高中数学教育信息化的校本常态化实践

谢爱华　

［摘  要］ 在新课程改革与教育信息化2.0提升工程全面铺开的大形势下，普通高中一线数学教师，从本职工作实践出发，积极探索信息技术与数学课程深度融合的途径，开展校本常态化实践，并对教育信息化2.0提升工程的落实效果提出期望.

［关键词］ 高中数学；教育信息化；常态；校本

2018年教育部印发《教育信息化2.0行动计划》，并通过实施《教育信息化2.0行动计划》，争取做到教学应用覆盖全体教师，学习应用覆盖全体适龄学生，数字校园建设覆盖全体学校. 因此，作为基层一线教师，要进一步提高自身的信息素养，同时帮助学生在信息化、数字化的现代社会中更健康、安全地生活，并适应信息时代的国际竞争.

首先，学校要不断加强信息化技术硬件的建设，为师生创设网络化、信息化、智能化的泛在智慧教育教学环境，通过互联网、大数据、人工智能把每一个教师、每一个学生连接起来，调动、整合所有教育教学资源，在探索适合自己学校的校本路径中，在师生探究、交流、碰撞的过程中，建构起人人皆学、处处能学、时时可学的学习型教育体系，实现更加开放、更加适合、更加人本、更加平等、更加可持续的现代化教育，推动我国教育信息化建设不断前进.

其次，广大教师要不断加强信息技术软件的建设，积极参加信息技术的培训，提升业务素养，在日常工作中全面落实《普通高中数学课程标准（2017年版）》［1］提出的“重视信息技术运用，实现信息技术与数学课程的深度融合”的重要理念.

美国教育家杜威说过，“假如今天的学习方式依然如昨天，那么我们就剥夺了孩子的明天”. 华中师范大学深度教学领军人郭元祥教授也指出：“无边界学习注重引导学生通过符号知识的理解，实现知识和学习对于学生成长的五个层次，包括科学认知、技术体验、社会参与、文化觉醒以及生命体悟. 其中，技术体验是由符号学习走向应用、走向问题解决的重要阶段，其本质是应用学习，尤其是在开放情境中借助一定的手段和条件解决复杂问题的应用学习.”［2］在日常教育教学中注重信息技术与高中数学的深度融合，可以更好地提升学生的数学学科素养，落实立德树人育人目标.

一直以来，高中数学给人的印象是枯燥乏味的，相比其他科目更抽象难学，有点曲高和寡的感觉. 信息技术可以为教学和学习提供更丰富的资源，具有形象生动、直观明了、互动性强、应用性好等优势，能很好地辅助教师教学和学生学习，畅通师生交流、生生交流、人机交流，建构起“互联网+”条件下的人才培养模式. 因此，作为数学教师，笔者非常重视信息技术的运用，积极探索信息技术与日常教育教学的深度融合，不断优化课堂教学，转变教学与学习方式.

从教育信息化1.0到教育信息化2.0，推进信息技术发展

早在2004年教育部就颁布了《中小学老师教育技术能力标准》，推进教育信息化1.0发展，并在普及信息技术教育、促进信息技术与学科课程的整合、提升中小学教师信息技术能力等方面作出了要求. 作为国家教育信息化的亲历者、参与者、实践者，笔者在学习中，与更多教师通过交流合作、研究探讨，进一步革新了教育教学理念，创新了教育教学手段，更新了教育教学环境.

1. 从教育与信息技术“整合”到“深度融合”

研究数学课程标准（教学大纲）内容的演变会发现，从信息技術进入中学课程开始，所涉及的知识内容范围逐渐扩大. 相对于传统的黑板书写和“空对空”的课堂讲授，信息技术与数学课程的整合，能实现传统教学手段难以达到的效果. 因此，运用信息技术手段辅助教学，研究各种数学软件的运用，把它们整合到课堂教学，就是笔者一直热衷去做的事情. GeoGebra（简称GGB）就是这样一款好用的软件，它具有强大的绘图、运算、动态演示功能，在高中数学教学的各个分支，如平面几何、解析几何、立体几何、函数、统计与概率、微积分等的应用广泛，满足从小学到大学各学段的教学需求，可喜的是完全免费使用. 运用它来丰富数学课堂教学，动态演示一些学生不容易理解的抽象概念和几何关系，能更好地实现数形结合，培养学生的直觉思维和空间想象等能力.

