现代信息技术在高中数学课堂教学中的应用

杨秀涓

[摘  要] 从宏观层面的核心素养到学科层面的数学学科核心素养，其培育都需要结合现代信息技术的使用，而有新的理解与实施途径. 在核心素养的背景之下，信息技术在高中数学教学中的作用，有两点体现：其一，信息技术带来的新的教学手段，与数学学科核心素养各个要素之间有着密切的联系;其二，信息技术可以优化学生的学习方式，这为核心素养的落地提供了多种途径. 信息技术对学生建构数学知识的作用是显性的，对数学学科核心素养培育的作用是隐性的. 作为教师要研究这个隐性的过程，必要的时候，还应当在学生面前将这个过程变得显性化.

[关键词] 现代信息技术;高中数学;课堂教学

信息技术与高中数学学科教学的整合，体现在前者可以促进后者上面. 与信息技术相匹配的现代教学手段，在高中数学教学中的辅助作用越来越明显，很多时候甚至不可替代;而研究学生的数学学习过程，判断学生在建构数学知识的过程中，可能会遇到哪些挑战，这些挑战又如何通过信息技术来化解，则是现代信息技术在高中数学教学中发挥作用时，需要考虑的基本问题. 今天的高中数学教学面临着新的形势，从宏观层面的核心素养到学科层面的数学学科核心素养，其培育都需要结合现代信息技术的使用，而有新的理解与实施途径. 众所周知，现代信息技术的发展将世界带入一个崭新的信息时代，具体体现为信息时代的数字化、网络化、全球化等，这些特征给高中数学教学带来了无限生机. 要将信息技术的这种生机，转化为学生建构数学知识的生机，进而转化为学生问题解决的能力，并最终变成学生的数学学科核心素养，则应当成为每一个高中数学教师亟待思考的问题.

信息技术在高中数学教学中的作用

按理说信息技术在高中数学学科教学中的作用已经无须赘言，但是在核心素养的背景之下，还穿信息技术的新鞋走“电灌”的老路，那核心素养的落地可能就是一句空话. 要想让信息技术与高中数学教学真正融合起来，且成为核心素养落地的重要推动力，教师就必须充分认识到信息技术工具跟随技术发展及教育应用方向，要从视听媒体走向信息化，并关注已经成为趋势的新兴技术发展，而在应用理念上，也应当由现代化教学手段、课程整合等，向两者的深度融合发展. 实际教学中则要紧扣“优化教学、提升质量”这一根本目的，并以此为初衷引领教学实践. 从实施主体的角度来看，信息技术应用则应当以学生、教师为主体，向多角色扩大.

具体地说，在核心素养的背景之下，信息技术在高中数学教学中的作用，还应当有这样两点体现：

其一，信息技术带来的新的教学手段，与数学学科核心素养各个要素之间有着密切的联系. 高中数学学科核心素养由数学抽象、逻辑推理以及数学建模等6个要素组成，以数学抽象为例，其前提是学生要能够体验到具体形象的数学事物，其后借助于数学思维才能进行抽象. 又比如说直观想象，其需要学生的几何直观与空间想象能力作为基础，通过信息技术手段给学生提供几何图形，以培养学生的直观想象能力，这是其他教学手段所难以替代的.

其二，信息技术可以优化学生的学习方式，这为核心素养的落地提供了多种途径. 将有信息技术手段运用与没有信息技术手段运用进行对比，可以发现有了信息技术手段之后，学生建构数学概念与规律的时候，思维方式会有所不同. 进一步研究表明，思维方式的不同是由于思维对象不同引起的，信息技术手段所提供的学习内容，往往比较直观，很多时候还可以借助于动画与视频，来让学生的思维对象变得更加形象. 这样无论是学生的直接加工，还是与微课结合的翻转课堂，都能够促进学生更好地进行自主学习，从而提高建构数学知识的效率. 而这些正可以为核心素养的落地奠定基础.

通过这些可以发现，基于核心素养培育的需要来思考现代信息技术在高中数学教学中的运用，可以让现代教学手段走出“电灌”的窠臼，真正成为核心素养落地的有力保障.

