核心素养视域下高中数学智慧课堂的构建研究

刘雨萱

【摘要】智能时代下的智慧课堂模式为传统教学带来了深刻影响，“互联网+教育”的大数据赋能逐渐演化为未来课堂教学的主流模式.将核心素养视域下智慧课堂与高中数学精准对接，可进一步了解学生学情，对于课堂模式的优化有着重要作用.基于此，文章首先阐述了智慧课堂的特色与数学核心素养培养的教学对应，明确了核心素养视域下高中数学智慧课堂的结构机理，并针对性提出核心素养视域下高中数学智慧课堂的构建策略，旨在为数学智慧课堂的构建提供参考.

【关键词】核心素养；高中数学；智慧课堂

引 言

随着教育体制的进一步改革，“互联网+教育”模式全面革新了现代教育方法.数学学科具有高度的严谨性与抽象性，在学科教育中占据着重要地位.核心素养作为新时代教育的首要关注点，与智慧课堂教学模式存在极高的契合度.笔者深入探究了高中数学智慧课堂的内在机理，力求实现智慧教学模式与传统教学模式的互补，从而搭建现代化的多元混合智慧教学模式.

一、智慧课堂的特色与数学核心素养培养的教学对应

核心素养是学科教育的根本指向与核心.核心素养视域下，教师应将智慧课堂作为载体强调资源间的协调应用与全面整合.智慧课堂的多元特色与数学核心素养养成之间存在对应，并在实际教学中得以体现（如图1所示）.

（一）数学抽象能力养成的对应

高中数学具有极强的抽象性.而抽象思维是学习数学的基本手段，也是获取数学知识的唯一途径.智慧课堂虚拟与现实深度融合的特点能够帮助学生在多场景下对数学问题进行抽象.此过程中，问题的研究对象得到了明确.智慧课堂的脑机接口技术能够进一步深化智能感知思维，实现对课堂生态的数据化处理与实时反馈.与此同时，教师可针对学生面临的新旧知识冲突、逻辑证据链构建障碍、数学知识内化等问题进行教学方案的针对性构建.学生在智慧课堂的多情境交互下能进一步内化数学知识概念，从而发展自身的数学抽象能力.

（二）逻辑推理能力养成的对应

学生在完成数学知识的内化后，需要利用逻辑推理能力对知识进行正确运用.智慧课堂下的数学实验活动能够实现现实与虚拟的交接，在逻辑层面指出学生存在的推理偏差.首先，大数据技术赋能下的智慧课堂具有强大的知识可视化优势.其可将学生对知识的探讨、交流并得出数学结论的过程可视化，从而呈现出数学知识之间的整体脉络.此过程中，学生能够从整体层面系统把握数学体系节点，并在严谨、不证自明的逻辑规律中推理出数学结论.其次，智慧课堂的多维度数据收集可记录学生对问题的推理过程，使学生的每一步逻辑推理都有迹可循，对数学概念与数学体系的意识生成更加深入而全面.学生通过知识在图形语言、文字语言以及符号语言中的互相转化可进一步促进逻辑上的表达与交流.

（三）数学建模能力养成的对应

数学建模能力的核心是“想象”.换言之，想象力是一种数学世界与现实世界的中枢部位，是学生连接数学与现实的主要抓手.智慧课堂的多场景虚实交织，可结合多种先进技术转化知识形式.此过程中，真实世界与数学模型的叠加状态展现进一步加强了知识的直观性与综合性.学生在这种真实与虚拟交织的状态下可提炼复杂的数学知识，实现数学模型的意识层面搭建.学生因为通过智慧课堂获得了深刻体验感，所以在生活中也能直接发现并提出问题，深入渗透“做中学”.数学建模能力的提高可使学生以问题为导向，更加全面地思考资源整合方向，并进行问题溯源.智慧课堂的多模态资源配置为数学建模提供了充足的数学资源，搭建出的各领域真实情境模型，使得学生能够调动全身感官参与学习，获得具体的学习体验.另外，资源配送还能够根据学生的实际情况，按照使用者的主观意愿进行资源分配，全面夯实学生数学建模能力的基础.

