数字化时代的高中数学课堂创新

王艳玲

摘 要：数字化时代的到来为高中数学课堂创新提供了广阔的发展空间。本文通过综合分析数字化技术在教学中的应用，探讨了数字化时代背景下高中数学课堂创新的必要性和重要性。文章结合实际案例，详细阐述了数字化技术在高中数学教学中的应用，并分析了其带来的挑战和机遇。最后，提出了数字化时代高中数学课堂创新的教学策略和建议，以期为教育实践提供有益参考。

关键词：数字化时代；高中数学；课堂创新；教学技术；教育实践

数字化技术的快速发展不仅改变了我们的生活方式，也在教育领域引发了深刻的变革。在数字化时代，教育不再局限于传统的教师讲解和学生记忆，而是更加强调学生的自主学习和实践能力培养。高中数学作为基础学科，其教学模式也必须与时俱进，适应数字化时代的需求，培养学生的数学思维和创新能力。本文旨在探讨数字化时代下高中数学课堂的创新，分析数字化技术在高中数学教学中的应用，以期为教育实践提供

参考。

一、数字化技术在高中数学教学中的应用现状

数字化时代催生了许多在线教育平台，如Khan Academy、Coursera、edX等，它们提供了数学课程的在线学习资源。学生可以通过这些平台自主选择感兴趣的数学主题，自己安排学习进度，并通过在线测验和练习进行自我评估。这种个性化学习方式有助于满足不同学生的需求和学习节奏。智能化教学软件如Mathletics、GeoGebra等，提供了互动性强、个性化的数学学习体验。这些软件可以根据学生的学习进度和能力水平调整难度，提供实时反馈，帮助学生更好地理解数学概念和解决问题。教师也可以利用这些软件跟踪学生的进展，并根据数据分析提供更有针对性的教学。数字化技术使得数学教学可以更具实践性。学生可以通过数学模拟和虚拟实验来探索抽象的数学概念，例如：几何图形、函数变化等。这种互动性的学习方式有助于加深对数学知识的理解，培养学生的问题解决能力。数字化教材已经逐渐取代了传统的紙质教科书。数字化教材可以包括文字、图像、视频和互动元素，使数学内容更生动、多样化。学生可以在电子设备上轻松访问这些教材，随时随地学习数学。数字化技术还促进了课堂知识的预习和导入，也加强了学生之间的合作学习。虚拟学习社区和合作工具如在线讨论论坛、协作文档编辑等，使学生能够共享想法、解决问题，并一起探索数学世界。这种协作性学习有助于培养学生的团队合作和沟通能力[1]。

二、创新教学方法的途径

（一）在线教育的高中数学课堂创新

在数字化时代，在线教育平台成为高中数学教学的重要创新方式。教师可以利用在线教育平台设计多媒体教学课件，包括图像、视频、互动动画等，使抽象的数学概念更加直观。这种形式丰富的教学材料能够激发学生的兴趣，使他们更容易理解和记忆数学知识。教师可以创建在线作业和测验，根据学生的水平设置不同难度的题目，实现个性化教学。学生可以在课后随时完成这些作业，系统会自动批改，为学生提供即时反馈，帮助他们及时发现和纠正错误。在线教育平台提供了实时答疑的功能，学生在学习过程中遇到问题可以随时向教师提问。这种即时的互动性使学习更加高效，学生的疑惑能够得到及时解答，促进了学习的连贯性和深入性。学生可以根据自身学习进度和需求，在在线教育平台上进行自主学习。他们可以选择适合自己的学习材料，随时随地进行学习，打破了时间和空间的限制，提高了学习的便捷性和灵活性。

（二）基于人工智能的高中数学课堂创新

人工智能技术为高中数学教学带来了个性化和智能化的创新。利用人工智能算法，系统可以根据学生的学习情况和需求，为每位学生定制个性化的教学方案。这种个性化的教学能够更好地满足学生的学习需求，提供针对性的辅导和指导。人工智能可以实时监测学生的学习情况，包括知识掌握程度、学习兴趣、学习习惯等。通过对这些数据的分析，教师多了助手也可以更好地了解学生的学习特点，做出科学的教学决策，提供有针对性的帮助。基于人工智能的系统可以生成各种难度和类型的数学题目，为学生提供个性化的练习。这种智能化的练习能够更好地锻炼学生的解决问题的能力，帮助他们掌握数学知识。

（三）基于虚拟现实的高中数学课堂创新

虚拟现实技术为高中数学教学带来了全新的体验。虚拟现实设备可以模拟各种数学实验，使学生能够沉浸式地参与其中。例如：学生可以通过虚拟现实设备进行三维几何图形的构建，观察图形的旋转、平移等操作，增强对几何概念的理解。虚拟现实技术可以将抽象的数学概念呈现为具体的实例。如：学生可以通过虚拟现实设备看到数学公式在三维空间中的具体展现，这种直观的体验可以激发学生的兴趣，帮助他们更好地理解抽象的数学概念。虚拟现实技术可以为学生创造各种学习场景，如：数学竞赛现场、历史数学问题的探究环境等。在这种创造性的学习环境中，学生可以更好地发挥自己的创造力，解决实际问题，培养数学思维，为课堂教学打下良好基础。

