信息技术融入初中数学作业设计的实践研究

秦泽舟

摘 要：“双减”背景下师生面临重大挑战，数学教学需要提质增效，减少机械重复的作业量，针对各个层次设计多样化作业，特别是实践性作业的设计要求更高，融入信息技术增加实践性作业的有效性.同时，2022版数学学科新课程标准对综合实践和信息技术应用也提出新的要求，因此将信息技术融入初中数学作业设计来提高学生数学学科核心素养意义非凡.

关键词：双减;作业设计;信息技术

1 作业设计研究背景

1.1 “双减”政策背景

“双减”政策背景下，“减量、提质、增效”的作业设计是当前初中数学老师必须面对的课题，借助信息技术提升工程2.0的开展，探索如何将信息技术融入初中数学实践性作业设计，减轻义务教育阶段过重作业负担，探究作业设计策略，优化作业布置，减少作业总量，提高作业质量，提升教育实效.

1.2 信息技术融合背景

信息技术融入初中数学实践性作业设计主要是师生在智慧课堂信息技术体系内高效完成实践性作业，当前我校智慧课堂使用率不高，大部分老师仅仅利用智慧课堂系统同步课件，AI技术应用、系统内资料查阅、规律探索、画图、数学实验、概率统计操作等等运用很少，甚至被忽略.信息技术背景下教师探索这一类作业设计，既能提高师生参与教学活动的频率，提升学生数学素养，提高教学质量，又能培养学生的信息素养.

1.3 国际背景

欧美发达国家探索信息技术与作业设计的深度融合.德国中小学生数学作业“简单”闻名于世的原因是作业设计信息化，建立数学实验室，精心选择典型的实际问题，重点培养学生动手能力和自主探索實践能力；美国早在新世纪初就提出“21世纪的模式”（借助信息技术为学习者提供有趣的个性化学习体验）；以及文化背景与我国比较类似的日本、韩国、新加坡等国家早已实现发达的教育信息化，数学实践性作业设计借助信息化建立数学模型解决实际问题，培养学生实际动手操作能力，进而提升学生数学素养.

1.4 新课程标准背景

初中数学实践性作业是对新课程标准中“综合与实践”内容的补充.初中数学实践性作业以问题解决为导向，以学生的主动参与、实践操作、积极探究为主要形式，以促进学生体验生活、培养能力、全面发展为目的的一种新型作业.它既是课内作业的补充，又是课外作业的重要组成部分，具备了趣味性、活动性、探究性、综合性、开发性的特征.

1.5 现实背景

针对学校师生数学实践性作业实施情况调查研究后发现：在中考学业压力下，作业重点都放在普通书面作业上，而忽略了数学实践性作业，偶有相关作业布置也是为了公开课的需要，流于形式.教材中综合与实践内容需要被重视，数学实践性作业亟待开发，探索不同类型的实践性作业设计案例意义重大.

2 作业设计研究的意义

2.1 提升学生学习数学的兴趣

通过将信息技术应用于数学实践性作业设计中，可以提供更多样化、趣味性的学习方式，激发学生的学习兴趣，提高他们对数学学习的积极性.

2.2 培养学生的信息素养和创新能力

信息技术的应用可以帮助学生获取、整理、分析和应用大量的数学信息，培养他们的信息素养和信息处理能力.同时，通过信息技术的创新应用，可以培养学生的创新思维和解决问题的能力.

2.3 推动数学教育的变革和创新

信息技术的应用可以促进数学教育的变革和创新，推动教学方法的多样化和个性化发展.通过信息技术的融入，可以开展在线学习、远程教学、个性化学习等新型教学模式，提高教学效果.

2.4 减少城乡数学教育的差距

城乡结合部和农村学校，无论在师资、生源、还是硬件配套方面都有差别，但是随着社会发展，学校硬件逐步得到改善，计算机等电子设备已经走向千家万户，因此信息技术融入数学实践作业设计的探索更有意义.

3 作业设计研究的理论基础

3.1 数学课程教学理论

借助信息技术精心设计的初中数学实践性作业符合新课标（2022版）对“综合与实践”提出的内容要求和学业要求.新课标（2022版）提出采用项目式学习的方式，以问题解决为导向，整合数学与其他学科的知识和思想方法，让学生从数学的角度观察与分析、思考与表达、解决与尝试社会生活以及科学技术中遇到的现实问题，感受数学与科学技术、经济、金融、地理、艺术等学科领域的融合，积累数学活动经验，体会数学的科学价值，提高发现与提出问题、分析与解决问题的能力，发展应用意识、创新意识并提高实践能力.

