信息技术与数学可视化融合创新策略研究

作者简介：陆梅（1990～），女，汉族，安徽亳州人，安徽省利辛中学，研究方向：小学数学；

于永东（1988～），男，汉族，安徽亳州人，安徽省利辛高级中学，研究方向：数学教育。

摘 要：随着新课标的深入推进和信息技术的快速发展，信息技术对于数学课堂教学有着不可估量的作用，将其运用于课堂能够实现提质增效。文章结合教学与教研实践，探讨和分析信息技术在小学数学课堂巧妙运用以优化教学的方法，以实现信息技术与数学课堂的高效融合。

关键词：信息技术；可视化学习；小学数学课堂；核心素养

中图分类号：G623.5 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2024）31-0102-04

小学阶段是锻炼学生思维，培养学生综合性学习能力以及发展核心素养的关键时期，但小学生以形象思维为主，抽象概括能力较为薄弱。信息技术的使用，可使课堂呈现“新”“趣”“活”的特点，高效地降低学生数学学习的难度，增强学生学好数学的信心，提高整体学习效率。因此，教师可以适时运用信息技术手段，使信息技术与数学课堂的可视化学习深度融合创新，从而培育学生的空间几何直观、应用意识以及创新意识等核心素养，为学生的可持续发展奠基。

一、 借助信息技术降低知识难度，创建可视化阶梯式数学课堂

小学阶段是学生终身可持续发展的基础期，是培养学生整体学习思维的重要阶段，教师要深刻认识到小学数学学科的主要目的是促使学生通过学习掌握基础的数学知识，解决生活中遇到的各类问题。但是数学这门学科又有其特殊的性质，它具有高度的抽象性和逻辑性，这与小学生本身的直观动作思维和具体形象思维是相互矛盾的，很多学生在学习数学时是很吃力的。因此，为了进一步提升学生的学习成效，教师应注重在教学中巧妙运用信息技术手段，实现数学课堂的可视化，将抽象概括的知识转变为可视、可感的直观化知识，降低知识难度。同时，教师要丰富可视化学习形式，促进学生的想象力获得“新”发展，进一步提升学生的综合学习能力。在可视化的学习中，数学教师有机联系起各环节知识，让人人都有所思，人人都有所得，实现从初阶到进阶的阶梯式数学课堂。

例如，在探索“平行四边形的面积”时，平行四边形的“底”与“高”以及“底”与“高”的“对应性”等都是新知学习的基础，若学生对某一个知识点的认知出现偏差，在后续面积计算时都会出现失误。而新课主题教学中剪拼方式的多样性（剪成一个直角三角形和一个直角梯形，或者是两个直角梯形），也是学生学习的难点，如此种种，加大了实际教学的难度。特别是当班级学生总体数学基础薄弱，能力又参差不齐时，采取拆解难点、逐一击破、步步为营的阶梯式教学策略尤为重要。教学时，教师可以让节奏慢下来，在学生借助学具动手操作、组内交流、小组代表全班分享的基础上，再用课件动态展示什么是平行四边形的“底”和“高”，如何理解“底”和“高”的对应性，以及剪拼的动态过程，呈现学生的多种思考路径，对知识重新梳理和归纳：剪拼法使平行四边形转化成长方形，形状变了而大小未变（即面积未变），平行四边形的底相当于长方形的长，平行四边形的高相当于长方形的宽，而长方形的面积=长×宽（已学知识），所以得到平行四边形的面积=底×高。

这样的教学打破教材固有的环节，确立符合学情的“新”流程，既关注全体，又尊重差异，通过信息化的手段实现数学的可视化学习，拆解知识难点，将抽象晦涩的知识简单化，有效降低了学生学习数学的难度，使每一位学生得到了知识的扩展和能力的提升，也为后续复杂的面积综合应用问题的学习奠定了基础，有效创建了阶梯式数学课堂。

二、 借助信息技术重构思维秩序，搭建可视化生态式数学课堂

数学教学不是简单地向学生灌输知识的单向教学，数学学习是学生进行的一项系统性成长的实践之旅。在学习数学的道路上，学生的思维具有一定的片面性和狭隘性，这在一定程度上会造成学生的思维混乱，混乱的思维又会抑制学生对知识的理解和数学问题的解决，不利于提升学生吸收并运用知识的能力。因此，教师在课堂讲授时要注重学生逻辑思维秩序的重构。思维秩序的重构是指人们在完成理性突围与逻辑断裂后，思维重置其逻辑性过程，该重置过程打破了前一状态经验与理性的束缚，脱离了非逻辑性与非理性的思维散漫游走状态，完成了新的思维状态与体系。在这个学习突围，挣脱束缚的过程中，教师要适时借助信息化技术手段，助力数学课堂可视化，帮助学生提升数学理性和逻辑性的构建能力，使学生将辩证统一，理性和谐的思维秩序融入学习中，结束学生思维散漫的游离状态，避免学生在学习上出现“瞎忙”的现象。借助信息化技术手段实现数学学习的可视化，能实现创新和优化学习模式，激发学生在符号化、抽象化数学知识面前的求知欲和学习兴趣，能唤醒激活学生的学习潜能，帮助学生重构思维秩序，提高学生学习的效率，打造以人为本，走向个性关照，富有趣味的生态课堂。

