智慧課堂環境下信息技術與初中數學課堂教學的融合創新

【摘要】本文基于教育信息化高速發展的時代背景，結合教學實踐案例，從課前預學、課中交互、課后診斷三個維度探討智慧課堂環境下信息技術與初中數學教學融合創新的策略，同時提示智慧課堂教學中的常見問題及未來的發展方向。

【關鍵詞】智慧課堂 信息技術 數學教學

【中圖分類號】G62 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）19-0107-05

近年來，隨著教育信息化的高速發展，教育大數據、物聯網、移動互聯網和人工智能等新興信息技術為智慧課堂的普及奠定了基礎，并隨著課程改革的不斷深入而深刻改變了學習者的學習和閱讀方式。在智慧課堂環境下，個人移動終端成為課程的重要載體和學習者重要的學習工具。課堂教學將基于智慧課堂環境生成海量的數據，并使量化的數據成為反映教學過程與效果的直接指標。課堂中的海量數據包括學生作業的正確率，學生參與課堂教學活動的次數，學生回答問題的次數、時長與正確率，師生課堂互動的頻率與時長，等等。課堂中的海量數據可以為教師的有效教學提供重要的數據支持和決策參考：教師憑借計算機軟件的大數據分析技術完成對數據的收集、分析和處理，并據此調整教學策略，將對學生的培養目標從普通的知識與技能增長轉向促進每一個學生的全面發展。因此，由智慧課堂環境所孕育出來的智慧課堂，指的是一種利用校內的計算機設備和網絡環境，以及依托于這些環境的計算機技術、網絡技術、通信技術以及科學的管理技術等，對課堂內的學習、教學以及教師的科研、管理和生活服務等有關信息資源進行整合、集成和全面的數字化建構，從而形成統一的用戶管理、統一的資源管理和統一的權限控制，用于支持課堂教學智慧高效生成的新型課堂。也就是說，智慧課堂是“互聯網+教育”的產物，是技術與教育深度融合的智慧結晶。

與傳統課堂相比，智慧課堂更加強調師生之間的交流互動，并將教學過程視為一種動態發展的教與學相對統一、交互活動循環進行的過程。在智慧課堂中，學生是學習的主體得到了更好的體現，所有的課堂內容都圍繞學生活動進行預設與生成，教師主要充當活動指導者、設計者和促進者。而智慧課堂最核心的智慧內涵，在于通過大數據分析、情境感知等方式，及時發現學生的潛在學習訴求，并根據課堂教學的需要以及學生學習的需求，智能化地向學生推送適合的學習資源，并在教學過程中通過實時、動態化的學習數據分析及教學評價，及時反饋學生的學習信息，幫助師生靈活調整教與學的行為，進而增進師生之間、生生之間的互動深度和廣度。近年來，本人基于智慧課堂環境，在初中數學教學中探索出一條以建構主義教學理論為基礎，以現代化的教育教學技術為支撐的師生高效交流互動的課堂教學新模式，體現信息技術與初中數學課堂教學的融合創新，大大提升了課堂教學效率，同時提升了學生的數學學習興趣。

一、課前預學中的融合創新

課前預學是學生自主學習的過程，也是初中數學重要的教學環節。在智慧課堂環境下，教師可以在課前向學生推送5至10分鐘的微課，以較強的畫面感和幽默風趣的語言引發學生的學習興趣，使學生對新授課關鍵內容有一個大致的了解；在學生學完微課和課本內容后，教師再推送思考題或小測驗，讓學生自主檢測預學效果，并將預學中解決不了的問題通過智慧課堂交互系統在課前反饋給教師。教師通過瀏覽學生的答題情況和學生所反饋的疑難問題，可以更精準地把握學生的具體學情，并由此確定課堂教學重難點，進行更有針對性的備課，從而大大提高備課效率，增強課堂教學的針對性。

例如，在教學人教版數學七年級上冊“3.1.1 一元一次方程”時，學生一般通過課前微課預學就可以知道一元一次方程“僅含有一個未知數、未知數的最高次數是一次、等式兩邊都是整式”這三個特征。然而在學生完成預習小測驗的過程中筆者發現，仍然有學生對題目中的一元一次方程不能作出準確判斷，進一步了解才知道，那些無法準確判斷的學生，其實是已經不記得什么是整式了。這是由前面所學知識的遺忘導致影響了當下對新知的理解，于是筆者在備課過程中加入了“什么是整式”的內容復習，在課堂上取得了不錯的教學效果，班上學生幾乎都能準確判斷出所給方程哪些是一元一次方程了。