三、数字化技术在高中数学教学中的应用

案例一：优化问题中的三级函数应用

在高中数学中，我们学习了各种类型的函数，其中包括三级函数。三级函数在现实生活中有广泛的应用，特别是在解决最优化问题时。

假设一个农场主有的土地要种植两种作物：小麦和玉米。种植小麦每需要的成本是55元，而种植玉米每需要的成本是44元。农场主每年最多能用10000元来投入这个农场。

教师定义小麦的种植面积为，玉米的种植面积为。我们需要最大化农场的产量，即小麦和玉米的总产量。

首先可以列出约束条件：两种作物的总面积不超过：≤3000。投入的成本不超过10000元：≤10000

这个问题可以建模为一个三级函数的最优化问题。我们的目标是最大化总产量，即最大化，其中和分别是小麦和玉米的单位产量。因此，目标函数可以表示为：。可以确定种植小麦和玉米的最佳面积，以便在有限的土地和资金下，获得最大的产量。这个案例展示了三级函数在解决现实生活中的优化问题中的应用。

案例二：购物决策中的数学集合与逻辑用语

小明正在考虑购买一部新手机。他有以下需求：手机的摄像头质量要好（集合），手机价格要在预算范围内（集合），并且手机屏幕大小要满足他的观影需求（集合）。在选择手机时，他会根据以下条件进行决策：小明希望手机的摄像头性能很好，他将所有满足他要求的手机型号构成了集合。小明有一个预算，只能选择在这个预算范围内的手机，他将所有符合预算的手机构成了集合。小明希望手机屏幕足够大，以便更好地观影，他将所有符合他要求的屏幕大小构成了集合。

小明通过逻辑用语进行决策，“并且”关系（）：

小明希望手机既在集合（摄像头好），又在集合（价格在预算范围内），还应该在集合（屏幕大小满足需求）。这就是一个同时满足三个条件的交集关系，可以表示为。“或者”关系

（）：如果小明在集合中找到了满足摄像头要求的手机，但它不在集合内（价格超出预算），那么他会继续在集合中寻找。这是一个“或者”的关系，可以表示为。

（一）多媒体教学是一种通过图像、音频和视频等多种形式，以直观、生动的方式向学生传授数学知识的教学方法。这种教学手段使得抽象的数学概念得以可视化呈现，大大加强了学生对数学知识的理解和记忆。在多媒体教学中，教师可以使用动画、图像和实例等形式，将数学概念呈现得生动形象。例如：在学习几何定理时，通过动画演示，学生可以看到几何形状的变化过程，清晰地观察到定理的证明路径。这种视觉化的展示方式帮助学生更容易理解和掌握抽象的数学概念，加深对定理和公式的理解。多媒体教学可以结合实际生活中的例子，将抽象的数学知识联系到学生的日常经验中。

（二）在线学习平台是一种利用互联网技术为学生提供数学自主学习机会的教育平台。这种学习方式突破了时间和地域的限制，为学生提供了更加自由和灵活的学习环境。在在线学习平台上，学生可以根据个体差异选择适合自己的学习内容和学习节奏。每位学生有不同的学习需求和学习速度，在线学习平台允许他们在自己的舒适环境下学习，不受固定课程时间的束缚。这种个性化的学习方式有助于满足不同学生的需求，使每个学生都能够更好地掌握数学知识。在线学习平台提供了丰富的数学教学资源，包括视频教程、在线测验和作业等。学生可以通过观看视频教程来学习知识点，完成在线测验和作业来检验自己的学习成果。这些资源都可以随时随地访问，学生可以根据自己的学习进度随时进行学习，提高了学习的便捷性和灵活性。

（三）虚拟实验允许学生在计算机上进行各种数学操作，例如在学习函数性质时，学生可以使用虚拟实验软件绘制不同函数的图像。通过自主操作，学生可以改变函数的参数，观察图像的变化，从而更深入地了解函数的增减性、最值等性质。这种实际操作与观察使学生能够直观地体验数学知识，加深他们的理解。虚拟实验通过模拟数学问题的解决过程，帮助学生将抽象的数学概念具体化。例如：在解方程时，学生可以通过虚拟实验逐步改变方程中的参数，观察方程解的变化。这种逐步探究的过程能够帮助学生更深入地理解数学原理，掌握解决实际问题的方法。虚拟实验不需要大量的实验器材和实验场地，因此降低了实验的成本。同时，由于是在虚拟环境中进行，能够避免实验中可能存在的安全风险[2]。

