智慧课堂环境下信息技术与初中数学课堂教学的融合创新

【摘要】本文基于教育信息化高速发展的时代背景，结合教学实践案例，从课前预学、课中交互、课后诊断三个维度探讨智慧课堂环境下信息技术与初中数学教学融合创新的策略，同时提示智慧課堂教学中的常见问题及未来的发展方向。

【关键词】智慧课堂 信息技术 数学教学

【中图分类号】G62 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）19-0107-05

近年来，随着教育信息化的高速发展，教育大数据、物联网、移动互联网和人工智能等新兴信息技术为智慧课堂的普及奠定了基础，并随着课程改革的不断深入而深刻改变了学习者的学习和阅读方式。在智慧课堂环境下，个人移动终端成为课程的重要载体和学习者重要的学习工具。课堂教学将基于智慧课堂环境生成海量的数据，并使量化的数据成为反映教学过程与效果的直接指标。课堂中的海量数据包括学生作业的正确率，学生参与课堂教学活动的次数，学生回答问题的次数、时长与正确率，师生课堂互动的频率与时长，等等。课堂中的海量数据可以为教师的有效教学提供重要的数据支持和决策参考：教师凭借计算机软件的大数据分析技术完成对数据的收集、分析和处理，并据此调整教学策略，将对学生的培养目标从普通的知识与技能增长转向促进每一个学生的全面发展。因此，由智慧课堂环境所孕育出来的智慧课堂，指的是一种利用校内的计算机设备和网络环境，以及依托于这些环境的计算机技术、网络技术、通信技术以及科学的管理技术等，对课堂内的学习、教学以及教师的科研、管理和生活服务等有关信息资源进行整合、集成和全面的数字化建构，从而形成统一的用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制，用于支持课堂教学智慧高效生成的新型课堂。也就是说，智慧课堂是“互联网+教育”的产物，是技术与教育深度融合的智慧结晶。

与传统课堂相比，智慧课堂更加强调师生之间的交流互动，并将教学过程视为一种动态发展的教与学相对统一、交互活动循环进行的过程。在智慧课堂中，学生是学习的主体得到了更好的体现，所有的课堂内容都围绕学生活动进行预设与生成，教师主要充当活动指导者、设计者和促进者。而智慧课堂最核心的智慧内涵，在于通过大数据分析、情境感知等方式，及时发现学生的潜在学习诉求，并根据课堂教学的需要以及学生学习的需求，智能化地向学生推送适合的学习资源，并在教学过程中通过实时、动态化的学习数据分析及教学评价，及时反馈学生的学习信息，帮助师生灵活调整教与学的行为，进而增进师生之间、生生之间的互动深度和广度。近年来，本人基于智慧课堂环境，在初中数学教学中探索出一条以建构主义教学理论为基础，以现代化的教育教学技术为支撑的师生高效交流互动的课堂教学新模式，体现信息技术与初中数学课堂教学的融合创新，大大提升了课堂教学效率，同时提升了学生的数学学习兴趣。

一、课前预学中的融合创新

课前预学是学生自主学习的过程，也是初中数学重要的教学环节。在智慧课堂环境下，教师可以在课前向学生推送5至10分钟的微课，以较强的画面感和幽默风趣的语言引发学生的学习兴趣，使学生对新授课关键内容有一个大致的了解；在学生学完微课和课本内容后，教师再推送思考题或小测验，让学生自主检测预学效果，并将预学中解决不了的问题通过智慧课堂交互系统在课前反馈给教师。教师通过浏览学生的答题情况和学生所反馈的疑难问题，可以更精准地把握学生的具体学情，并由此确定课堂教学重难点，进行更有针对性的备课，从而大大提高备课效率，增强课堂教学的针对性。

例如，在教学人教版数学七年级上册“3.1.1 一元一次方程”时，学生一般通过课前微课预学就可以知道一元一次方程“仅含有一个未知数、未知数的最高次数是一次、等式两边都是整式”这三个特征。然而在学生完成预习小测验的过程中笔者发现，仍然有学生对题目中的一元一次方程不能作出准确判断，进一步了解才知道，那些无法准确判断的学生，其实是已经不记得什么是整式了。这是由前面所学知识的遗忘导致影响了当下对新知的理解，于是笔者在备课过程中加入了“什么是整式”的内容复习，在课堂上取得了不错的教学效果，班上学生几乎都能准确判断出所给方程哪些是一元一次方程了。

