信息技术赋能高中数学“复杂情境”问题教学变革

【摘要】智能时代信息技术的使用是提高教学质量、提升教学效率的有效途径。以信息技术对高中数学“复杂情境”问题的赋能教学为背景，从理论和实践两个方面，详细论述了技术何以赋能高中数学“复杂情境”问题教学的变革。

【关键词】技术；智慧教育；高中数学；情境

高中数学“复杂情境”问题的教学和学习难度极大，我们必须改良教学方式。由于信息技术可以使教学素材和场景的建构、教学内容与活动的设计更生动直观，所以信息技术融入高中数学“复杂情境”问题的教学是必然选择。通常最简单的信息技术就可以使情境丰富，使课堂更精彩，从而引发学生的自主学习。然而，目前高中数学“复杂情境”教学中，授课教师往往忽略了信息技术对教学的赋能作用，基于上述分析，需从理论和实践两个方面论述技术赋能“复杂情境”问题教学的变革。

一、技术赋能“复杂情境”问题教学变革的理论阐释

1.概念的界定

高中数学“复杂情境”问题是指将所学或者所考察知识点依托于某个背景出现，背景以大篇幅文字和数学表述为主，表述过程抽象隐晦。“复杂情境”问题体现了数学的应用价值，考察了学生利用数学知识分析和解决实际问题的能力，是发展核心素养的有效途径，也是学生最惧怕的一类问题；高中数学“复杂情景”问题的呈现方式基本上可划分为五大类：生产生活情境、科技科学情境、历史文化情境、符号字母情境、图形图表情境。

2.学科核心素养的发展

高中数学“复杂情境”问题的教学是发展数学学科核心素养的有效途径，学生之所以不擅长并且惧怕此类问题，根本原因是学生对此类问题有着种种认知障碍；从心理学的角度来分析，广大教育工作者首先要清楚学生的素养是如何发展的，父母的遗传是前提，而老师的传递是条件和手段，学生的素养最主要是来源于自身的活动。有效的学生自主活动可以使学生不只拘泥于低阶认知，而是在低阶认知的基础上产生高阶认知。

在“复杂情境”问题中加入认知冲突，激发学生思考辨析，并把情境的处理和学习活动的组织都利用信息技术达成，维持学生的兴趣动机，从而达到学生和老师、学生和学生、学生和“复杂情境”的深度交互，再加上教师的及时测评，可使学生达到高阶认知。

3.激发学生解决“复杂情境”问题的动机

兴趣是产生学习动机的最主要内驱力，教师在设计教学内容时应以学生的兴趣为出发点，充分利用信息技术创设情境。教学手段多样化、组织形式丰富化，高中数学“复杂情境”问题的育人价值是其他题型不可取代的，例如涉及到科技科学情境时，运载火箭在辽阔的祖国大地上发射成功，飞行员在浩瀚的宇宙星河遨游探索，这是多么的振奋人心；再如涉及到历史文化情境时，看到我国的数学家或科学家对人类的杰出贡献，这是多么的令人骄傲。教师可通过最简单的信息技术把上述情境或历史人物呈现给学生，激起学生的兴趣和好奇心，学生解决“复杂情境”问题的动机将会得到大幅度的强化。

二、技术赋能“复杂情境”问题教学的理论机制

1.以学生为中心教学面临的挑战

（1）学生的多样性。学生的阅历、兴趣、学习方式等各不相同，对不同呈现方式的“复杂情境”问题的处理能力也不同，例如有的学生从小喜欢钻研，从小的职业规划是科学家，这种学生对于科技科学情境的问题就比较擅长；有些学生偏爱文科，喜欢阅读，其对历史文化情境的问题解决就有优势；有些学生爱观察思考，抽象思维能力较强，擅长解决符号字母情境的问题。班级学生的多样性需要教师能够灵活地根据不同学生的需求来设计教学活动，这对教师的教学能力和个性化教学资源的准备都提出了要求。

（2）唯分数论。教师和学生需要应对大量的教学任务和考试，分数通常是最被关注的，教师和学生可能认为花大量时间和精力来处理“复杂情境”问题的性价比不高，对提高分数的帮助有限，这就给教学和学习过程带来了压力。教师要利用技术的赋能将“复杂情境”问题的学习变得更加有趣和有意义，最大限度地发挥其育人功能，且“复杂情境”问题更容易提供跨学科学习体验，在某种程度上满足学生唯分数论思想，帮助他们更好地应对学习压力。

（3）学生参与度。以学生为中心的教学需要鼓励学生积极参与，发掘自己的潜能和兴趣。但是由于高中数学“复杂情境”问题的难度较大，有些学生可能存在主动性不足、沉默不语或者缺乏自信等问题，这就需要教师利用信息技术创设积极的学习环境，激发学生的兴趣和自主学习能力，增强学生的参与度和合作性。

（4）评价方式。传统的评价方式可能难以真实地反映学生的学习情况和能力发展，“复杂情境”问题的教学需要创新评价方式，学生究竟能不能把信息技术创立的实际情境和书面的题目情境链接到一起，究竟是只通过信息技术看热闹还是真的搞清楚了题目叙述的情境，都是对评价方式的考验。教师需要进行多元化的评估，包括项目作业、实践活动、个人述职和同伴评价等，更全面地了解学生的学习成果。

2.技术赋能“复杂情境”问题教学变革的作用对象

高中数学“复杂情境”问题之所以复杂，首先是因为五种“复杂情境”专业性强、文字量大的呈现方式给学生带来的认知障碍；其次，不同于其他问题，这种复杂无形中还给学生的学和教师的教增加更大难度。基于以上分析，可以考虑通过技术赋能优化教学资源供给、分配教学权力、重构教学时空等实现课堂教学结构以教为中心向以学为中心转型，让学生学会解决“复杂情境”问题的同时落实核心素养的培养。归纳起来可包括以下三方面：