基于信息技术思想的高中数学教学

在曾经使用现代信息技术的基础之上，笔者意识到，对于现在信息技术与课程的整合乃至于融合的关键理解，在于把握信息技术思想. 要知道信息技术本身就是人类高级思维的产物，紧扣这其中的思想，就可以让信息技术手段与数学学科的融合更加结实. 这里有两个层面的理解：一是信息技术是通过具有一定应用功能的信息终端来体现的. 好的信息化学习终端能以其独有的教学交互特性与移动便利性有效改善传统课堂教学，具有为学习者创造交互性、趣味性更强的数字化学习环境，有效提升教师的教学效果和学生的学习效果的潛能;二是信息技术蕴含的创新思想、大数据思想、云计算思想，都能够给高中数学教学带来有益的启示.

例如，在“椭圆及其标准方程”在教学中，教师可以借助于信息技术手段，来设计这样几个教学环节.

环节一：利用信息技术手段创设动态情境. 这里可以结合最新的科技发展，给学生播放发射的卫星围绕地球运行的椭圆轨道，这样可以唤起学生已有的表象. 事实证明，学生在此前是有类似的表象的，但此前的表象建立大多与椭圆本身无关，因此这里需要引导学生从数学的角度来思考椭圆轨道. 随后提出问题：椭圆是如何画出来的？如果用方程来描述椭圆，那么这个方程又该是什么样的？

环节二：借助于信息技术手段优化学生的思维. 此处除了让学生通过体验（一根没有弹性的细绳两端固定，用笔尖拉紧绳子后移动笔尖所得到的轨迹就是一个椭圆）之外，现代信息技术手段更可以帮学生清晰地展现自身的思维图景，如上述体验生成的表象，再叠加平面直角坐标系，就更容易让学生获得建立椭圆标准方程的图景（如图1）.

这样的一个叠加过程，利用传统的教学手段会非常困难，而如果运用现代信息技术则非常容易. 一个简简单单的叠加动画，可以迅速提高学生的思维效率，从而让学生基于上述图形认识到确定椭圆标准方程的时候，与两个定点（焦点）以及长短轴的长度有关.

此处信息技术所起的作用，更多的是促进学生的思维，让椭圆的标准方程得出过程变得更加顺利.

环节三：借助于信息技术手段引导学生自我评价.

自我评价是数学学科核心素养落地的一个重要环节，新知识学习过程中，学生的主要精力都花在数学概念的得出与规律的推理之上，对自身的学习过程，尤其是数学思想方法的运用往往缺少关注. 在椭圆的标准方程得出过程中，学生的思维经历了一个什么样的途径，非常值得思考. 将现代信息技术与思维导图等方式结合起来，这样就可以让学生的思维可视化，学生就更容易认识到数学体验以及信息技术在自己的数学学习过程中起着不可替代的作用.

指向数学核心素养的信息技术运用

在以上这个教学案例当中，信息技术对学生建构数学知识的作用是显性的，对数学学科核心素养培育的作用是隐性的. 作为教师要研究这个隐性的过程，必要的时候，还应当在学生面前将这个过程变得显性化. 此时信息技术依然可以起到重要的作用，综合起来看信息技术的作用有：彰显智能特色，有效促进课堂教学;拓宽选材范围，丰富技术应用情境;普及数字素养，鼓励学生动手操作;发挥技术优势，提升数学核心素养，等等.

一个非常有意思的细节是，笔者常常让学生在学习某一个数学概念体会到成就感的时候，接受笔者的问卷调查. 问卷调查通过微信的问卷星来完成，调查的结果可以自动统计，从而给教师的教学带来一些有价值的参考（这里实际上就有大数据与云计算的思想）. 比如在上面的“椭圆及其标準方程”这个案例当中，笔者就设计了这样一个问题：你感觉椭圆标准方程最吸引你的地方是什么？设计的选项分别是：A.椭圆标准方程的形式;B.平面直角坐标系中椭圆的对称特征;C.椭圆标准方程的推导过程;D.椭圆标准方程的变化形式. 简单的调查加上便捷的统计，得出的结果是：A：60%，B：83%，C：56%，D：42%. 这样的统计结果让笔者意识到，学生对椭圆标准方程的推导过程与变化形式的兴趣，还有一定的培养空间. 于是在后续的教学中，笔者通过变式重新进行了推理，这在客观上培养了学生的逻辑推理能力，也让学生对椭圆及其标准方程有了更好的直观与想象能力，这也进一步让学生对椭圆这一模型的认识变得更加深刻. 于是这样的过程就对应着数学学科核心素养中的多个要素，可以肯定地讲，没有信息技术的支撑，数学学科核心素养培育的效率不会如此之高.

以上是笔者对核心素养背景下，现代信息技术在高中数学教学中的运用的浅显思考. 疏漏难免，敬请指正.