基于智慧课堂的小学数学文化融入路径研究

李雪莹 陈淑清

数学源于物质世界，既是一种文化现象，也是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具，与人类生活和社会发展紧密联系。《义务教育数学课程标准（2022年版）》在承认数学课程科学价值的基础上强调其文化价值，指出“数学承载着思想和文化，是人类文明的重要组成部分”。[1]数学文化的教育价值正日益凸显，但在传统课堂教学中，数学文化教育理念和目标仍未得到有效落实。如何通过信息技术赋能，将数学文化融入课堂教学，让学生在学习过程中体验数学文化，让数学真正发挥文化教育功能，是新一轮课程改革提出的新问题。本研究旨在探索小学数学文化融入路径，为后续相关研究提供参考和借鉴。

一、数学文化融入小学数学课堂的必要性

（一）信息社会的迅速发展需要数学文化

当今社会已全面进入信息化时代，新一轮的科技革命正在深入发展，大数据分析和人工智能等数字化信息技术的兴起对教育提出新的要求和挑战，智慧教育作为促进教育现代化、实现教育转型的重要载体和方向，有着不可忽视的作用。数学作为一门基础学科，其科学价值和应用价值已逐渐凸显，其语言、工具和技术渗透到现代科学技术的方方面面，但其人文价值和美学价值仍然没有得到充分体现。[2]在信息迅速传播的时代，数学文化的融入不仅可以拓宽学生的文化视野，还可以传承优秀的传统文化，增强学生的民族文化自信，培养学生的爱国主义精神，养成积极乐观的学习态度。为更好地适应信息社会的迅速发展，进一步提高公民的数学核心素养，应充分发挥信息技术的优势，用智慧教育助力基础教育，将数学文化融入智慧课堂。

（二）基础教育的深化改革需要数学文化

2001年，教育部在《基础教育课程改革纲要（试行）》中明确指出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合。”[3]2010年，《教育部关于深化基础教育课程改革进一步推进素质教育的意见》明确了深化基础教育改革的主要任务之一是大力推进教学改革，积极推进现代信息技术在教学中的科学应用。2014 年，《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》（以下简称《意见》）指出，随着信息技术的发展，课程改革面临着新挑战，各种思想文化的碰撞给学生的成长环境带来了一定的影响。[4]《意见》强调要准确把握课程改革的总体要求，大力弘扬中华优秀传统文化，培养学生扎实的科学文化素质，努力使学生具有文化底蕴。随着基础教育的深化改革，信息技术与教育教学不断融合，数学文化的融入成为提高学生的数学核心素养、培养新世纪创新人才、推动基础教育深化改革的重要途径之一。

（三）课程标准的有效落实需要数学文化

《义务教育数学课程标准（2022 年版）》（以下简称“新课标”）强调将数学文化融入义务教育。课程内容的选择要“关注数学学科发展前沿与数学文化，继承和弘扬中华优秀传统文化”；试题命制中要“关注情境真实性，适当引入数学文化”；教材编写“要介绍数学文化，反映数学在自然与社会中的应用，展现数学发展史中伟大的数学家”。“新课标”还建议教师既要了解数学知识的产生与来源，也要关注数学概念的现实背景，还要注重创设真实情境，选择体现中国数学家贡献的素材，同时，教师要提高自身的数学文化素养。“新课标”强调数学文化融入教学，为数学文化转变为“教学形态”而努力。但是在传统课堂教学中，数学文化的融入仍然存在一定的限制，智慧课堂作为新型动态生成的课堂，在一定程度上为数学文化融入教学提供了便利。

二、智慧环境下小学数学文化融入教学的优势

（一）高效获取和智能推送数学文化类资源

智慧课堂在一定意义上已经将传统课堂的“教材”升级为“学材”+“习材”，[5]教师可利用庞大的网络资源库，智能、全面地搜集数学文化类资源。教师可以在智慧教育平台创立教学标签，快速选择不同类型的数学文化内容，节省备课时间，方便教师将重心转移到学情分析和教学过程设计。获取数学文化类资源后，根据教学内容和学生认知发展规律整理数学文化条目，通过教师端将学习资源智能推送给学生，满足不同学生的学习需要，激发其学习兴趣。教师还可以指导学生利用网络学习空间自主搜索与教学内容相关的数学文化类资源，增强其搜集和整理信息能力的同时，让他们通过主动学习了解数学的发展史，感受数学之美，领略数学魅力。