（四）直观想象能力养成的对应

直观想象能力是人从直观认识到抽象認识的发展过程，情境与经验的引入能够促进这一过程的深化.基于智慧课堂的智能化知识表征，教师可利用各种技术方法使知识以直观形象的方式进行呈现.学生通过这种直观的认知方式，也能进一步感知事物的空间形式与逻辑意义.例如，高中数学的几何问题往往是学生学习的难点.智慧课堂通过信息技术与各类教学软件的搭建组合，可使“二维”的几何图形得到“升维”，从而直观地展示出曲面以及高维空间，使几何的变化规律与位置关系跳脱于图形本身.因此，智慧课堂下，学生能够直观观察和动态刻画几何图像，从而探寻解题思路.智慧课堂的智能化思维感知突破了学生想象的局限临界点，即在具体情境中实现了思维设计与虚拟情境的转化，极大提高了学生的直观想象能力.

二、核心素养视域下高中数学智慧课堂的结构机理

（一）素养前测：教学情境和数学素养的诊断

学科核心素养的养成是数学教学的主线，因此，数学课程目标的制订也应以核心素养为前提，通过智慧课堂这一手段进行数学素养的前测.教师在预习阶段可考查学生的知识储备与知识理解，从基本概念、数学模型、图形以及命题等方面量化相关指标，然后利用人工智能技术建立基于智慧课堂的数学资源库，资源库中能够自动编写顺应学生核心素养发展的问题，从而进一步深化学生对关键数学知识的掌握.通过移动终端设备，教师能够对学生的前测数据进行整合，从而针对学生学情分析报告凸显教学重难点，并细化教学目标.学生的数学关键能力在精准化教学中的逻辑凸显，使得教师能够重点回应学生预习中存在的问题，由此，“以学定教”得到进一步生发.

（二）智慧探究：智慧课堂提升数学素养的途径

数学知识本身具备的抽象性决定着学习者在学习探索过程中必然要具备对知识的分析整合与同化迁移能力.智慧课堂作为一种具有高度可视化特征的教学模式，能够以问题为导向提升学生的抽象思维能力，可称之为“智慧探究教学”.在数学概念教学中，教师可通过智慧课堂建立数学模型，让学生在对数学模型进行探究的过程中实现对抽象概念的简单化处理；在数学命题教学过程中，教师可借助智慧课堂对数学命题结构、证明方法以及思维过程以“智慧图谱”的方式进行呈现，由此进一步加强知识的可视化建设.对于数学命题之间的逻辑展现，教师可通过在知识主干中生发数学本质加强知识的脉络感.此后的解题教学，学生便可通过这一脉络展开推理与探究.而在此过程中，智慧课堂的散点图、雷达图以及概念图的交互使用能够随时捕捉学生的学习情况，并针对性搭建启发教学.

（三）智慧反馈：数据分析支撑数学素养的评价

智慧课堂的开展强调大数据技术与教育反馈的深化与融合.智慧课堂视角下的教学活动计划、学生课堂表现、作业完成情况以及未来学习目标都能通过数据呈现进行全过程的跟踪记录.数据的多元化带动了教学评价的完善性，学生能够在更加广阔的平台与更加公平的评价系统中实时知晓自身的学习情况.通过互相探讨、交流，学生与学生、学生与教师能够更加全面地明确自身问题，从而制订高效的学习方法.智慧课堂平台为教师的教学方案设计提供了充足的资源.教师通过这些资源的反馈能够站在科学的立场进行教学反思，反哺于自身后再回馈于学生.大数据分析技术赋能下，教育评价主体更加多元，评价方式更加科学.另外，在智慧平台中，学生能够随时反馈自身问题，教师的教学服务得以突破时空限制，从而加快学生的素养养成.

三、核心素养视域下高中数学智慧课堂的构建策略

（一）联通主义：大概念教学促进数学知识发展

联通主义聚焦数学概念、术语以及定理公式等数学知识点，以形成“大概念”核心，从而完成课程内容的结构化构建.此状态下，教师可以通过引入情境促使学科核心素养落地.智慧课堂下的联通主义将知识划分等级后转化为知识网络，此后，进一步细化知识，从横、纵轴分布演变为网状分布.在这种网状分布的知识定位下，不同领域数学学科内容得以贯通，静态的、碎片化的、杂乱的数学知识点由此产生了联系.在这种“大概念”教学中，“数学知识块”将数学学科内的知识点进行了有效串联.以此为基础，教师以智慧课堂为依托实现了学习方式、教学设计、思维方式、学科知识之间的生成性集成，通过智慧课堂实现了以上知识的串联，并引入情境，在真实情境下进一步促进学生的知识同化.学生整合知识与事物、知识与知识之间的内在联系过程也是数学知识迁移与顺应的过程.联通主义理论与“大概念”教学在意识层面上遥相呼应、深化联结的同时形成了新的数学知识.在这种学科知识不断延伸、发展的过程中，学生的动态数学知识观得以体现.