3.2 生长数学教学理论

学习是引导学生从原有经验出发，建构起新的经验.在建构主义教学模式下，教师应该借助信息技术设计开发实践性数学作业，引导学生独立自主操作.实践性作业设计强调学习过程应以学生为中心，注重互动的学习方式，师生是建构知识过程的合作者.

3.3 全面发展理论

全面发展即人的全面发展，指人的体力和智力的充分发展，又指人在德智体美各方面和谐的发展.数学实践性作业设计注重学科融合全面发展.

4 研究案例

4.1 沪科版26.3《用频率估计概率》课例

教材分析：本节课内容《用频率估计概率》是前面一节课《等可能情形下的概率计算》的延续，根据知识建构理论和科学发展的一般路径，本节课是对随机事件概率计算公式的验证.

教学目标：

1. 学会借助信息技术进行大量重复试验.

2. 理解随机事件通过大量重复试验时频率趋于稳定这一规律.

3. 结合试验过程掌握如何用频率估计概率.

教学重点：

1. 借助Excel表格模拟进行大量重复抛掷硬币试验，探究频率趋于稳定的规律.

2. 用随机事件的频率估计概率.

教学难点：运用频率估计概率解决实际问题.

教具准备：50个一元硬币；机房电脑安装WPS软件；课件.

教学过程：

问题一：重复抛掷一枚质地均匀的硬币，会出现哪些情况呢？

意图：让学生在上节课的学习基础上提前思考本节课的学习内容，初步体会随机事件概念，做到先学后教.

活动1：请大家拿到硬币后进行重复抛掷试验并完成表格内容的填写.

意图：引导学生通过试验来验证抛掷硬币发生的可能性情况，亲身经历试验的全过程，获得直观经验，进一步培养学生的随机观念.

问题二：大家观察抛掷硬币的两种情况有什么特点？

意图：引导学生观察特殊数据，特别是“正反”数据的差距较大时能够感受试验次数少的时候波动较大，这与之前的猜测相矛盾.同时让学生感受做好试验的不容易，通过学生的小组合作，发现并总结试验过程中的注意事项.让学生在“做”的过程和“思考”的过程中逐步积累数学活动经验.

活动2：展示历史上一些数学家的试验数据.

意图：通过展示数学家们做试验的经历和数据，使学生体会做学问需要认真和严谨的态度，体会大量重复试验的必要性.

活动3：Excel表格做了多次实验，得到6組数据：

意图：因为抛掷硬币的试验出现“正面朝上”或者“反面朝上”的结果的随机性，需要大量试验才能接近真实结果.借助excel表格做抛掷硬币模拟试验，确保试验环境一致性，既省时又省力！

教师：分析得很全面.借助信息技术做试验很方便很直观，下面我们就用6组数据制作折线图，请大家观察思考，会有什么发现？

意图：学生自主操作Excel表格完成折线统计图的绘制，直观感受重复试验频率趋于稳定的特点.

活动4：请大家完成抛掷图钉试验作业，探究钉帽着地和钉尖着地的可能性，并完成数据整理和折线图的绘制.（借助几何画板、Excel表格软件完成实验）

意图：信息技术融入实践性作业设计，实现跨学科融合，提升教学效率，增加学生学习数学的兴趣，培养学生数学素养.

本节课教学过程中借助信息技术解决了《用频率估计概率》中内容抽象和需要大量重复试验的问题.通过Excel表格统计数据并且绘制折线图，将抽象的数据直观展现，有助于师生的教和学.同时可以借助Excel表格或者几何画板制作抛掷硬币试验模拟器，便于大量重复试验，减少人工实验过程中的人为因素影响实验结果.在完成数学实验实践作业的同时，实现数学与信息技术跨学科的融合，鼓励学生利用互联网资源自主学习和探索数学知识.这样的实践作业可以培养学生的信息获取和利用能力，同时扩展他们的数学知识领域.

4.2 数学教学中能够借助信息技术提高效果的其他内容

沪科版初中数学教材中笔者借助信息技术还尝试了《二次函数图形性质》《平移》《投影与三视图》《测量顶部不可到达建筑物体的高度》《测量旗杆的高度》《多边形的镶嵌》等课例，另外尝试借助学科网、菁优网等平台运用大数据进行作业设计，提高数学作业效率.

总而言之，将信息技术融入初中数学实践作业设计是提高教学效果和学生学习兴趣的有效手段.教师可以通过提供在线学习资源、设计互动题目、推广互动式学习平台和鼓励学生自主学习等策略，帮助学生更好地理解和掌握数学知识.然而，在实际应用过程中，教师需要根据学生的实际情况和学校的教育资源，灵活选择和应用信息技术，使其更好地服务于数学教学.

参考文献：

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