（二）富有趣味和生动活泼的数学文化课堂

数学智慧课堂可让学生的感受和体验情境化，教师利用信息技术创设真实的问题情境和任务情境，激发学生的探究欲望。[6]智慧课堂可将复杂的数学知识以趣味化的形式呈现，让学生能够主动参与到学习中来，并提供更多功能，如游戏设计、动画制作、视频剪辑等。教师可以充分发挥智慧教育平台的优势，设计与教学内容相关的数学游戏活动，利用学生喜欢游戏的心理，引导其积极参与学习活动、主动思考数学问题，使沉闷的传统课堂变得生动活泼。通过生动形象的动画或视频将抽象的数学知识直观化，以便学生更好地理解数学的概念、符号、规律和逻辑关系，使枯燥乏味的数学学习变得生动有趣，提高学生的学习兴趣。

（三）客观评价和智能分析数学文化的融入过程

客观评价和智能分析是指在教学过程中全方位、全过程采集教学数据，包括情感因素、心理倾向、实践能力等非结构化数据，通过数据分析或计算，建立客观、公正的评价标准和评价模型。[7]在智慧教室，通过摄像头、智能穿戴设备、录像机等智能工具，将完整的教学活动上传云端，实时呈现课堂教学。通过大数据挖掘和多模态数据分析等云端活动，客观评价和智能分析在数学文化融入过程中教师的教学行为和学生的学习行为，以便教师及时安排和调整后续的教学过程。同时，教师端可呈现学生的整体学习情况，包括观看微课的时长、学习历史记录、作业完成情况及自主搜索话题频率，通过这些实际情况，及时优化教学，提高课堂教学质量。教师还可与其他教育者研究和分析保存在云端的教学视频，对数学文化的融入过程进行深入沟通，推动数学文化自然、科学地融入小学数学教学。

三、基于智慧课堂的小学数学文化融入路径

（一）课前——基于智慧工具的数学文化融入教学设计

1. 组织与整合数学文化资源。教师应充分利用智慧工具构建灵活的教学空间，重塑设计者身份，促进对教学资源的组织与整合。[8]教师根据课程标准和教学大纲进行备课，深入挖掘书中的文化和其中蕴含的数学精神、数学思想、数学逻辑，将其灵活融入教学设计。同时，教师还要脱离教科书，充分利用智慧工具，筛选符合学生身心发展特点的国内外数学文化资源，并将其进行组织与整合。例如，“图形的运动——轴对称”一课中，教师要明确教学重难点及新旧知识点的联系，细化知识体系。依据教学目标和教学内容，有目的地筛选数学文化类资源——民间剪纸艺术、传统戏剧中的脸谱、民间传统纺织印染手工艺蜡染、埃菲尔铁塔、各国国旗等，将资源进行有机整合，使数学文化的呈现综合化。在此过程中，教师要注意数量适宜、内容合理、方法科学，避免资源堆砌，偏离教学目标。

2.制作与推送数学文化微课。微课制作过程中，教师要根据学科特点和课程类型融入适当的数学文化，不仅要生活化和趣味化，还要紧密贴合教学内容，突出教学重点，去除繁冗。[9]教师通过智慧工具将微课推送给学生，并及时查看教师端后台数据，进行学情分析，有针对性地进行教学设计和学案撰写。微课有利于激发学生的好奇心和兴趣，吸引并保持他们的注意力，提高其自主预习的效果。例如，“图形的运动——轴对称”一课中，录制微课的主要目的是让学生保持好奇心，进行课前预习，预留疑问。教师可在微课中添加蜡染过程的内容，吸引学生注意力，并通过智慧工具发布微课和学习任务，预留学习问题，让学生观看微课寻找答案。教师通过后台数据对学生观看微课的时长、答题情况及其他学习数据进行分析，根据他们的实际需求有针对性地调整教学设计，节省教师“教”的时间，增加学生“学”的时间。

（二）课中——基于数据分析的数学文化融入教学实施

1. 创设数学文化问题情境。创设真实的问题情境或任务情境，引发学生思考，促使学生进行探究学习，进而主动学习。教师基于教学目标创设的数学文化问题情境，在一定程度上可解决传统课堂过于复杂和枯燥的问题。例如，在“图形的运动——轴对称”的课前导入向学生展示剪纸过程，让学生仔细观察，合作探究，对教学问题展开深入的互动交流。教师可向学生介绍剪纸的历史和价值，关注每组的探究进程，及时给予帮助。通过探究学习和合作学习，学生不仅可以更好地理解轴对称图形的定义和性质，还可培养学生的合作意识，发展其创造思维，初步培养学生的几何直观。

