学科核心素养下高中数学信息化教学的路径研究

宋立岩

引言

学科核心素养维度下的数学信息化教学,是“新课标”对高中数学学科的信息化教学提出的要求。可以说,信息化教学以信息技术为载体,为教育行业的发展注入活力的同时,教育工作者挖掘科技价值使其服务于素质教育,也成为贯彻核心素养理念的落脚点。

一、高中数学核心素养的基本内涵

高中数学同其他课程一样,都是以学生发展为本的学科教学,培养与提升学生数学核心素养,面向全体学生,坚持因材施教。教师将核心素养渗透于高中数学教学中,加强了学生对知识的积累,且促使学生逐渐形成数学学习能力,从而更好地应用数学。高中阶段数学核心素养,包括数学建模、逻辑推理、直观想象和数据分析等方面,囊括数学学科的重要思想,这些都是评价学生认识并掌握数学的关键指标。从学科教学机制角度来说,数学学科核心素养的教育应着眼于三个层次,即为学科知识、学科思维与问题解决,在此过程中所逐渐形成的素养。

因此,在高中数学课程教学中,教师应在数学学科特征、高中生认知的一般规律、数学课程目标等方面的基础上,精选并设计数学课程内容,并妥善协调好高中数学核心素养和课程教学内容、间接与直接经验、结果与过程之间的联系,以及数学与其他学科之间的联系,关注与义务教育阶段数学课程内容的衔接。

二、信息化教学的基本要义

信息化教学是利用多种信息技术,丰富教学内容,简化教学过程的工具。学科素养下的信息化教学,教师应引导学生正确使用信息技术扩展学习资源的获取渠道,将抽象的数学概念、公理等内容予以直观化、简单化呈现出来,学生掌握一定的“方法”之后,能获得数学学习的自信心。不同于传统讲授式教学,信息化教学过程,可利用智能软件与技术,丰富教学内容、激活课堂教学活力,有利于调动学生的主观能动性。如将记板书、查阅知识点的时间节省下来,组织学生进行自主探究与小组讨论等。概念梳理以几何画板来作图,动画演示立体几何的形成过程,或者是在电子触屏黑板上进行构图,帮助学生加深对抽象图形及概念的理解。

三、高中数学信息化教学现状

信息技术是把“双刃剑”,可给教育教学工作改革带来极大的便利,利于培育学生核心素养。但是,在实际教学工作中,仍然不可避免一些问题的发生,集中表现在学科教学与信息技术的融合问题。对此,高中数学信息化教学应该对以下几个方面的问题进行优化,改善信息化课堂教学环境。

一方面,对数学信息化教学的误解。高中数学开展信息化教学,是将解题思维和数学思维渗透在教学过程的媒介与方法,教师借助于信息技术手段,更好地引导学生学会和会用数学。教师应严格区分信息化与电子化之间的差别。信息技术教学走进课堂,甚至有些学校开始使用电子化教材,其与信息化教学存在本质的差别。信息化教学的明显特点是“交互性”,包括师生间、学生间等的信息交互。明确电子化和信息化的差异,是正确使用信息化教学技术的基础。

另一方面,信息技术在高中数学教学中的不充分应用以及与知识间冲突的问题。高中数学核心素养,重在锻炼学生数学思维与能力,从而更好地解决数学问题。但是并不是所有信息技术或资源均有利于素质教育,过多信息技术的使用,则会压缩学生思维空间,反而不利于提升学生思维能力。而信息技术和教学方法的冲突,集中表现在:信息资源的汇聚,对学生信息技术掌握能力提出了要求,其是一种间接经验的积累过程,容易产生技术依赖心理。对此,在学科核心素养教育理念下,积极探索高中数学信息化教学,有利于提升课堂教学质量,培育学生数学素养与能力。