二、課中交互中的融合創新

智慧課堂的智慧，不僅僅在于那些智能化、數字化的移動終端設備和信息化的交流平臺以及二者共同為師生之間的立體化交流互動提供的技術支持，更在于課堂教學中師生充分利用這些設備和平臺而著力打造出一種全新的教學形態，它使學生的學習主體地位得到最大限度的體現，可以大大提高課堂中師生交流互動的品質，從而真實培養學生的綜合能力，發展學生的核心素養。初中數學教學中的常見課型有三種，即概念新授課、活動討論課和習題課。借助智慧課堂環境對以上傳統課型進行優化，使信息技術成為支撐課堂變革的關鍵力量，可以有效提高課堂教學效率，提升課堂中的智慧含量。下面筆者著重以概念新授課為例，探討智慧課堂環境對傳統課型的優化策略及課堂交互中的融合創新。

（一）概念新授課的教學優化及融合創新

概念新授課是初中數學教學中極為重要的課型，是其他課型的重要基礎。在概念新授課上，教師通常需要呈現大量引例，文字內容較多。傳統的PPT課件受限于電子白板的尺寸以及文字內容字號的大小，所能呈現的內容有限，而智慧課堂環境下的“屏幕廣播”功能可以讓電子白板上的教學信息瞬間直達學生平板，方便學生放大觀看，從而有效解決以上問題。

數學概念往往比較抽象，因此，概念新授課中往往會出現大量學生難以理解的抽象題目。以圖形與幾何領域教學為例，在智慧課堂環境下，教師可以利用平臺中的“幾何畫板”“皓駿動態”“超級畫板”等圖形繪制軟件實施動態化教學，用動靜結合的方式掃除學生的理解障礙，把抽象的數學概念直觀地展示給學生，讓學生看到幾何圖形形成的過程，通過在“變”中研究圖形的“不變”揭示數學的本質和規律，幫助學生深度理解概念的本質。例如，教學人教版數學七年級上冊“4.3.1 角”一課，教師講解角的靜態定義時，只需在黑板上畫出多種靜態角，學生馬上可以理解角的多樣性；而要講解“角”的動態定義，教師卻難以用語言或簡單的圖示進行表達。在智慧課堂環境下，教師可以插入一個演示動畫或視頻，把動態的角直觀地演示給學生，讓學生親眼看到射線沿著一個頂點旋轉成大小不等的角的過程和結果，看到角的兩條邊的張開與重合過程，等等。除了演示動畫和視頻，教師還可以在備課時尋找一些生活中的例子，如桌角、墻角、時鐘指針夾角（動態）等，促進學生理解“角”的動態概念與現實世界的密切關聯，發展學生“會用數學的眼光觀察現實世界”“會用數學的思維思考現實世界”“會用數學的語言表達現實世界”的“三會”核心素養。

概念新授課教學通常需要經歷從諸多引例中抽象出數學概念的教學過程，而這個過程離不開學生的合作交流與師生的共同歸納。傳統課堂上，教師以師問生答的模式推進課堂探討與歸納，一方面無法滿足所有學生表達自己觀點的愿望，另一方面也只能從有限的樣本中得出相對片面的課堂反饋，這都不是真正的生本課堂。在多媒體引入課堂后，教師使用PPT組織課堂探究，預設性太強，不利于師生互動、生生互動，且無法處理學生的即時提問。直到有了智慧課堂環境，技術平臺的強大互動功能才很好地解決了這個問題。技術平臺互動功能的強大主要體現在以下幾個方面：一是“上傳與顯示”，主要指學生通過拍照、截屏或其他方式，將作業或作品從個人平板電腦直接上傳到老師的平板電腦或電子白板的過程；二是“編輯與書寫”，指的是教師借助交互工具直接在電子白板上對學生的回答進行記錄和批注；三是“推送與顯示”，指的是資源可以在個人移動終端間互相推送，一方面教師可以將練習和學習資源推送到學生的個人iPad，另一方面學生也可以在自己的iPad上自主地選擇感興趣的模塊進行學習并分享給同伴；四是“統計與診斷”功能，指的是學完新概念后，教師推送練習給學生，以此檢驗學生的知識掌握情況，學生在提交作業后，智慧課堂系統能即刻對學生作業正確率做出統計與分析，并以此診斷教學效果。強大的課堂互動功能，不僅可以大大節約智慧課堂中收發作業的時間，而且可以滿足學生想馬上知道測試結果的迫切心理，從而實現即時反饋，達到提高課堂教學效率的效果。例如，教學人教版數學八年級下冊“19.2.2 一次函數”一課，教師可以通過屏幕廣播將五個引例（如下頁圖1）。依次推送到學生平板，再使用呈現功能將電子白板的內容全部呈現在學生的個人平板上。接下來，師生圍繞五個引例展開課堂探究活動，對比五個例子的函數解析式并尋找其共同特征：學生可以先運用平板的推送功能，將自己理解的一次函數的概念寫在個人平板上并推送給老師或者寫在寫作紙上拍照上傳給老師，從而使得每一個學生都能充分表達自己的見解；教師也可以使用屏幕廣播功能，把學生們的見解一一呈現出來，然后和全班學生進行討論，尊重并體現每一個學生的學習主體地位。