2. 分析数学文化融入情况。智慧课堂中，教师可对数学文化的内容、类型、融入形式、融入时机等进行可视化分析。教师通过实时呈现的教学数据，及时了解数学文化融入过程中学生注意力是否集中、是否积极参与互动及课堂氛围是否活跃，进而充分发挥教学机智，及时调整教学行为。例如，在“图形的运动——轴对称”一课中，教师选择数学家的故事、数学发展史、数学的生活应用、数学文化的学科应用等内容，以习题、游戏、数学日记等形式进行融入。教师根据实时呈现的数据，会发现在以习题和日记的形式呈现数学发展史或数学文化时，学生注意力的平均集中时长有所下降。因此，教师要减少数学史、习题、小论文的融入，增加其他能吸引并保持学生注意力的内容。

3.布置数学文化测验习题。教师引导学生探究新知后，以数学文化相关习题和活动的形式进行随堂测验，通过智慧教育平台对其进行动态伴随式评价。随堂测验可实现即时上传、即时评价的效果，促进学生进行知识建构。例如，教师可将汉字或英文字母融入测验习题，让学生区分哪些汉字或英文字母是轴对称图形，巩固和加深教学重点的同时解决教学难点，促进学科应用。根据随堂检验的结果调整课后作业的布置，让学生在家长的陪伴下观察生活，拍下身边的轴对称图形，上传网络学习平台。

（三）课后——基于智慧环境的数学文化融入巩固提升

1.追踪与反思教学行为。教师观看教学录像，结合数据化表征结果，及时追踪教学行为，反思教学过程，还要通过智慧教育平台和智能资源数据库及时与其他优秀教师沟通交流、互评教学，总结反思数学文化的内容类型是否单一、与教学内容或教学知识的联系是否密切、融入间隔时间是否过长或过短等，根据精准的评价和分析及时调整教学。例如，在“图形的运动——轴对称”一课，教师深刻反思组织剪纸探究活动时，肢体表达是否生硬，语言是否简洁明了；在探究过程中，数学文化的融入是否形式化，是否指导学生对数学逻辑、数学精神等方面深入思考。通过对教学行为的全面记录和反思，取长补短，提高数学文化融入质量。

2. 分解和优化教学情境。教学环境间接影响教学效果，良好的教学环境是成功教学的关键要素之一。智慧课堂中，教师可根据多模态数据分析的结果对智慧教育情境进行多元分解和建模。通过对“教师—学生—媒体—资源—环境”的全方位、细粒度分析，实现对课堂教学的有机分解，帮助教师优化后续教学，提升数学文化的融入效果。例如，在“图形的运动——轴对称”教学中，学生佩戴智能传感设备，利用智能感知技术监测学生在面对数学文化时所呈现的情绪态度、行为表现以及认知发展变化。反思和探究在交互环境下，学生对不同类型数学文化的接受程度，根据反馈结果及时调整数学文化融入其他几何课程的方法和路径。同时，根据学生对数学文化不同类型的喜爱程度与其课堂上对知识点的掌握情况，智能、分层进行作业布置，满足学生个性化学习的需要。

3.评价与反馈学习成果。智慧课堂中，人工智能可以客观、科学、及时地评价和反馈学习成果。人工智能依据精准的程序对学生课前的预习行为、课上的学习行为、课后的作业完成度等进行综合评价，分别建立学生档案，归纳分析其学习风格，分层推送资源。向场依存型的学生推送数学的发展历史、数学家故事、数学文化小论文等文化资源；向场独立型的学生推送数学文化习题、文化探究活动等文化资源。例如，AI教师助手智能识别学生上传到云端的照片，对其课后作业进行等级评价，并客观地标注评语。智慧教育平台结合学生历史学习情况，对其进行整体评价分析，并记录到档案中，依据学生不同的学习风格和学习情况智能推送知识补充资源，实现真正意义上的巩固提升。

智慧课堂体现了信息技术与课堂教学的深度融合，在很大程度上解决了数学文化融入效率低的现实问题。通过各种云端活动，数学文化在一定程度上可以融入整个教学过程，潜移默化地开拓学生的文化视野，培养其核心素养。