信息技术与数学课程深入整合的利器——虚拟教具

☆朱琴

（南京市百家湖小学，江苏南京 211100）

信息技术与数学课程深入整合的利器
——虚拟教具

☆朱琴

（南京市百家湖小学，江苏南京 211100）

近些年来，随着信息技术的不断进步及互联网的普及，在数学课堂上出现了一类新的教具，名为“虚拟教具”（Virtual Manipulatives），作为新一代计算机教具，它具备以往计算机教具不具备的一些特点和优势，在美国、新加坡、台湾的教学实践证明，其对信息技术与数学教学的深入整合有较大的推动作用。

一、虚拟教具的含义、特点及作用

数学虚拟教具是一种为了帮助学生更好地学习数学知识而开发的基于互联网的交互式、可视化软件，它允许学生像使用实际教具那样，通过鼠标或键盘操控动态的虚拟物件，探索发现数学概念和数学关系。它具有以下特点：一是交互性。不同于单向的信息展示，学生可以直接通过鼠标操控虚拟化的教具（如旋转、移动图形）。二是动态性。静态图形能随着具体的操作进行连续的变化，从而展现出动态变化的过程。三是基于互联网。虚拟教具虽然也可以单机使用，但基于互联网可以使虚拟教具不受学习时间、空间的约束，发挥出更大的作用。

在中小学数学课堂教学中使用虚拟教具具有如下优势：一是可以避免实际教具数量少、有时难以得到想要的教具、教具使用管理、维护等问题。二是可以克服有些教具在教学过程中效率低的问题，如可能性教学中的投硬币、掷骰子等重复性操作。三是虚拟教具能创设具有交互式及动态特性的虚拟学习环境，较之目前广泛使用的PPT及FLASH制作的以单向信息传递为主的课件，更有利于不同层次学生的积极主动探索，能有力推动课堂教学向“教师主导，学生主体”方向转变。四是较之其它信息整合方法如WebQuest，更适合在数学课堂运用。

二、虚拟教具典型网站介绍

虚拟教具的优良特性意味着其开发难度及投入较大，一般需要一个包括教育专家、优秀教师、软件开发人员甚至学生的专业团队来实现，所以，发掘并应用已有的虚拟教具是当务之急，好在互联网上已经有不少网站提供免费的、优秀的虚拟教具，现介绍两个典型的网站：

一是美国国家虚拟教具图书馆（National Library of Virtual Manipulatives，http:／／nlvm．usu．edu／），它是一个由美国国家科学基金会（National Science Foundation）支持的项目，该项目主要依据美国国家数学课程标准开发了系列适用于从学前班到12年级的虚拟教具（有中文版），虚拟教具根据不同年级段，分为数及运算、代数、几何、测量、统计与可能性五类，采用Java Applet技术实现，每个虚拟教具有分别针对教师／家长和学生的使用说明，既适合教师教学，也适合学生在家长指导下学习或自学。eNLVM是NLVM的增强和扩展，是一个在线课程创建工具，其中有展示虚拟课件在教学中应用的典型课例，值得参考。

二是美国SHODOR教育基金会网站（http:／／www．shodor．org／interactivate／），该网站一是从学习者（Learner）的角度提供了 3－12年级的 Activitis（学习活动）、Dictionary（术语词典）、Tools（虚拟教具），每个虚拟教具由 Learner(学习者的说明)、Activity(教具软件)、Help（使用帮助）、Instructor（教学说明）四部分组成。二是从教学者（Instructor）的角度提供了应用虚拟教具的教学设计、相关讨论及教学标准。

从上述网站可以看出当前美国数学虚拟教具的一些特点：一是全，紧紧围绕课程标准设计，涵盖了每个年级及主要的教学内容。二是深，每个虚拟教具均从教和学两方面提供了帮助，并且提供了大量运用虚拟教具的课例，充分体现出“教师主导——学生主体”以及“学教并重”的思想，虚拟教具已逐步与课程教学溶为一体，既支持课堂内的教学，又支持课外的自学。

三、虚拟教具应用

由于数学是一门跨国界的语言，我国中小学数学的内容和结构与发达国家（如美国）有不少相似之处，具体到与虚拟教具相对应的知识点，更有许多共同之处，这是我们可以借鉴应用的基础。目前国内信息技术与数学课程的整合正走向深入，同时也遇到了较大的困难，突出的问题是虽然投入较大，但教学效果并不理想，难以广泛深入的开展。这与运用信息技术教学，教师投入较大、技术手段较为单一（以单向信息的传递为主）、学生主动参与探索不够、课堂结构未发生根本性转变等有密切关系，而在课堂教学中合理引入免费的优质虚拟教具可以有效解决上述问题。目前在美国、新加坡、台湾的教学实践表明，虚拟教具的有效运用确实对提高教学质量有较明显的帮助。

由于在语言、教学方式、文化等方面与美国存在较大差异，所以引入虚拟教具需要一个“本土化”的过程，建议有关部门组建一个团队，系统的引进、消化、吸收直至改进国外的优秀免费虚拟教具，然后共享使用。作为教师个人也可以在教学中尝试使用国外的虚拟教具，特别是有汉化版的，具体可以参考以下步骤：

第一，确定适合的教学内容。具体哪些内容适合用虚拟教具整合，有两条经验可供参考：一是事前要有充分的理由，避免只是为了用虚拟教具而用虚拟教具；二是事后验证确实有效，特别是要关注学生的学习效果。

第二，收集、整理、分析相关教学资源。围绕课堂教学内容，到国内外比较“权威”的小学数学教学相关的网站收集课程教学所需的优质资源，分析筛选出一个优秀的教学设计，作为进一步改进、提高的“母本”。

第三，教学单元再设计。首先，以“母本”为基础，通过详细分析教学内容及教学环节，发现“母本”的不足，确定可以改进的地方。其次，设计好“切入点”，这一点较为关键，主要凭借教师的经验进行，就是将虚拟教具在适当的时间、地点、面向合适的学生整合进原来的教学环节中，并且能起到较明显的教学效果。

第四，教学实施、评价、改进和提高。

上述方法主要基于在国内已有优秀教学设计的基础上进行教学单元再设计，融入虚拟教具，进一步提高学生学习的自主性，改进课堂结构。在实践教学中，哪怕只是在一节课中的某个知识点或教学环节整合了虚拟教具，但只要较之传统教学确实有优势，就值得提倡，尽量做到以较少的投入取得可见的成效。

虚拟教具作为当今教育技术的创新成果，目前仍在不断地发展和完善，例如随着移动通信技术的发展，学生可以通过手持设备（如平板电脑、智能手机）随时随处地使用虚拟教具，为移动学习提供强力支撑。可以毫不夸张地说，虚拟教具有望成为下一代的数学教学工具。

昌曙平]