现代教育技术装备下高中数学思维可视化教学

【摘要】在现代教育技术装备下，新课程标准和核心数学目标已转变为新学习体系的目标，并注重采用多样化的教学方法和评估方法.高中数学教育的主要任务是培养人才，数学是自然科学的重要基础，思维培养与知识学习一样重要，因此高中数学课堂教学的成效关系到学生的进一步发展.知识和感知是教学的关键趋势，学生需要理解图形方法的知识和感知，在表达知识和感知的过程中，需要更好地理解视觉知识和视觉表征，更准确地看待视觉知识和可视化表征，以提高逻辑思维能力.

【关键词】高中数学；思维可视化

在新课程、新教材和新高考的“三新”背景下，高中数学教学需要进行思考和创新.“三新”视野下高中数学教育应侧重于提高数学教学质量和效果.

1数学思维可视化概述

思维反映了事物的本质和普通事物之间的关系，在教学模式中，思维主要用于感知和记忆.教学以教学思维为中心，应该广泛应用于一般的发展领域，如连接抽象思维过程，培养思维能力.思维可视化指的是运用一系列图示技术把本来不可视的思维（如思考方法和思考路径）呈现出来，使其清晰可见的过程.基于“三新”理念，教育系统中的思维可视化与数学教育系统是相关的.数学学习系统中的思维可视化与数学教学中的思维和感知密切相关，仅仅使用一些思维可视化技术并不能形成一个思维可视化的教学体系.教与学方法的具体过程是一个方法论项目，要求教师在可视化的框架内理解教学系统的结构，将教学与数学内容相结合，提高数学教学的有效性.

2思维可视化教学在高中数学教学中的作用

2.1有助于发展学生的数学思维

高中数学的一个突出特征是抽象性较强，高中数学难度的增加要求学生具备一定的思维能力.因为部分学生比较难理解抽象的数学符号和知识，这就可能会导致他们对数学学习兴趣的降低，思维可视化教学方法的使用可以帮助学生直观地理解抽象数学知识，有助于培养学生的数学思维能力.

2.2加深学生对数学的理解

高中数学知识之间关系的复杂性使学生难以理解数学知识的发展过程，教师应该帮助学生了解知识的背景.通过思维可视化教学，学生可以直接体验知识生成和发展的过程，加深对数学的理解.可视化教学方法改变了传统的教学方法，利用可视化技术组织教学活动，可以动态地展示数学思维的不同转换过程，学生可以进行深入学习，从而发展数学思维.

3高中数学思维可视化教学原则

一是实践原则.教师在数学教学过程中，要充分展示知识和认知发展的存在，引导学生获得个人经验，真正参与教学过程，使用思维可视化教学方法引导学生在学习过程中获得清晰的知识，带领学生感受和体验有助于他们理解和获取知识的活动.通过将知识转移与思维训练相结合，促使学生在这个过程中独立呈现他们的思维路径，关注他们的思维过程，在理论中取得良好的数学思维教学效果.

二是直观原则.教师在教学过程中，通过观察学生学习或使用数学语言来描述学习目标，使学生能够清楚地理解正在学习的内容.在课程设计过程中，帮助学生理解抽象概念，发展思维能力，加深对知识的理解，激发学习兴趣.为了在基于思维可视化的数学教学中取得良好的效果，需要在教学过程中遵循直观原则.

三是主体性原则.主体性原则是指学生是教育活动的主体，教师只是组织者和指导者，在教学过程中要加强师生之间的沟通，让学生更多地参与教学活动，充分调动他们的学习热情.在学习活动设计过程中，应该考虑到学生在学习和思维水平方面的需求，并将教学任务与学生的认知状态和思维水平相结合，以更有效地促进学生的思维发展，激发他们对学习的兴趣.