二、课中交互中的融合创新

智慧课堂的智慧，不仅仅在于那些智能化、数字化的移动终端设备和信息化的交流平台以及二者共同为师生之间的立体化交流互动提供的技术支持，更在于课堂教学中师生充分利用这些设备和平台而着力打造出一种全新的教学形态，它使学生的学习主体地位得到最大限度的体现，可以大大提高课堂中师生交流互动的品质，从而真实培养学生的综合能力，发展学生的核心素养。初中数学教学中的常见课型有三种，即概念新授课、活动讨论课和习题课。借助智慧课堂环境对以上传统课型进行优化，使信息技术成为支撑课堂变革的关键力量，可以有效提高课堂教学效率，提升课堂中的智慧含量。下面笔者着重以概念新授课为例，探讨智慧课堂环境对传统课型的优化策略及课堂交互中的融合创新。

（一）概念新授课的教学优化及融合创新

概念新授课是初中数学教学中极为重要的课型，是其他课型的重要基础。在概念新授课上，教师通常需要呈现大量引例，文字内容较多。传统的PPT课件受限于电子白板的尺寸以及文字内容字号的大小，所能呈现的内容有限，而智慧课堂环境下的“屏幕广播”功能可以让电子白板上的教学信息瞬间直达学生平板，方便学生放大观看，从而有效解决以上问题。

数学概念往往比较抽象，因此，概念新授课中往往会出现大量学生难以理解的抽象题目。以图形与几何领域教学为例，在智慧课堂环境下，教师可以利用平台中的“几何画板”“皓骏动态”“超级画板”等图形绘制软件实施动态化教学，用动静结合的方式扫除学生的理解障碍，把抽象的数学概念直观地展示给学生，让学生看到几何图形形成的过程，通过在“变”中研究图形的“不变”揭示数学的本质和规律，帮助学生深度理解概念的本质。例如，教学人教版数学七年级上册“4.3.1 角”一课，教师讲解角的静态定义时，只需在黑板上画出多种静态角，学生马上可以理解角的多样性；而要讲解“角”的动态定义，教师却难以用语言或简单的图示进行表达。在智慧课堂环境下，教师可以插入一个演示动画或视频，把动态的角直观地演示给学生，让学生亲眼看到射线沿着一个顶点旋转成大小不等的角的过程和结果，看到角的两条边的张开与重合过程，等等。除了演示动画和视频，教师还可以在备课时寻找一些生活中的例子，如桌角、墙角、时钟指针夹角（动态）等，促进学生理解“角”的动态概念与现实世界的密切关联，发展学生“会用数学的眼光观察现实世界”“会用数学的思维思考现实世界”“会用数学的语言表达现实世界”的“三会”核心素养。