笔者开始想当然地认为教育信息化就是以“数学教学”为主，以“信息技术”为辅的“电教化教育”，只服务于课堂教育教学，其应用场景也局限于课堂，是一种从静态显示转变为多媒体动态演示的视听技术. 基于这种认识，课堂的组织形式没变，师生的交流方式没变，学生的学习方式也没变.

在学校开展线上教学时，笔者发现信息技术已经悄然为教育教学打造了一个云、网、端一体化的信息交换空间，改变了教师的工作方式和学生的学习方式，改变了师生互动的方式，让人们在虚实融合的网络下实现信息共享、数据融合、协同交流、智能互动，让教育变得更加开放、动态、有弹性. “融合”的下一步就是“生长”，信息技术与课堂教学将来一定会在融合中伸出自己的触角，打破时空壁垒，沟通社会上的每一个学习者，调配线上线下的优质教育资源，推动终身学习. 只要愿意，每个人都可以在互联网上找到适合自己需要的学习资源和学习服务，真正实现人人能学、随时随地可学的愿景，构建出个性化、智能化、信息化的新型教育生态圈.

2. 从以“技术”为主到以“人”为主

教育信息化1.0主要着力于教育信息化工具的建设普及. 现在，我国大多数地区学校的硬件设施和信息化工具已经做到配备覆盖，甚至在一些边远的乡村学校都有了多媒体教学一体机，用上了互联网及远程视频录播技术等. 教育信息化2.0则以“体验”为依归，因为教育的基础和根本是“人”，教育信息化只有以人为本，从“人本”出发才能真正发挥出效能，避免倾向“唯技术论”.

首先是教师观念的更新. 教师掌握信息技术并不意味着能够合理、有效地运用，还需要数学教师培养信息技术环境下的数学学科教学知识（M-TPACK），它是信息技术知识、数学内容知识、教学方法知识三者的融合［3］. 这就要求教师在新课标理念的指导下，关注信息技术前沿理论，结合校本信息化环境、学生学情、教学素材，把信息技术手段有效应用于教学与科研，不但要注重教育信息资源的开发和利用，使教学手段科技化、资源传播信息化，更要注重教学环境的建构，使教学方式现代化，增强学生在教学过程中的主人翁体验.

其次是学生信息技术素养的提升和终身学习理念的树立. 有人曾开玩笑说，“现在的孩子不是生出来的，都是互联网上‘下载的”，他们的信息技术应用能力较强，甚至可能超过自己的老师. 但是信息技术能力并不等于信息技术素养，信息技术素养具有更为广泛和深刻的内涵. 学生不但要提高信息技术水平，还要培养科学探索精神，在新课改倡导的课堂模式中提升思维品质、学科素养.

史宁中教授说：“学生数学学科核心素养的形成和发展，是在教师的启发和引导下，通过自己的独立思考或与他人交流，最终自己悟出来的，是一种逐渐养成的思维习惯和思想方法. ”学生要在教师建构的泛在智慧教学环境中，掌握信息技术运用的主动权，在操作中去参与、去思考、去探究、去体验，感悟数学的科学价值、应用价值、文化价值、审美价值.

总之，师生信息技术素养的不断提升，要求师生具有信息化思维方式和行动方法，并将这种思维方式和行动方法根植于师生互动的各个环节. 在“互联网+”时代，主动学习、终身学习.

3. 从强调“应用”到强调“创新”

在教育信息化时代，各种各样的信息技术层出不穷，如云技术、人工智能、3D打印、VR/AR、MOOC、微课、移动学习终端、学习类APP、电子书包等. 推进学校教育与信息技术深度融合，使学校教育从量变转化为质变，并走在发展与创新的道路上——从固定、简单的教育场景逐步走向开放、共享、自主适应的教育场景. 理论创新、实践创新是信息化时代教育教学面临的艰巨任务.

落实“教育信息化2.0”的校本常态化实践

作为一线数学教师，当前实践研究比较多的是信息技术如何与学校教学、学校管理、学校服务进行深度融合，让信息化教育教学成为学校工作常态. 只有常态化的校本实践探索，才能有更多的经验教训、心得体会，才能推动理论与实践双向共振、共同发展.