4高中数学思维可视化教学应用

4.1利用多媒体技术，将抽象的数学概念具体化

在现代教育中，多媒体技术被广泛应用于教学，特别是在数学领域.通过多媒体信息技术教育课程，教师可以直观地向学生介绍抽象的数学概念.通过使用动画图像和图形等多媒体元素，将现实世界的物体与数学概念相结合，学生可以积极探索自己感兴趣的数学知识.例如，在教授几何知识时，通过三维动画展示立体图形的旋转和变换，可以帮助学生直观地理解空间几何概念和定理，这种直观性是传统黑板和教科书难以实现的.动画演示不仅缩短了学生理解抽象概念的时间，还增强了学生学习的主动性和探索欲望.这种方法不仅可丰富教学方法，而且使数学问题变得有形、有趣，从而激发学生的学习兴趣，改进课堂教学活动，利用多媒体技术分离有形的数学概念，更好地开展教学活动，为有效教学铺平道路.

多媒体技术还支持个性化学习的实现.根据学生的学习进度和理解情况，教师可以提供个性化的教学资源和学习路径，从而满足不同学生的学习需求.个性化学习环境有助于提升学习效率，特别是对于学习难度较大的数学概念，通过多媒体技术提供的个性化辅导，可以有效地帮助学生克服学习障碍，提高学习成绩.

4.2利用互动式电子白板，实现即时互动和思维呈现

作为一种新型的交互式电子白板学习工具，互动式电子白板（IWB）具有及时反馈等多种功能，为教学提供了极大的便利.通过电子白板，教师可以实现与学生的实时交流，让他们积极参与学习过程，提高他们的积极性.电子白板还可以展示学生的思维过程，学生可以直观地展示他们的思维路径，帮助教师更好地了解学生的思维并提供指导.使用交互式白板不仅可以实现实时交流，还可以有效地出现在学生的思维过程中，为打造有效、动态的课堂提供强有力的支持.例如，在研究几何变换时，通过电子白板上的动态演示，学生可以直接观察到图形的旋转、平移和缩放，这种视觉上的直接体验，对于学生理解几何变换的性质至关重要.交互式电子白板可用于显示照片、视频、音频等多媒体资源，教师可以通过在白板上显示照片或视频来激发学生的兴趣，帮助学生直观地理解概念.交互式电子白板可以连接到计算机或其他多媒体设备，教师可以播放相关的视频资源，可以帮助学生加深他们对知识的理解.电子白板可以创造一个丰富多样的学习环境，激发学生的兴趣和好奇心，学生可以通过与白板互动、参与多媒体资源的学习和学习过程来提高积极学习的能力.这种教学方法可以使学习更加活跃和有趣，帮助学生更好地理解和记忆他们所学的知识.

例如以“椭圆的定义”为例，利用互动式电子白板（IWB），引导学生思考生活中的椭圆实物，天体运动、卫星运动的轨迹是椭圆，通过一些动态的例子让学生“可视”椭圆的形成过程，这样学生思维中形成的椭圆的概念是动态的、可视的，为学生形成椭圆的定义作铺垫.

IWB为学生提供了浏览和评论的便利，学生可以随时访问和使用这些资源，促进教学的改进和提高.IWB的互动性鼓励学生主动参与到学习过程中，无论是通过触摸操作解答问题，还是通过电子投票对问题进行选择，都可以有效激发学生的学习兴趣，增强学习动机.这种参与式的学习过程促进了学生的主动思考和主动探索，为培养学生的创造性思维和批判性思维提供了条件.IWB的应用还支持教师根据学生的学习能力和学习进度，提供个性化的教学资源和辅导.通过电子白板，教师可以为不同层次的学生设计不同难度的数学任务和活动，满足学生的个性化学习需求.IWB的使用也方便了教师对学生学习成果的跟踪和评估，通过记录学生的学习过程和成果，教师可以更准确地掌握学生的学习情况，及时调整教学策略.