（二）真实情境：问题引导助推数学能力培养

知识本身具有概念上的形而上特征，当它只停留在意识层面上时，其本身是孤立的、片面的、不具有现实意义的.因此，只有形而上的数学知识与形而下的现实生活相统一，并以满足生存发展的合理需要为前提构成一套系统时，知识的意义才得以生发.智慧课堂平台的真实情境问题构建实现了数学知识与现实情境的系统统一，使学生能够从角色层面运用经验与已有的知识内容构建出逻辑证据链.智慧课堂的资源数据库模块具有强大的数据检索与数据存储功能，在教学过程中能够为学生提供多种真实情境.在这种情况下，教师通过智慧课堂的可视化手段将真实情境与教学活动融为一体，将“良构问题”转化为“劣构问题”，使得问题情境的现实性更加显著.此状态下，学生能够在极度贴合实际的情境中发现问题、探索问题，并围绕问题吸取知识，问题的解决过程也是学生思辨、构建知识的升华过程.当这种升华后的知识通过探究动机纳入学生已有的认知结构中时，学生对于知识的意义与内涵将更加明晰，学习自信与学习成就感将更加充足.从教学任务角度讲，智慧课堂的线上教学系统为学生提供了解决问题的平台；课堂策略库为学生解决问题提供了大量的策略资源；“做中学”模式下学生得以从大量的信息资源中凝练出关键信息，并内化为己用；智慧课堂的真实情况将数学知识进行可视化转化，数学语言在高度真实的情境中多次被提炼，学生从而得出最终结论，并就结论内容加以探究.从教学评价层面来说，智慧课堂的情境性、直观性与生成性优势能够帮助教师选取更具针对性的问题情境.教师应围绕数学核心素养这一最终目标评价学生能否学以致用，评价结果将作为学生个性化学习的基础，从而帮助学生进行思维的整合与重组.

（三）智慧技术：思维可视化表达助力数学思维提升

數学思维是按照基本逻辑规律，由人的意识与数学对象互相作用认识数学内容的内在理性活动.换言之，数学思维必须在知识的运用中才能得到体现.因此，教师利用智慧课堂的可视化技术，可使学生在经历数学学习并利用知识解决特定情境问题后促成对问题的理解，形成问题解决的体验，此过程也是学生认识知识并内化知识的过程.大数据信息技术通过高集成的信息处理模式，使学生的意识思维通过平台方式进行可视化呈现，使学生思维的表达与吸收更为直观.一方面，它是数学思维的直观表达.与传统教学相比，智慧课堂平台借助GGB，VR等技术能够将抽象的数学问题直观化.传统教学下“只可意会不可言传”的模糊性教学方式得到了有效创新，学生的直觉主义思维逐步过渡到了逻辑思维.另一方面，它是思维过程的可视化.数学思维本身具有内隐性与潜在性，因此，思维本身难以被学生精准掌握.智慧课堂平台通过对学生学习过程的记录，对其认知过程与思考方式进行展示，从而帮助学生进一步明确其认知过程.在这种情况下，智慧课堂能够对学生的学习操作进行全面的数据化处理，从而进行知识的全过程直观呈现与验证分析，使学生学习的思考路径得到高度还原.教师通过以上方面的数据探讨能够更加全面地掌握学生学情，从而不断修正学生的学习思路，深入引导其思考问题，学生得到的教学启发更加精准，受到的教学服务更加全面，领悟到的数学知识更为高效.

结 语

综上所述，智慧课堂作为现代高技术集成的教学模式，具有多元情境交融、信息精准推送、资源种类丰富等功能与优势，与我国素质教育的契合度较高.高中数学是理性思维的实体化展现，也是学生学习的重难点，因此，利用智慧课堂手段统筹核心素养与数学知识学习两方面，可深化教学模式内涵.这样不仅能提高学生的各项核心素养，也能加强学生对知识的内化，提升其终身学习能力.

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