1. 创新“教、学、考、评、研”

为了更好地应对“新课程、新课标、新技术、新高考、新评价”的深刻变化，并提升自身教学研究能力和水平，推动教育信息化、实践常态化，教师应在“教、学、考、评、研”五个环节中加强理念、技术等创新.

首先，在课堂教学上下功夫. 通过情境创设，引导学生深度学习；通过动态演示，丰富学生认知层次；通过实验探究，推动学生自主学习；通过建模技术，提升学生的认知能力. 比如，制作频率分布直方图采用的数据是学生的期末考试成绩，不同班级之间的比较分析，使得课堂气氛非常热烈；又比如，做线性相关分析采用的数据是学生的数学和物理考试成绩：是不是数学成绩好的学生物理成绩也比较好呢？两个学科的成绩到底有没有相关性？学生非常好奇，迫切希望借助GGB软件得到一个明确的答案，甚至要求直接掌握软件的操作权. 尽管每次班级数据的样本不同，探究结果各有偏差，但是学生在研讨交流的过程中都懂了“数学是有用的，数学与我们的生活是息息相关的”，这就充分激发了学生的学习内驱力.

其次，改变学生的学习模式，其中最重要也容易做到的就是改变师生互动、生生互动、人机互动的方式. 要打破教师展示、学生观看的学习模式，要突出学生的主体地位，可以借助GGB等软件，多设计互动性课件，让更多的学生参与课堂活动，并浓厚课堂教学氛围. 特别是在泛在智慧课堂教学中，学生借助手中的移动学习终端，使互动效率更高，互动频率更快，这种互动性的信息技术就显得尤为重要. 比如数列中的“汉诺塔”游戏、概率中的“三门”游戏都可以通过互动性课件，让班级所有学生在游戏中体验“用数学的眼光观察世界，用数学的思想分析世界，用数学的语言表达世界”.

将来更要进一步探索基于信息技术的教学新模式，加强学生学习认知规律、行为规律、心理规律的研究；借助大数据分析、大数据可视化等信息化手段，跟踪、监测、评估教学过程，预测与反馈每一位学生的学习效果，开展个性化、差别化指导，让每一位学生都学有所得.

再次，信息技术对日常教学中的考试环节有重大影响. 从过去的自动组卷系统，到线上阅卷，再到现在的大数据分析、个性错题库、家校互访等，都在不断提升考试管理的便捷性、实效性、联动性. 每次重大考试，各个学校都非常重视，依托数据交换、汇集，进行系统、全面、智能的深入分析和诊断，针对自身存在的问题进行反思，为下一阶段的工作提供精准指导. 不同于基于经验和直觉的传统决策方式，基于数据分析的信息化决策方式，让考试管理更精准、更精细，如果运用得当，可以帮助教师更好地立足教学实际，提升学生的学习水平. 比如通过本校学生与全市学生的考试情况的对比，把低于全市平均分的考点量化为“期望提升值”，借助“期望提升值”调整教学策略，突出备考实效，以促进本校数学成绩的稳步提升.

教育评价体系的改革，即变单一评价为综合性多维评价，这一直是新课改难以落实的一个目标. 其中最难的就是信息化“教与学”评价体系的重塑. 由于评价过程伴随性的数据采集难以实现，造成评价过程不可溯，评价结果也无法做到公平、公正、透明. 但是随着教育信息化的不断深入推进，基于互联网、大数据的教育服务新模式必将不断发展，实现真实数据即时形成和实时采集的新型教育生态圈必将形成.

最后，教育信息化不断推进“教研”工作，反过来“教研”工作又不断促进教育信息化进程. 教师始终是教育理念的落实者，是教育改革的实践者，集体教研可以帮助教师捕捉信息化教育的新态势，跳出自己的“舒适圈”，不断接受新的挑战，主动学习先进的教育教学理念和丰富的教育信息化手段. 只有广大教师都行动起来了，共同致力于符合信息化要求的学校建设标准，才能建设泛在智慧学习环境，构建处处能学、时时可学的信息化教育平台.

