信息技术与数学教学深度融合的调查与思考

李罗　孔德宏

大数据、人工智能等新技术变革对教师信息素养提出了新的要求，信息技术应用能力是新时代教师的必备素养.2013年，教育部实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程；为推动教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革，2019年教育部决定实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0.

自2022年开始，云南省启动高考综合改革，新高考模式推动教师课堂教学方式的变革，数学作为基础科目，对学生的选拔功能更加突出，基础好的学生，数学抽象、直观想象等素养较高，某些数学重难点知识通过动脑思考便能理解；但基础薄弱的学生，难以理解某些知识点，此时便需要教师充分发挥教育机智，而信息技术就是一种帮助学生突破数学重难点的重要手段.基于信息技术的应用数学的发展，是当今数学发展的一个重要特征.信息技术与数学之间这种“自然天成”的关系，使得在数学课程中使用信息技术成为一种必然，但在实际教学中信息技术的应用仍存在诸多问题.为了解目前信息技术与高中数学教学融合的现状，本研究从中小学信息化环境建设、数学教师信息技术应用意识与应用能力三个层面编制调查问卷，对高中数学教师展开调查.

一、调查研究的过程与方法

（一）调查对象

自2020年以来，昆明市每年分阶段对普通高中数学骨干教师进行培训，信息素养与技术应用是其中一项重要的培训内容，笔者在往年调查研究的基础上，针对2022年12月参加培训的50名高中数学骨干教师进行调查，共回收有效问卷49份.

（二）调查目标

在大量查阅信息技术与数学教学融合相关文献的基础上，笔者确定了高中数学教师信息技术使用调查的三个目标：（1）了解普通高中信息化教学环境建设情况；（2）了解高中数学教师的信息技术应用意识；（3）了解高中数学教师信息技术应用能力.通过调查进一步明确高中数学教师运用信息技术促进教学的实际情况，从中发现亟须解决的问题，并就相应问题给出可行性建议和策略.

（三）调查方法与工具

本调查主要采用问卷法、访谈法、课堂观察法，运用SPSS软件对数据进行统计分析及处理，具体包括因子分析、描述性统计等.

调查工具以《中小学教师教育技术能力标准（试行）》为主要依据，结合高中数学学科的特点，参照已有研究中的成熟问卷编制而成，包括李静在《“互联网+教育”背景下教师信息技术应用能力调查研究》、曹杰茹在《“教育信息化2.0”背景下高中数学教师信息技术应用能力调查研究》中所使用的问卷.问卷一级维度为中小学信息化教学环境建设、数学教师信息技术应用意识、数学教师信息技术应用能力.问卷题型包括单选和多选，量表题采用李克特五点记分方式.

调查结果显示，该问卷的内部一致性α系數为0.948>0.9，说明此次调查信度很高；KMO检验系数为0.800，巴特利特检验卡方统计值的显著性概率为0.000<0.05，可见其适合作探索性因子分析，结果如表1所示.

二、调研结果及其分析

在此次调查的教师中，男教师占比42.86%，女教师占比57.14%，其中教龄在15年以内的占比75.51%，说明调查对象主要为青年骨干教师.被调查教师均有本科及以上学历，毕业院校和专业方面，非师范类毕业的教师占比20.4%，同时，非数学专业毕业的教师占比18.37%.

（一）中小学信息化教学环境建设情况分析

信息化教学环境建设是信息技术与数学教学融合的基础.“学校数学教学中可以利用的信息技术环境”问题的调查数据显示，18.37%的教师选择了“以教师使用的计算机、投影仪为主”，71.43%的教师选择了“交互式电子白板（如希沃白板等）”，2.04%的教师选择了“以学生使用的网络教室为主（电脑装有数学教学软件）”，8.16%的教师选择了“以学生使用的平板电脑、笔记本电脑终端为主”.由此可见，多数学校都配备了交互式电子白板、投影仪等常规信息化教学设备，与往年比较，占比均有所提升，说明硬件技术的进步是有目共睹的；但学生在学习过程中自己能使用的信息技术设备并不充足.

（二）数学教师信息技术应用意识情况分析

信息技术应用意识是提高教师信息技术应用能力的基础和前提，因而本研究对教师信息技术应用意识进行调查，具体结果如表2所示.