例如，在教学“圆的面积”后，部分学生在运用圆的面积公式时，经常分不清S=πr2和S=π（d/2）2，显然这是在圆的面积公式和半径与直径之间的关系理解和掌握上出现偏差，对圆的面积的推导过程没有正确理解，产生了错误的数学逻辑思维。这时，可介入信息技术手段，以声像组合的动画可视形式，首先帮助学生理解和感知圆所占的平面部分的大小叫作圆的面积（动态彩色显示），以及圆的半径和直径的位置及其大小关系；其次，动态演示把圆平分成若干份对接成长方形，让同学们观察、感悟：长方形的长是圆周长的一半（C=2πr÷2=πr），宽相当于半径（r），长方形的面积=长×宽，所以圆的面积=圆周率×半径的平方。

这个教学过程，借助信息化手段实现数学可视化学习，声像组合的动画形式构建了趣味化的学习情景，为学生提供了轻松、愉悦、高效的学习体验。把“化圆为方”的过程，以及图形的转换引起的数量关系的变化，更为直观呈现出来，提高了学习的信心，学习兴趣得以激发，也搭建了富有生机和活力的数学课堂。

三、 借助信息技术培育核心素养，实现可视化思维发展数学课堂

随着素质教育的深入推进，在小学数学教学中，教师要坚持以培育学生的核心素养为初心，充分发挥信息技术的优势，有效推进可视化的数学思维学习，促进学生自主进行数学知识的学习，使数学课堂提质增效。教学实践表明：学生学习一些抽象性的知识，特别是一些概念、公式等内容容易“迷”，这会严重影响学生的学习兴趣，甚至产生厌倦心理，不利于核心素养的发展。此时，教师要灵活地介入信息化技术，将复杂的数学知识以图片、视频、微课等可视化的方式生动展现出来，让学生更为简明深刻地感受数学知识，从而调动学生的学习积极性，促进学生主动参与，切实提升学习质量，培养学生知识素养，促进学生全面发展。

以北师大版六年级下册第一单元“圆柱与圆锥”的教学为例，教材的编排顺序是让学生先观察并说一说对生活中“点动成线，线动成面，面动成体”的理解，为下面学习圆柱和圆锥做好铺垫。然后，让学生动手转一转纸片以形成各类图形，教师在黑板上以二维平面展示出各类图形。但是这样传统的教学只能是二维展示其中一个平面，难以同时灵活直观展示其他的面，不利于培养学生的空间观念。这时，教师就可以引入信息技术手段，通过可视化的三维立体教学具象生动地表现出圆柱和圆锥的运动形成轨迹以及三维立体成像，使学生更好地认识圆柱和圆锥的组成部分。借助信息化技术手段，可以实现可视化的全角度视角学习，帮助学生直观明了地观察圆柱和圆锥，并且可以利用信息技术进行切割分解等深度直观操作，能加深学生对圆柱和圆锥的理解和掌握。

这样的课堂，灵活弥补传统教学上的不足，也能有效突破本节课的学习重难点，扎实提升学生的学习效率和学习能力，使学生学科核心素养也得到进一步提升，为接下来学习圆柱和圆锥的表面积与体积奠定良好的基础。

四、 借助信息技术提高教学质效，推广在线数学学习平台

结合信息技术和数学可视化技术，建设在线数学学习平台，为学生提供随时随地的学习资源和支持。这些平台包括数学视频课程、交互式习题、实时在线辅导等。

建设用户友好的在线数学学习平台，包括网站和移动应用。平台应该具有清晰的导航界面和搜索功能，方便学生和教师浏览和获取所需的学习资源。同时，平台应该支持不同的设备，如电脑、平板和手机，以便学生随时随地进行学习。可以邀请资深数学教师或专业讲师录制高质量的数学视频课程，这些课程应该涵盖不同年级和主题的数学内容，以满足不同学生的需求。视频课程可以采用动画、实例演示等形式，帮助学生更好地理解抽象的数学概念。在平台上设置交互式习题，涵盖各种数学题型和难度级别。学生可以根据自己的学习进度选择相应的习题进行练习，系统会提供实时的批改和评分，这可以帮助学生及时了解自己的学习情况。为学生提供实时在线辅导服务，学生可以在平台上预约和参与数学辅导课程。辅导教师可以通过视频会议或聊天工具与学生进行互动，解答他们的问题，并提供个性化的辅导和建议。建立在线社区交流平台，让学生和教师可以在平台上进行讨论和交流。学生可以在平台上提出问题和分享学习心得，教师和其他学生可以给予解答和建议，形成良好的学习互动氛围。教师可以通过学校、社区等渠道，对在线数学学习平台进行宣传推广，让更多的学生和家长了解并使用这一平台。也可以举办线上活动、讲座等形式，吸引学生和家长参与，并展示平台的优势和特色。