概念新授课教学通常需要经历从诸多引例中抽象出数学概念的教学过程，而这个过程离不开学生的合作交流与师生的共同归纳。传统课堂上，教师以师问生答的模式推进课堂探讨与归纳，一方面无法满足所有学生表达自己观点的愿望，另一方面也只能从有限的样本中得出相对片面的课堂反馈，这都不是真正的生本课堂。在多媒体引入课堂后，教师使用PPT组织课堂探究，预设性太强，不利于师生互动、生生互动，且无法处理学生的即时提问。直到有了智慧课堂环境，技术平台的强大互动功能才很好地解决了这个问题。技术平台互动功能的强大主要体现在以下几个方面：一是“上传与显示”，主要指学生通过拍照、截屏或其他方式，将作业或作品从个人平板电脑直接上传到老师的平板电脑或电子白板的过程；二是“编辑与书写”，指的是教师借助交互工具直接在电子白板上对学生的回答进行记录和批注；三是“推送与显示”，指的是资源可以在个人移动终端间互相推送，一方面教师可以将练习和学习资源推送到学生的个人iPad，另一方面学生也可以在自己的iPad上自主地选择感兴趣的模块进行学习并分享给同伴；四是“统计与诊断”功能，指的是学完新概念后，教师推送练习给学生，以此检验学生的知识掌握情况，学生在提交作业后，智慧课堂系统能即刻对学生作业正确率做出统计与分析，并以此诊断教学效果。强大的课堂互动功能，不仅可以大大节约智慧课堂中收发作业的时间，而且可以满足学生想马上知道测试结果的迫切心理，从而实现即时反馈，达到提高课堂教学效率的效果。例如，教学人教版数学八年级下册“19.2.2 一次函数”一课，教师可以通过屏幕广播将五个引例（如下页图1）。依次推送到学生平板，再使用呈现功能将电子白板的内容全部呈现在学生的个人平板上。接下来，师生围绕五个引例展开课堂探究活动，对比五个例子的函数解析式并寻找其共同特征：学生可以先运用平板的推送功能，将自己理解的一次函数的概念写在个人平板上并推送给老师或者写在写作纸上拍照上传给老师，从而使得每一个学生都能充分表达自己的见解；教师也可以使用屏幕广播功能，把学生们的见解一一呈现出来，然后和全班学生进行讨论，尊重并体现每一个学生的学习主体地位。

总之，智慧课堂系统强大的呈现功能（核心）、互动功能、统计功能，在优化传统概念课教学的过程中，有效突显了学生的学习主体地位，实现了信息技术与初中数学课堂教学的融合创新，从而大大提高了教学效率。

（二）讨论课的教学优化及融合创新

讨论课是讨论偏多的课型，其常规的教学模式是先分小组进行组内探讨，再把组内意见汇总后由小组长汇报给授课教师。为了让每一个学生都有机会表达自己的见解，展现讨论课上全体学生的学习主体地位，课堂教学急需缩短师生之间、生生之间沟通的时间，提高课堂交互的效率。智慧课堂系统强大的交互功能刚好可以解决这一问题。

除了上述概念新授课中所谈到的课堂交互系统的强大交互功能，在讨论课上使用较多的课堂交互功能还有“推送加批注”“统计”“投票或抢答”“互动”等。“推送加批注”功能指的是资源不仅可以在个人移动终端间互相推送，而且可以在推送之前加上学生或者教师的解答或批阅意见后再推送，达到相互表达自身想法、思路和互动交流的目的；“统计”功能指的是学生意见或者练习提交平台后，系统可以直接统计出结果，在讨论环节中让不同学生的意见的占比及时得到反馈，使教师迅速了解学生在课堂中的主流认知及认知分布情况；“投票或抢答”功能指的是学生通过平板进行投票与抢答，将主动权交到学生手中，激发学生的学习积极性；“互动”功能是智慧课堂在课堂教学应用中的核心，除了传统意义上的教师和学生的互动、学生和学生的互动，智慧课堂将互联网技术引入后，形成了多维互动——教师可以通过授权，将互动层面控制在他（她）想要指定的任何一个维度。在智慧课堂环境下，在学生讨论交流时，教师将课堂权力移交给学生，鼓励学生互相展示、分享学习心得，让学生充分体会到学习的价值，打造“生生共生”的美好课堂生态。

（三）习题课的教学优化及融合创新

习题课上，教师通常会在总结相关知識点后，分批次由易到难地展示相关知识点的习题并与学生展开探讨。因此，这种课型需要强大的习题资源库。传统课堂中，教师的习题资源是有限的。在智慧课堂环境下，师生可以共同拥有强大的优质习题资源，而这得益于平台的资源库功能：它一方面可供师生查找需要类型的题目，另一方面可供学生查找相关习题的多种答案。此外，教师和学生都可以自主构建适合自己的习题资源库。

网络或者平台资源库中拥有大量数据资源、知识资源，可以给学生提供更多解题方法，支持学生自主探究问题答案，但是海量的信息同时也会让学生产生选择困难。因此，在习题课教学中，教师应适当留出一些课堂教学时间，对学生进行选择培训，提高学生的信息识别能力，使学生学会过滤无效信息，增强学习探究的针对性。