四、学科核心素养下高中数学信息化教学的路径探索

(一)构建开放型课堂

信息化发展给数学课程教学带来了活力,促使学科课堂教学模式也发生了改变。同时要求高中教师亟须转变教学理念和方法,将信息化教学融合到数学课堂中,教学全过程不局限于课本、黑板,而是更有利于为学生打造出一个开放型课堂氛围。在这种开放型的数学课堂教学环境下,学生的情感、态度以及数学能力等方面才能得到更好的提升,进而达到培养学生数学核心素养的目标。

如高中数学“统计”课程教学中,教师可以将该节课堂教学过程搬到教室外。为了保障课堂的开放性,引导学生学会自主分配时间,教师应避免这种活动教学中进行知识灌输,而是利用信息化手段让学生能动自主地学习。围绕本节课的教学“信息技术应用、统计软件的应用”的主线,以“某城市某区生活用电量的估计问题”为探究课题,以班级为单位进行小组探究。教师可为学生提供一个大致模板,学生自主上网搜索信息并查找相关数据,形成课题报告,并利用数学统计方法对地区居民生活用电管理是否科学进行评价,并尝试提出改进措施。在这种教学目标点牵引下,学生“任务”就是通过课题的形式,以信息化方式为载体,从传统的课堂知识传授转变为教学引导,与学生一起解决学习问题,教师并不是在全权指挥,而是放开手让学生自主探究学习,课上教师只需要在学生遇到问题的时候加以指导。并且,开放型课堂教学下,学生知识的来源并不只是教师,也涉及自主学习。在这种教学环境下,学生才能有学习的主体意识,数学学习效果自然会明显提升。这样,高中数学核心素养的提升才能落实到位。

(二)运用信息化教学方法

学科核心素养渗透于高中数学教学全过程,以学生为本,并以教学信息化从PPT、EXCEL 等常用办公软件以及电子触屏几何画板、视频播放、远程教育的“互联网+教育”等模式提升教学互动的有效性,促进了数学信息化教学的发展。在此过程中,教育工作者有责任、有义务将先进教育理念和教学技术为素质教育所用。通常情况下,信息化教学设计应从三方面进行思考:

首先,课前导入环节的设计。“互联网+教育”背景下,高中数学定义、定理等知识,或经典题型的介绍多是以微课、慕课等形式呈现出来的,内容涉及本节课教学重难点。另外,教师还应设计相应的数学问题,难易程度层层递进,帮助学生做好课前预习。

其次,抽象或复杂知识点的讲解。如立体几何的平行与垂直、求解几何等分类教学中,可利用电子触屏的几何画板,指导学生构图梳理已知条件,教师引导学生架构几何图形,配之以动画演示形式,使得抽象知识的讲解不再枯燥、乏味,强化学生对概念、公理理解的同时,提升了学生的学习兴趣,为培养学生数学学科素养提供了有力支撑。

最后,数据分析与评判。利用智能化设备及软件建立学生个体的评价模块,主要分为两部分内容:第一部分内容是通过学生自评或他评,如教师和家长对学生学习能力、习惯等方面的素质评价,将数学计算、空间想象、思维能力与记忆等内容也纳入到评价标准中,人工刷选或者是在相应的智能化平台中,调取符合学生个体差异的数学习题,是因材施教的延伸,也是对“大班制”教学的改善。第二部分内容是了解与分析学生数学做题情况,教师引导学生总结易错点,同时将学生出现的共性与个性问题进行归纳,形成教学课件,同学生一起分析解题思路、常出现的易错点,真正地让学生知道自己“错在哪里”,而不是一味地“题海战术”。对培养学生的逻辑思维,养成数学学习习惯具有积极的作用。

(三)教学方式的有效实施

一方面,教师应适度应用信息技术。高中数学课程教学活动中,因数学学科的抽象性等特点,由于学生个体差异性所能承受的学习压力往往也不同。信息化技术应用于高中课程教学,避免了教师解说式教学的问题,能够帮助学生学习和应用数学概念等,学生也经历了一定的思考过程。但是,并不是所有的数学知识点都适用信息化教学方法,教师应结合实际情况进行选择。