4.3利用数学教学网络平台，建立数学教学资源库

为了创建数学教育资源数据库，有必要充分利用在线数学教学平台，如GeoGebra和Desmos，提供了动态的、交互式的可视化工具，使学生能够在直观的环境中探索和理解数学概念.例如，GeoGebra允许学生和教师构建动态几何图形，探究微积分、代数等数学领域的复杂问题.Desmos则通过其高级图形计算器，使学生能够实时观察函数图象的变化，深化对函数性质的理解.通过互联网、数字学习材料等渠道访问和整合教育资源，创建各种数学教学资源的数据库，包括课程、视频、练习等.利用数学教学网络平台实现资源共享和改进，使教师和学生能够轻松访问和使用这些资源，提高教学效率.数学教学网络平台应该是一个指导、沟通等任务的平台，激发学生的自主学习兴趣，促进师生之间的沟通与合作.不断监测和评估资源应用的影响，不断改进和完善数学教学资源库，提高数学教学质量.基于高中数学思维教学的可视化，可以实现“数字”和“形式”之间的转换，并在两者之间架起一座桥梁.数学教学资源库不仅可以作为辅助教师教学的学习工具，还可以为学生提供自主学习平台，拓展学习空间，激发学生潜力，为数学学习提供技术支持.基于数学教学的高中思维感知可以体现为一种无形的数学方法和思维过程，使学生能够通过自学更好地理解知识形成的过程，基于数学教学资源库的高中数学思维教学理念可以弥补传统教学的不足，加深学生对知识的理解，体现新课程标准，培养学生的数学思维能力.

例如，高中数学知识量大且知识之间的联系更为复IYlv0saQcyyMd+wJJO6IMNcklZvQ+dG7AFhe8V+OgrU=杂，仅凭教材目录或笔记往往难以简洁地显示知识间的联系.因此，学生可凭借括号图、思维导图、表格等，直观、形象、简洁可视的特点，梳理知识体系，将所学的零散知识点以及知识点间的联系与区别清晰、简洁地进行归纳，既能加深对知识的理解和掌握，又能方便日后调动这些知识进行应用.

4.4利用信息化教学评价系统，建立多元化评价体系

近年来，许多学校开始使用信息化的教育评估系统，并建立了各种评估系统，信息化教学评价系统也呈现出多种特征，不仅关注学术水平，还关注思想道德等发展维度.信息化教学评价系统通过集成学生学习管理系统（LMS）、在线测试平台、电子作业提交系统等多种信息技术工具，自动收集学生的学习活动数据和成果，如在线学习时长、作业提交情况、测试成绩等.此外，评估过程往往是多样化的，通过这种多元化评价，学生可以从不同角度了解自己的学习情况，更全面地认识自我，促进自我成长和发展.在评估体系中创造这种多样性，有助于促进学生的思维发展.

基于多元化评价体系的可视化教学方法，可以帮助学生理解抽象知识之间的多重联系，帮助他们更好地理解统一数学的思想.获取知识是一个建构过程，学生必须在原有知识和经验的基础上获取新知识、理解新知识，学生可以在思维过程中清晰地改进过程并开始构建知识体系，了解分散点以及知识与辨别之间的关系，这不仅可以加深对知识的理解，还可以促进对知识的应用.在信息化教学评价系统的实施过程中，还需要注重对教师和学生的培训和指导，确保他们能够正确理解评价的目的和意义，掌握评价工具的使用方法.

5结语

现代教育技术装备在高中数学思维可视化教学中的运用，有效地提升了学生的思维能力与学习效率.通过直观展示、动态模拟与深度分析，学生得以深入理解数学概念，掌握解题技巧.教师亦能精准评估学情，优化教学策略.因此，通过继续探索更多教育技术装备的应用，可以为数学教学注入新的活力，为高中数学教学带来质的提升.

【本文系：2023年山东省青年教师教育教学研究课题，课题名称：三新视域下现代教育技术装备辅助高中数学思维可视化教学研究，课题编号：2023QNJS024.】

参考文献：

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