以小学数学中的《正比例与反比例》为例，结合信息技术和数学可视化技术，可以推广在线数学学习平台，并开发相关内容和功能，邀请数学教师录制有关正比例与反比例的视频课程，通过动画、实例演示等形式生动地呈现正比例与反比例的概念、性质、应用和解题方法。学生可以通过平台随时观看这些视频课程，加深对学习内容的理解。在平台上设置交互式习题，设计一系列针对正比例与反比例的练习题目，覆盖不同难度和类型，包括填空题、选择题、计算题等，以帮助学生巩固和应用所学知识。结合数学可视化技术，利用图表、图形等形式生动展示正比例与反比例的数学关系，帮助学生直观地理解数学概念，提高学习效果。

五、 利用信息技术创新教学内容，制作多媒体数学教学资源

教师可以结合信息技术的优势，制作多媒体数学教学资源，如视频教学、动画演示、在线课件等，这些资源可以生动形象地展示数学问题的解决过程，帮助学生直观地理解数学原理和定理，激发他们的学习兴趣，提高学习效率。

邀请资深数学教师或专业讲师，以录制视频教学的方式，生动形象地讲解数学概念、解题方法和应用技巧。视频教学可以包括教师的讲解、实例演示和解题技巧分享等内容，以便学生更直观地理解数学知识。利用动画技术，制作生动有趣的数学概念演示视频，通过图像、声音和文字等多种元素，形象地展示数学问题的解决过程，可以激发学生的学习兴趣。利用多媒体技术，开发交互式的在线课件，包括图像、音频、视频等元素。这些课件可以针对不同的数学主题和难度级别，以生动的方式呈现数学概念和问题，帮助学生更好地理解和掌握知识。利用信息技术，开发虚拟实验平台，让学生通过模拟实验的方式，探索数学规律和定理。通过虚拟实验，学生可以在虚拟环境中进行数学实验和观察，从而更好地理解数学原理和定理。制作针对常见问题和易错点的在线辅导视频，帮助学生在课后进行复习和巩固。这些视频可以包括解题技巧、典型题型讲解等内容，以帮助学生更好地掌握数学知识。

以小学数学中的《图形的运动》为例，我们结合信息技术创新教学内容，制作多媒体数学教学资源。邀请资深数学教师或专业讲师录制视频教学，通过生动形象的讲解和实例演示，帮助学生理解图形的平移、旋转和翻转等运动方式。视频中可以包括动画演示和解题技巧分享，以便学生更直观地理解图形的运动。利用动画技术，制作生动有趣的数学概念演示视频，通过图像、声音和文字等多种元素，形象地展示图形的运动过程，激发学生的学习兴趣。开发交互式的在线课件，以图像、音频、视频等元素生动呈现图形的运动，帮助学生更好地理解和掌握知识。课件可以包括图形平移、旋转、翻转的动态演示和练习题目，使学生通过互动方式学习相关内容。利用信息技术开发虚拟实验平台，让学生通过模拟实验的方式，探索图形的运动规律。通过虚拟实验，学生可以在虚拟环境中进行图形运动的实验和观察，从而更好地理解数学原理。制作针对图形的运动中常见问题和易错点的在线辅导视频，帮助学生在课后进行复习和巩固。这些视频可以包括解题技巧、典型题型讲解等内容，帮助学生更好地掌握相关知识。

六、 结论

在信息技术飞速发展的背景下，作为一名一线教师，我们应当以培养学生核心素养为目标，积极借助信息技术赋能数学教学，推动课堂教学的深度创新。在这一过程中，我们要以综合育人为导向，充分发挥信息技术的潜力，使学生在数学学科中感受到学习的轻松和乐趣。教师应当通过信息技术创新教学方式，打破传统教学的束缚，通过多媒体、互动式软件等工具，生动形象地呈现数学概念和问题，激发学生的学科兴趣。也可以通过引导学生在信息技术的支持下解决实际问题，培养其动手实践的能力，使数学学习更具有实用性和趣味性。同时，可以利用数字化工具和在线资源，设计更为灵活多样的教学活动，提供更加个性化的学习体验。例如，通过在线数学游戏、虚拟实验等方式，让学生在轻松愉悦的氛围中感受到数学的趣味性，激发他们的学科好奇心和探究欲望。

参考文献：

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