實(shí)現(xiàn)“模糊評(píng)價(jià)”向“精準(zhǔn)畫像”的轉(zhuǎn)變。

1.過程性數(shù)據(jù)采集—構(gòu)建學(xué)習(xí)軌跡全息圖

教師可利用智慧課堂系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的探究行為數(shù)據(jù)，包括虛擬實(shí)驗(yàn)的嘗試次數(shù)、錯(cuò)誤類型的認(rèn)知過程數(shù)據(jù)；小組討論的發(fā)言頻次、協(xié)作貢獻(xiàn)度類交互數(shù)據(jù)（如）；答題時(shí)長波動(dòng)、表情識(shí)別記錄類情感數(shù)據(jù)。例如，在“長方體表面積”教學(xué)中，系統(tǒng)可自動(dòng)捕捉到學(xué)生在計(jì)算有兩個(gè)面是正方形類特殊長方體表面積時(shí)，反復(fù)修改公式參數(shù)，并結(jié)合其草稿區(qū)的畫圖記錄，判斷該生存在“面的特征與公式匹配”的認(rèn)知偏差，及時(shí)推送針對(duì)性微視頻進(jìn)行干預(yù)。

2.多維素養(yǎng)建模 —開發(fā)智能評(píng)價(jià)量規(guī)

針對(duì)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的四個(gè)維度，設(shè)計(jì)可視化評(píng)價(jià)量規(guī)并嵌入數(shù)字平臺(tái)。以“邏輯推理”素養(yǎng)為例，量規(guī)分為四個(gè)水平，如表1所示：

例如，在解決“雞兔同籠”這一數(shù)學(xué)問題時(shí)，教師可讓學(xué)生通過班級(jí)博客提交列表法、假設(shè)法、方程法等不同解法，隨后由智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)解法的邏輯嚴(yán)密性、步驟完整性、創(chuàng)新性進(jìn)行自動(dòng)賦分，同時(shí)標(biāo)記出“假設(shè)籠中總腿數(shù)計(jì)算錯(cuò)誤”“方程建模時(shí)變量定義模糊”等具體問題，為每個(gè)學(xué)生生成個(gè)性化改進(jìn)建議，進(jìn)一步促進(jìn)小學(xué)生“邏輯推理”核心素養(yǎng)培育效果提升。

（四）實(shí)施教師信息化素養(yǎng)提升方法

根據(jù)技術(shù)—教學(xué)一內(nèi)容知識(shí)（TPACK）理論，教師自身的信息化素養(yǎng)提升需經(jīng)歷一系列過程，為了幫助教師將學(xué)科知識(shí)（CK）、教學(xué)知識(shí)（PK）與技術(shù)知識(shí)（TK）深度融合，形成適應(yīng)素養(yǎng)導(dǎo)向教學(xué)的復(fù)合能力結(jié)構(gòu)，應(yīng)該著重做好下述工作：

一方面，是基礎(chǔ)層的技術(shù)工具適應(yīng)性應(yīng)用訓(xùn)練。學(xué)?？梢跃劢剐W(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)常用的GeoGebra、希沃白板、班級(jí)優(yōu)化大師等數(shù)字化工具，開展“技術(shù)工具工作坊”，并采用“案例拆解一模擬操作一實(shí)戰(zhàn)考核”三步驟培訓(xùn)。例如在GeoGebra培訓(xùn)中，先讓教師去分析“圓柱體積推導(dǎo)”的經(jīng)典案例，拆解動(dòng)態(tài)演示的關(guān)鍵步驟，包括切割圓柱體 $$ 拼成長方體 $$ 對(duì)比體積變化，隨后再讓教師在模擬環(huán)境中復(fù)現(xiàn)操作，最后要求結(jié)合自己的教學(xué)設(shè)計(jì)制作一個(gè)互動(dòng)課件，以此為后續(xù)小學(xué)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的信息化教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

另一方面，是進(jìn)階層的融合式教學(xué)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)。在此期間，學(xué)?？山M建“素養(yǎng)導(dǎo)向的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)”微認(rèn)證體系，要求教師完成“學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)化轉(zhuǎn)化一數(shù)字資源適配性篩選一活動(dòng)流程技術(shù)嵌入”的完整設(shè)計(jì)。以“百分?jǐn)?shù)的應(yīng)用”單元為例，參訓(xùn)教師需將“能解決折扣、稅率等實(shí)際問題”轉(zhuǎn)化為“數(shù)學(xué)建?！彼仞B(yǎng)目標(biāo)，并從國家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)篩選出至少3個(gè)適配資源，如價(jià)格比較動(dòng)畫、納稅計(jì)算模擬器、折扣方案設(shè)計(jì)模板等。此外，還應(yīng)為小學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培育需求，去設(shè)計(jì)“雙十一購物策劃”項(xiàng)目，意在讓小學(xué)生融入在線協(xié)作表格、智能計(jì)算器等技術(shù)工具提升數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育目標(biāo)。

三、結(jié)束語

綜上所述，核心素養(yǎng)導(dǎo)向的小學(xué)數(shù)學(xué)信息化教學(xué)，應(yīng)重點(diǎn)做好技術(shù)邏輯與教育邏輯的深度耦合工作，由此全面解決傳統(tǒng)教學(xué)的效率問題，真正在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂上重構(gòu)“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人”的育人邏輯。但教師在實(shí)際教學(xué)中，也不可忽視技術(shù)應(yīng)用的表層化與盲目化的問題，并高度警惕“為技術(shù)而技術(shù)”的形式主義傾向。唯有當(dāng)信息技術(shù)真正成為素養(yǎng)生長的“催化引擎”，而非教學(xué)的“錦上添花”，小學(xué)數(shù)學(xué)教育才能實(shí)現(xiàn)從知識(shí)傳授到素養(yǎng)發(fā)展轉(zhuǎn)型，讓每個(gè)學(xué)生都能在數(shù)字時(shí)代的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中獲得全面發(fā)展的機(jī)會(huì)，最終成長為具備終身學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新素養(yǎng)的時(shí)代新人。

作者單位：田秀萍甘肅省靜寧縣古城中心小學(xué)

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