表2数据表明：被调查的高中数学教师信息技术应用意识较强，每题平均值均在3分以上，并且93.88%的教师认为在数学教学中使用信息技术很有必要，说明绝大多数教师认识到了信息技术与数学课堂融合的重要性和必要性.

（三）数学教师信息技术的应用能力情况分析

《普通高中数学课程标准》（2017年版2022年修订）（以下简称“新课标”）“教学建议”模块指出：重视信息技术运用，实现信息技术与数学课程的深度融合.本研究选取高中数学课程“函数”“几何与代数”“概率与统计”三大主题展开调查，统计分析如表3、表4、表5所示.

如表3，在“函数”主题中，从调查数据可知，在“利用信息技术动态呈现幂函数、指数函数、对数函数的图象”问题的调查中，频率为“经常”和“比较经常”的比例之和为59.18%，其余三道题目中，“经常”和“比较经常”使用信息技术的频率均没有达到50%，说明信息技术与函数教学深度融合程度仍有提升的空间.事实上，“函数”是高中数学教学的一个难点，教师若能在一些探究活动中使用信息技术研究函数的性质，将有效加深学生对函数的理解和运用.

在现场调研时笔者请教师进行分享和展示，多数教师只能静态展示函数图象，如请教师回答y=ax与y=logax（0

表4反映了高中数学教师在讲授“几何与代数”主题时使用信息技术的频率.从表4中可以看到，四道题目“经常”和“比较经常”使用信息技术的比例均超过50%，说明对于“几何与代数”这一主题，教师能结合知识本身的特征充分利用信息技术展示图形，帮助学生理解和掌握图形的几何性质.

表5反映了高中数学教师在讲授“概率与统计”主题时使用信息技术的频率.从表5中可以看出，教师使用信息技术的频率明显降低.值得注意的是“经常”和“比较经常”利用信息技术呈现卡方分布的概率密度函数图象的教师占比16.33%.但笔者在现场调研时，请教师演示如何结合信息技术讲授“独立性检验”时，没有教师能顺利呈现出来.事实上，用Geogebra软件，可以非常简单地动态演示卡方值变化时，其对应概率的变化情况，如图2所示.虽然在“独立性检验”中，教材并没有讲卡方分布，但是教师借助技术可以直观有效地帮助学生了解卡方分布的基本特征，这样学生才能很好地掌握“独立性检验”的基本原理.

（四）高中数学教师信息技术的组织管理能力

数学教师信息技术的组织与管理能力调查主要涉及如何组织学生利用信息技术进行数学学习与探究，具体调查结果详见表6.

由调查数据可知，教师利用信息技术在突破教学重难点、开展探究性学习、创设教学情境等方面做得不错，得分均在3分以上，体现了昆明市高中数学骨干教师信息技术应用能力在组织管理课堂教学方面应有的水平，只是在利用信息技术促进学生自主学习方面还有提升的空间.因此，如何促进教师利用信息技术提升学生学习的主动性是下一阶段研究的重点问题.

三、信息技术与数学教学融合的思考

（一）信息技术与数学教学深度融合过程中存在的问题分析

针对阻碍信息技术与数学教学融合的原因展开调查，数据显示，57.14%的教师认为“重视程度不足”，48.98%的教师认为“教师自身信息素养不足”，24.49%的教师认为“信息化教学无法满足考试对成绩的要求”，42.86%的教师认为“工作中没时间制作课件”，14.29%的教师认为“与传统教育观念相悖”.值得注意的是，仍有61.22%的数学教师认为“教育资源缺乏”，然而在信息过载，资源过剩的时代，大多数教师为什么会认为“教育资源缺乏”呢？究其原因，主要是：大量丰富的信息技术资源未能对口师生实际需求，其设计与开发容易忽视特定数学内容的教学理论与规律，质量参差不齐，教师和学生使用起来并不方便，未能充分提升教育生产力.