教师还可以通过网络或平台资源库建立自己的习题资源库，筛选出符合每一课教学需要的重点题、难题、易错题。教师还可以建立班级错题资源库，引导学生上传自己的错题参与本班的错题资源库建设，教师对学生上传的错题进行分析、点评，学生进行归纳总结，熟练之后学生还可以尝试生生互评，从而提高习题课的教学效率。在网上建设错题资源库的优点在于，师生可以随时调用其中的错题进行解析，并随时添加新的错题资源；学生之间可以进行多维互动、交叉互评，从中发现多种思路，学会举一反三。这种以建构主义为指导思想的建库思维，不仅可以提高习题课教学的针对性，还可以提高学生进行自我知识体系建构的能力。

三、课后诊断中的融合创新

智慧课堂利用智慧课堂系统的交互功能和资源库功能，在课后能对课堂教学效果进行及时诊断和善后，实现信息技术与课后诊断的融合创新，达到以评促教、以评促学的目的。

（一）在课后诊断的融合创新中体现以评促教

教师依据学生课堂参与率、正确率等数据，为学生推送难度不等的课后习题，实现信息技术与课后诊断的融合创新，体现因材施教的教育思想，达到以评促教的教学目的。

鉴于智慧课堂系统可以记录每一个学生的错题并存入专门为该生创建的错题库，教师可以基于学生个体的错题资源库，随时挑选每一个学生错题库中的错题指导学生强化复习，或者针对错题库中的错题类型为学生推送更多类似的题目，帮助学生巩固、强化有关知识。例如，教师通过浏览某生的错题库，发现该生在解一元二次方程时正确率较低，于是教师把该生算错的这一类题目统统拿出来，与该生一起分析其出错的原因，发现该生除了存在计算不仔细的问题外，还存在方法单一的问题。后来该生也意识到了自己特别偏爱使用公式法解方程的问题，以为只要套用了公式便能一了百了，而从来不去分析题目中的具体情况，这明显是一种惰性思维。于是教师与该生分析了一元二次方程诸多解法的利与弊，指出在什么情况下可以使用什么样的方法，不仅可以提高准确率，而且能够节约运算时间，从而提高解题效率和正确率。之后教师通过智慧课堂系统持续为该生推送解一元二次方程的练习题，帮助该生巩固相关知识，使该生终于学会了灵活选用适合的解题方法。

鉴于智慧课堂系统的统计功能可以统计出每一个学生在一个时间段内学习成绩的变化情况，教师便可据此对学生进行阶段性评价：如果总趋势是进步的，就及时肯定和表扬学生；如果总趋势是下降或者上下徘徊的，就要与学生一起查找问题、分析原因，要么端正学习态度，要么调整学习策略或方法。

总之，课后教学诊断的目的之一是以评促教，帮助教师进一步落实因材施教的教育思想，智慧课堂系统则给教师以评促教提供了数据支持和方向指引。

（二）在课后诊断的融合创新中体现以评促学

“以评促学”是课后诊断的最终目的。智慧课堂借助智慧课堂系统的课后诊断功能，不仅可以进一步实现信息技术与数学课堂的融合创新，而且更有利于达成“以评促学”的教学目的。

首先，运用智慧课堂系统的思维导图功能，学生不仅可以串联所学知识、建立知识网络，而且可以梳理思绪，精准掌握解题思路，提高数学思维能力。例如，在学完人教版数学九年级上册第二十一章“一元二次方程”之后，教师要检测学生对本章知识的掌握情况，要求学生利用思维导图工具梳理本章知识脉络，从什么是一元二次方程、解一元二次方程有哪些方法、何种类型的方程选择何种解方程方法最为合理、一元二次方程的实际应用常见题型有哪些且如何解决等方面一一进行梳理。学生利用智慧课堂系统制作思维导图，或者手绘思维导图拍照上传，无论选择哪一种方法，都必须在头脑中理清整章知识的脉络。