（1）技术赋能教师。包括教学准备、学情把握、资源供给、作业批阅、专业发展等。其中资源供给对教学效果是至关重要且非常必要的，例如教师的资源供给渠道是否通畅、供给内容是否适切等问题都是值得关注的，从最简单的技术赋能来看，互联网上的资源丰富多样，如果教师连简单的视频音频资源都获取不了，那技术赋能教学就成了空谈。

（2）技术赋能内容。对于高中数学“复杂情境”问题的教学，信息技术的重要性不言而喻，技术赋能教学内容应包括专业情境的可视化处理、冗长情境的结构化处理、抽象情境的案例化处理、晦涩情境的通俗化处理等方面。

（3）技术赋能活动。活动是主动学习的载体，离了活动的教学将变得枯燥乏味，对于“复杂情境”这样的难点问题更需要学生的活动，才可如上文所说激起学生的高阶认知，其中应包括交互活动、展示活动、测评活动、思维活动、评价活动等内容。

3.技术赋能“复杂情境”问题教学变革的作用过程

技术赋能“复杂情境”问题教学变革的作用过程应主要以精准学情分析、学习动机诱发、情境内容处理，学习活动促进和智慧学习测评等维度来落地。对不同呈现方式的“复杂情境”教学时，学情的关注度也不一样。例如不同年级的学生文字理解能力不同、生活阅历不同、抽象思维不同，而相同年级选科不同的班级学情也不相同，借助人工智能技术的学情精准分析是为了找到学习动机诱发点，从而可以对教学内容进行处理，再进行学习活动的设计和促进，最后再通过信息技术进行评价和测评，测评之后，整个顺序变成倒序，即通过测评结果对学情重新了解和定位，从而调整接下来的几个维度。

三、技术赋能“复杂情境”问题教学的实践策略

对于“复杂情境”问题的教学，可利用技术赋能学情分析、动机诱发、智慧测评三个维度的教学实践，并可根据实际教学进度和模块来按情境呈现方式不同进行小专题式教学。

1.技术赋能精准学情分析

在上文技术赋能教学变革的作用过程中已论述到学情分析的重要性，精准的学情分析是开展一切教学活动的前提基础，也是课后测评的重要依据，如果可以利用技术赋能学情分析，将对教学准备和教学产生非常积极的结果。目前有很多应用软件和小程序都可以满足学情分析、线上答题、分析测评一体化的需求，例如“一起作业”“蜜蜂家校”“洋葱学园”等软件。拿“蜜蜂家校”来说，在进行科技科学情景问题的教学时，可先考察学生的上位知识或已有能力，可为学生布置涉及到解析几何及圆锥曲线的常规问题，学生可进行线上答题，也可进行线下答题后上传，“蜜蜂家校”中还有比较详尽的学情分析，其包括成绩分析、知识点分析、个性化分析等多维数据，在学生课前答题后，通过学情分析教师可了解学生对已有知识掌握程度。

2.技术赋能学习动机诱发

技术赋能教学内容和教学手段可诱发学生的学习动机，可利用技术赋能教学内容，对教学内容通俗化处理，使专业化较强的情境容易被学生所接受，例如进行科技科学情境下的地球与同步卫星相关问题的教学时，教师可选取动画或VR视频，让学生感受地球与同步卫星的相对位置关系；进行历史文化情境的教学时，教师可利用简单的技术对情境涉及到的历史文献、古词古语、人物传记进行解释和还原；进行符号字母情境的教学时，为了让学生理解题目表示的内涵和变化规律，教师可把陌生隐晦的情境利用Geogebra几何画板展示给学生。与此同时，还可通过技术赋能教学手段诱发学生学习动机，可利用技术对学生进行奖励和惩罚，如西沃白板的小游戏，使学生学习过程轻松有趣，即便遭到惩罚也能坦然接受，使学生始终保持较高的学习热情。

3.技术赋能智慧学习测评

鉴于高中数学“复杂情境”问题可能涉及到高中数学的任意知识点的特点，学生对于此类问题的学习“战线”势必很长，教师可利用上文所述的智慧教育平台对学生进行长期的测评监督，对学生手机管控较严的学校，教师可利用节假日布置已讲情境的练习作业，也可根据不同学生对不同“复杂情境”问题的掌握情况制定个性化的习题推送等，教师再通过智慧平台进行测评分析，使“复杂情境”这类难点问题的教学可以循环往复地不断强化。

技术若能充分赋能教学，将是全体学生和老师的福祉，尤其是对高中数学“复杂情境”这种难点问题的教学更会事半功倍，但技术与教学融合的前提有很多，包括建立优质教育资源共建共享模式，搭建优质教育资源公共服务平台等。就数学科目而言，一个好的信息技术辅助软件或程序，需要数学教师有着深厚的信息技术功底，且由于课时较密集，往往受教学进度的影响，数学教师没有充足的时间来制作或研究适合教学的小程序或软件，需要教学行政部门采取一定的举措，集中优质的网络教育资源，完善和简化一线教师的程序使用，尽可能做到资源免费共享，将优质资源辐射到每个教学单位和教师身上。

【参考文献】

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[4]叶荣根，解如芹.精准教学：信息技术赋能教育的科学探索[J].江苏教育，2022（76）.

（基金项目：本文系海南省第一届“南海新星”教育平台项目资助成果，项目名称为“高中数学‘复杂情境’问题的呈现方式及教学实践”，项目计划编号为JYNHXX2023-03G）