互联网最关注的是人与人的连接，教研工作也是人与人的连接，集众人之力，整合、优化线上线下教育资源，打造并更新校本教育资源库. 更加广阔的连接就是集合全体教师的力量，加强优质教育资源的数字化管理，建立知识产权保护机制，同时兼顾教育公平，打破优质教育资源的垄断，探索运用市场优化配置教育資源新机制，将优质教育资源辐射到每个学校，让所有人都能享受优质、丰富的教育资源.

2. 尝试跨学科融合

信息化时代的今天，综合创新型人才的培养已被各国提升到国家战略的高度，其中又以STEAM人才竞争最为关键，承担着打造本国在世界范围内核心竞争力的重大任务. STEAM（科学、技术、工程、艺术、数学）教育变革了传统的教育组织形式，开创了科学技术教育的新型课程，开辟了综合创新人才教育的新范式，成为全球化时代各国相继开展的教育形式［4］.

目前，新人教版高中数学教材均涉及科学、技术、工程、艺术类知识领域，如在科学领域，从人脸识别到网络安全，从天气预测到航空航天，从考古勘探到防病减灾，让学生领略社会生活中科学技术的每一次进步都离不开数学的强大助力. 比如在技术领域，用GGB软件做出全市学生某次考试成绩的频率分布直方图，拖动鼠标，实现分组变化，体验数据样本越大、分组越多，频率分布直方图的轮廓越接近正态曲线；用Excle表格做“中秋博饼”的概率模拟实验，让学生感受信息技术是推动统计学发展的强大驱动力. 在工程领域，用正弦、余弦定理解决距离、高度、角度等工程测量问题；穿插圆锥曲线的光学性质，让学生了解我国最大的射电望远镜和美国白宫椭圆形办公室的工程设计原理. 在艺术领域，介绍黄金分割比例在雕塑、绘画、摄影、音乐、园林、服饰等艺术作品中的运用；解析绘画艺术背后隐藏的几何结构，提升学生的艺术鉴赏力.

3. 新课程建设的落地生根

当然，STEAM教育在我国尚处于起步阶段，一线教师的教学任务重，教学压力大，尚缺乏STEAM教育培训能力以及环境. 但是，根据教育部《普通高中课程课程方案（实验）》的要求，学校开足、开齐、开好数学选修课程、研究性课程等多项课程，为教师从综合性和实践性两个角度培养学生的信息技术素养、问题解决能力、综合实践能力、创新意识创造了很好的教育教学环境.

比如先通过校本选修课程，提高学生实践操作GGB、Excle等常见软件的能力，然后在研究性课程中，引导学生从身边感兴趣的事物入手，灵活运用数学常识，从混沌常变的表象中发现不变的数学规律，通过类比迁移把实际问题抽象成数学模型. 但是一个实用的数学模型可能涉及科学、工程、艺术等多个领域，而且实际生活中采集的数据，往往杂乱繁多、难以处理，导致数学建模活动往往效率不高，进展艰难. 此时信息技术和辅助软件的介入，能很好地帮助师生简化数据处理过程，省时省力；也能通过动态演示，使数学教学可视化，帮助学生积累视觉经验；更能帮助学生自主建构“数学实验室”，引导学生探究发现，促进学生的智能多元化发展.

新课程标准和教育信息化是蓝图，是规划，是山顶；选修课程、研究性课程是日常，是实践，是山脚. 从山脚到山顶需要教师去努力，一步一步去攀爬！教师需要立足本校实际，不断学习信息技术环境下的数学教学方法和手段，在日常教学中实践、去尝试、去互动、去思考、去创新，应用信息技术解放生产力，实现信息技术与数学教学的动态均衡进步，加快教育信息化2.0进程，为学生的终身发展创设更好的教育生态环境.

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准（2017年版）［M］. 北京：人民教育出版社，2018.

［2］ 郭元祥. 论学习观的变革：学习的边界、境界与层次［J］. 教育研究与实验，2018（01）：1-11.

［3］ 刘怡轩. GeoGebra在中学数学教学中的应用与展望——访谈曹一鸣教授［J］. 中学数学教学参考，2021（13）：42-44+54.

［4］ 袁利平，张欣鑫. 论STEAM教育与核心素养的对接［J］. 陕西师范大学学报（哲学社会科学版），2017，46（05）：164-169.

作者简介：谢爱华（1977—），本科学历，中学一级教师，从事高中數学教学工作，两次获得晋江市基础教育教学成果奖.