四、数字化时代高中数学课堂创新的策略和方向

（一）数字化时代高中数学课堂创新的策略

1.教师培训与数字化教学能力提升：教育部门应该制订全面的培训计划，重点面向数学教师，提供数字化教学技能培训。培训内容应包括最新的教学技术和在线教育工具的使用方法。定期的培训和研讨会可以帮助教师不断提高他们的数字化教学水平，使他们能够更好地应对数字化时代的挑战。培训内容可以包括教学软件的使用、在线教育平台的操作，以及数字化教学资源的开发和应用等方面，帮助教师更好地整合数字化技术到课堂教学中。

2.教材资源的研发与教学资源的开发：教育部门需要投资研发符合数字化时代需求的教材资源。这些资源可以包括交互式教材、多媒体教材和在线课程等。同时，鼓励和支持教师和教育机构开发高质量的数字化教学资源。这些资源应该涵盖多样化的教学内容，能够满足学生个性化学习需求。通过支持教师开发自己的教学资源，可以确保这些资源与教学实践紧密结合，更好地服务于学生的学习。

3.多层次评估体系的建立：建立多层次的评估体系，不仅仅关注学生的学科知识，还要评估学生的实践能力、创新能力、团队合作能力等综合素养。采用多种形式的评估方法，包括考试、项目评估、作品展示等。通过这种多维度的评估，学校可以更全面地了解学生的学习状况，为他们提供个性化的指导和支持，帮助他们发展多方面的能力。

4.跨学科融合的教学实践：鼓励学校开展跨学科融合的教学实践，将数学知识与其他学科知识相结合。例如：在数学课堂上引入科技知识，让学生通过编程来解决数学问题。数字技术还可促进数学与物理、化学等学科进行合作，进行跨学科探究项目，拓宽学生的知识视野。这种跨学科的教学可以培养学生的综合素养，帮助他们更好地应对未来社会和职场的挑战。

（二）数字化时代高中数学课堂创新的建议

1.引入交互式教学软件：教师可以利用交互式教学软件，让学生通过电子设备参与课堂。这些软件能够提供个性化的学习体验，帮助学生更好地理解数学概念。例如：使用数学绘图软件展示几何图形的变化，或者使用数学模拟软件解决实际问题，激发学生的学习兴趣。学校可以引入在线学习平台，为学生提供灵活的学习机会。这些平台不仅包括课程内容，还有在线测验、作业和实时互动。学生可以根据个体差异，选择合适的学习内容和学习节奏。在线学习平台还能为教师提供学生学习数据，帮助教师更好地了解学生的学情，进行个性化指导。

2.引入虚拟现实技术：虚拟现实技术可以为数学教学带来全新的体验。通过虚拟现实设备，学生可以沉浸式地参与数学实验和模拟操作，增强对数学概念的理解和记忆。虚拟现实还可以为学生提供具体的数学实例，激发学生的学习兴趣和创造力。教师可以组织学生参与在线协作项目，突破地域限制，与其他学校的学生一起合作解决数学问题。这种项目不仅能够锻炼学生的团队合作能力，还能够拓宽他们的学科视野，了解不同地区的数学教学方法和文化。

3.注重编程与数学结合：在数字化时代，编程技能变得越来越重要。教师可以将编程与数学知识结合，教授学生使用编程语言解决数学问题。编程不仅能够提高学生的逻辑思维能力，还能够使抽象的数学概念更加具体和实用。教师应该持续学习最新的教育技术和数学知识，参加相关的培训和研讨会，不断提高自身的数字化教学能力。同时，学校和教育部门应该鼓励和支持教师参与教育技术研发项目，促使数字化教育与数学教学的不断创新与发展[3]。

结束语

数字化时代的高中数学课堂创新是一个复杂而多维的系统工程，需要教育部门、学校、教师和学生共同努力。通过合理利用数字化技术，创新教学模式，培养学生的创新能力，将会使高中数学课堂更具活力，更符合时代需求。通过合理利用在线教育、人工智能和虚拟情境等技术手段，可以打破传统教学的时空限制，为学生提供个性化的学习体验，培养学生的创新思维和实际应用能力。然而，数字化时代下的高中数学课堂创新仍然面临诸多挑战，包括师资队伍的培养、教育资源的开发等。希望本文提出的相关策略和建议能够在实际教育中得到推广应用，推动高中数学教育的持续发展。

参考文献

[1]卢焱尧.网络环境下高中数学“问题—探究”型教学模式的理论与实践研究[D].昆明：云南师范大学，2005.

[2]滕雪梅.電子书包环境下的高一数学教学探究[D].济南：山东师范大学，2015.

[3]孙小梅.新时代西藏中学教育信息化建设路径研究：以拉萨市数学学科为视角[D].拉萨：西藏大学，2021.