其次，利用微课或资源库错题集，学生可以更有针对性地自主复习。例如，某生在学完人教版数学八年级下册第十九章“一次函数”后，感觉对整章知识点都掌握得不太好，于是求助于数学教师。此时教师可以录制5分钟左右的微课视频，将整章主要知识点包括函数是什么、什么是正比例函数、什么是一次函数、几种函数之间有什么关系、一次函数有哪些性质、如何用待定系数法求一次函数解析式、一次函数常见的实际应用问题有哪些等串讲了一遍，供学生观看学习；同时将学生在平时测试中的错题推送给学生，引导学生进行错题重现式复习，或者找一些与错题同类型的题目推送给学生，加深学生对本章知识的印象，强化系统性复习和有所侧重地复习。

最后，运用智慧课堂的交互系统，学生可以打破时间、空间的限制，在课后或每次测试后随时随地请教教师。例如，在一次重要测试后，有个学生很想对答案，一来可以估分，二来对考场上的某道题目百思不得其解很是苦恼，同时因对偏难的几道题没有把握而心中不安。这个时候，教师及时给出测试答案就很有必要。于是教师便可以通过智慧课堂的交互系统在考试结束半个小时内上传答案。“半小时内”这个时间对学生来说非常重要，学生在考场的解题思路还能完全“复盘”，通过对标准答案找出自己在考场上的解题方法究竟在什么地方出现了偏差、出现了怎样的偏差，进而反思为什么出现了这样的偏差，从而促进学生自主学习能力的提升。如果一时看不懂答案，学生还可以及时请老师给出比参考答案更加详细的讲解——此时正所谓“不愤不启，不悱不发”的关键时刻，更加有利于促进学生高效复习。

总之，智慧课堂系统以及由此系统建构出来的初中数学高效互动式教学模式能够使课前预习、课中交互、课后诊断成为一个有机的整体，为教师提供更多的教学资源，为教学提供更加灵活、多元的教学方式方法，促进学生更高效地学习，实现核心素养的发展。虽然如此，在实际教学中，智慧课堂系统依然存在以下急需解决的问题。一是技术上的问题。虽然智慧课堂运用了现代化的教育技术，但其软件不够成熟，课堂上容易出现各种问题。如点名器容易出错，这时如果教师操作软件的技术不够娴熟，使用点名器反而会阻碍课堂流畅度，降低课堂教学效率；智慧课堂系统的功能也有待完善，目前为止仍无法统计主观题的答题情况（完成率除外），且对客观题的反馈方式也比较单一；其配套教学资源库建设也不够完备，资源库中的资源虽然丰富但不够精细，平板设备无论如何调用教学资源，也不能完全取代黑板板书，更不能取代实物演示。二是课堂教学中的问题。受传统教学思维影响，大多数教师仍然习惯于将智慧课堂等同于现代版的“PPT教学方式”，或者只是将智慧课堂视为传统的“传递—接受式”教学模式的补充；部分教师虽然掌握了智慧课堂的教学方式，在学生预习、课堂讲解、随堂测试、课后反馈等教学环节中运用了信息技术，但往往流于形式，存在素材准备不足、教学效果有限的情况；教师在智慧课堂中不敢放手让学生进行自主探讨、自主建构知识、自主挖掘知识，无法将资源信息、信息技术手段有效融入课堂教学过程当中，导致智慧课堂教学中大部分内容与传统课堂教学无异，智慧课堂教学的优越性无法得到充分的体现。

当然，目前的智慧课堂教学并非现代教育的终点，也不可能成为教育智慧的终点，未来的教育一定会朝着师生交互更加便捷、更加高效、更加人性化的方向发展，极有可能会出现一种“人机共育”的教育。所谓人机共育，是指人工智能系统在对人类教师长期与学生的教育过程中模拟、孕育出来的一种和人类教師教学方式类似的虚拟“智能教师”，它与人类教师共同承担教育任务，弥补人类教师精力有限的不足，模拟人类教师对学生实施个性化教学——向有不同学习需求、不同认知特征的学生提供“私人定制”般更加人性化的适应性教学，从而利用智慧教学系统完成新时代的育人使命。

参考文献

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作者简介：李乾（1984— ），湖北潜江人，硕士研究生，一级教师，主要研究方向为中学数学教学。

（责编 白聪敏）