基于调查的结果，在职教师和职前教师在信息技术与数学教学融合过程中主要存在以下问题：

1.在职教师层面

首先，受传统教学思想的影响，部分在职教师认为数学是以“计算”或“解题”为主的学科，仍然采用传统的“粉笔+黑板”的教学手段.教师在教学过程中坚持用板书呈现推导计算的过程，这是值得肯定的，可事实上，这些过程若能通过多媒体进行动态呈现将会提高教师的教学效率.经过访谈和课堂观察发现：部分教师在黑板上不停地写，并未及时关注学生的实际学习情况，这无疑违背了“以学生为中心”的新教学理念.其次，广大数学教师对于在数学教学中使用信息技术，并没有表现出很大的热情，其根本原因是没有看出使用的效果.最后，在职教师的信息技术培训，以理念为主，关于信息技术与数学教学融合的方式方法类培训不足.从调查可知，教师操作一些稍复杂的软件仍存在较大困难，方法的缺失限制了其创新使用信息技术，从而未能充分发挥信息技术的优势来变革数学教学.

2.职前教师层面

职前师范生的信息技术课程更偏重通用技术软件的使用.数学教育技术的课程偏少，即便是数学教育技术的课程，因授课教师通常是计算机教师而不是数学教师，所以其讲授更偏重软件的技术性应用，导致师范生从一开始就不会融合，更不能深刻感受和体验融合的价值.这也影响了师范生从教后对信息技术与数学教学融合的理解与认识.

（二）建议与对策

以上研究表明，昆明市作为云南省教育水平相对较高的地区，普通高中学校的信息技术设施配备已基本到位，信息技术与高中数学教学融合程度处于中上水平，掌握的信息技术水平也在一定程度上较往年有所提升，但仍未完全将新教材和新课标中对信息技术融入课堂的建议落实、处理到位.为全面推进新课程、新教材、新高考在云南省的实施，信息技术与数学教学深度融合需引起足够重视，笔者建议从以下几个方面进行改进：

1.普通高中学校应积极探索基于校本的信息技术应用模式

信息技术与数学教学进行深度融合受制于多种因素，学校很难将诸多小范围实验环境下信息技术与数学教学融合应用的成功案例直接移植.首先，学校应在经验借鉴的基础上，以学校、年级、班级为单位主动探索适合本校实际情况的信息技术应用模式，以促进信息技术与数学教学的深度融合，增加实效性.其次，学校还应该制定相关激励制度，督促教师切实使用信息技术.如新老教师开展小组合作，这种合作形式可以融合新老教师群体的各自优势，充分发挥同伴反馈的力量.在协作中，年轻教师可以发挥信息技术使用能力与学习能力强的优势，老教师可以用自身教学经验更好地将信息技术融入教学设计中.最后，学校应多开展信息技术与数学教学深度融合的教学比赛、课件制作比赛等活动，以赛促学，以赛促教.

2.在职教师应树立信息技术教学观并提升现代信息技术应用能力

新课标在必修课程和选择性必修课程的教学提示、实施建议等模块数次提及信息技术，说明信息技术融于数学教学是转变教学与学习方式、提高教学效率的重要途径.首先，教师要树立信息技术教学观，在深入研究课标的基础上，增强对信息技术的兴趣和应用意识.其次，在数学教学中，教师应按照新课标、新教材中的信息技术要求开展教学，从教与学两方面进行教学设计，运用信息技术聚焦教学痛点，突破教学难点.最后，新课程改革不仅是一种理念的改變，更是一种教学方式的创新与发展，教师还应关注以人工智能为代表的新兴技术的应用，人工智能在中学数学课程中的应用对改变学生认知方式、教师业务形态、促进数学教育现代化发展方面潜力巨大.

3.师范院校应加强与中小学的合作以促进共同发展

为提升职前数学师范生的信息技术素养，高等院校应完善师范生培养方案.第一，师范生的信息技术课程设置既要讲授常用数学教学软件的技术操作，又要讲授如何将信息技术与数学教学进行深度融合；第二，加强高校与中小学的合作，开展更多教育信息化交流，以促进双方共同发展.一方面，中学教师可以作为师范生的“校外导师”，在教学实践方面给师范生提供指导和建议，使其在信息技术优势的基础上提高整体教师专业素养；另一方面，高校可以为中学教师的继续教育提供帮助，丰富教师的信息技术知识和教学法知识，从而提高教师的专业水平.通过这种互助模式，师范生与在职教师的信息化教学水平都可以得到提高，也能为师范生早日成为卓越教师打下基础.

【本文为2022年云南省哲学社会科学规划教育学项目——云南省普通高中新课程新教材实施调查研究（编号：AC22002）的阶段性成果；孔德宏为通讯作者】

◇责任编辑 邱 艳◇