另一方面,高中数学信息化教学全过程渗透学科核心素养。高中数学课程与其他课程有着相似之处,比如教学目的,如促进学生掌握根本知识、根本思想、根本技能和根本活动经历的“四基”,分析问题与解决问题的能力,加强创新精神与实践才能等方面的培养。数学课程教学中,以学科核心素养为主线,引导学生学会用数学的眼光观察、分析和了解世界。尤其是有关数学家、科学家的史事、公理化的数学发展等,对激发学生数学的学习兴趣将发挥积极的作用。高中数学日常教学活动中,增添人文社会科学知识,如“公理化方法经历了实体公理化、形式公理化、纯形式公理化三个阶段,所建立的理论典范分别是《几何原本》《几何基础》、ZFC 公理系统。”以“古为今用”的方式,引导学生了解数学知识点的同时,能够通过数学问题的结构来加深对数学概念、公理等抽象内容的理解,引导学生感悟数学思想,把握数学学习本质,促使其感受数学文化的内涵。

不仅如此,信息化教学方法的应用提高了数学教学内容与数理化方法之间的匹配度,是实现因材施教的有效策略。信息化教学弥补了传统理论化教学的缺陷,结合学生需求来选择教学方法与技术。如根据学生不同的年级学段,设置不同的课时练习、单元测试、专题训练;按照题型划分为单选、多选、填空、解答等;按照难度进阶,分为容易、较容易、一般、较难和困难五个梯度。教师针对不同学生的数学基础差异,结合典型题、压轴题与同步题,为学生设计数学“选题”库,辅之以视频课件,结合班级学生的认知特点、数学基础,采取由浅入深、由简到繁、由易到难的习题练习安排,循序渐进地引导学生学会思考,是因材施教的基本方法。但是在有些情况下,教师过于关注培养学生发散思维能力,强调一题多变或一题多解形式,帮助学生打破思维定式,提升学生的数学核心素养,容易忽视知识连贯性。以信息技术为支撑的数学课堂教学过程,为这种课堂增添了直观性、趣味性,学生能够直观地看到图形的变换、逻辑关联,有利于提升学生剖析问题的能力,对学科核心素养的培养做了进一步的升华。

(四)学科核心素养的培养

数学是处于不断变化的学科。数学核心素养下高中数学教学过程中,教师应明确数学核心素养和数学课程教学目的之间的关系。设计教学目标,是培育学生数学核心素养的前提。如“平面解析几何、空间向量、坐标系与参数方程”等教学知识点上,应确定培养学生的直观想象、抽象思维等从属于数学的核心素养,根据教学实际情况,按照不同的教学阶段与层次,设计现实、数学和科学教学情境,学生从熟悉的数学问题入手,找到问题的关联性,并对综合问题加以分析。并且,数学核心素养的培育,还应走进生活,落实“生活化教育”。在数学教学评价方面,应坚持“面向全体学生,促进学生全面发展”的教育指导思想,将其贯穿数学教学的全过程,实施“过程化”评价方法,而不是“结果”评价,有利于调动学生的学习热情,从而更愿意主动学习数学。数学核心素养渗透于课程数学的全过程,学生在特定教学情境中逐渐养成的反思、交流表达等行为习惯,是每个学生对数学根本思想的一种感悟,这些都是学生在数学学习中所经历并逐渐积累的。

结语

总而言之,学科核心素养理念的提出,具有重要的价值与意义,其意味着思维方式的转变,对高中数学学科教学来说,也是一个学科观、教学观、知识观、课程观的改革转型与重新建构的过程,同时也是对“为谁培养人、培养什么人、如何培养人”的探索过程。因此,学科核心素养下高中数学信息化教学,指向培养学生的品格与关键能力,是对“新课标”的方法化、具体化的回应,更加有利于学生的个体化发展。