總之，智慧課堂系統強大的呈現功能（核心）、互動功能、統計功能，在優化傳統概念課教學的過程中，有效突顯了學生的學習主體地位，實現了信息技術與初中數學課堂教學的融合創新，從而大大提高了教學效率。

（二）討論課的教學優化及融合創新

討論課是討論偏多的課型，其常規的教學模式是先分小組進行組內探討，再把組內意見匯總后由小組長匯報給授課教師。為了讓每一個學生都有機會表達自己的見解，展現討論課上全體學生的學習主體地位，課堂教學急需縮短師生之間、生生之間溝通的時間，提高課堂交互的效率。智慧課堂系統強大的交互功能剛好可以解決這一問題。

除了上述概念新授課中所談到的課堂交互系統的強大交互功能，在討論課上使用較多的課堂交互功能還有“推送加批注”“統計”“投票或搶答”“互動”等?！巴扑图优ⅰ惫δ苤傅氖琴Y源不僅可以在個人移動終端間互相推送，而且可以在推送之前加上學生或者教師的解答或批閱意見后再推送，達到相互表達自身想法、思路和互動交流的目的；“統計”功能指的是學生意見或者練習提交平臺后，系統可以直接統計出結果，在討論環節中讓不同學生的意見的占比及時得到反饋，使教師迅速了解學生在課堂中的主流認知及認知分布情況；“投票或搶答”功能指的是學生通過平板進行投票與搶答，將主動權交到學生手中，激發學生的學習積極性；“互動”功能是智慧課堂在課堂教學應用中的核心，除了傳統意義上的教師和學生的互動、學生和學生的互動，智慧課堂將互聯網技術引入后，形成了多維互動——教師可以通過授權，將互動層面控制在他（她）想要指定的任何一個維度。在智慧課堂環境下，在學生討論交流時，教師將課堂權力移交給學生，鼓勵學生互相展示、分享學習心得，讓學生充分體會到學習的價值，打造“生生共生”的美好課堂生態。

（三）習題課的教學優化及融合創新

習題課上，教師通常會在總結相關知識點后，分批次由易到難地展示相關知識點的習題并與學生展開探討。因此，這種課型需要強大的習題資源庫。傳統課堂中，教師的習題資源是有限的。在智慧課堂環境下，師生可以共同擁有強大的優質習題資源，而這得益于平臺的資源庫功能：它一方面可供師生查找需要類型的題目，另一方面可供學生查找相關習題的多種答案。此外，教師和學生都可以自主構建適合自己的習題資源庫。

網絡或者平臺資源庫中擁有大量數據資源、知識資源，可以給學生提供更多解題方法，支持學生自主探究問題答案，但是海量的信息同時也會讓學生產生選擇困難。因此，在習題課教學中，教師應適當留出一些課堂教學時間，對學生進行選擇培訓，提高學生的信息識別能力，使學生學會過濾無效信息，增強學習探究的針對性。

教師還可以通過網絡或平臺資源庫建立自己的習題資源庫，篩選出符合每一課教學需要的重點題、難題、易錯題。教師還可以建立班級錯題資源庫，引導學生上傳自己的錯題參與本班的錯題資源庫建設，教師對學生上傳的錯題進行分析、點評，學生進行歸納總結，熟練之后學生還可以嘗試生生互評，從而提高習題課的教學效率。在網上建設錯題資源庫的優點在于，師生可以隨時調用其中的錯題進行解析，并隨時添加新的錯題資源；學生之間可以進行多維互動、交叉互評，從中發現多種思路，學會舉一反三。這種以建構主義為指導思想的建庫思維，不僅可以提高習題課教學的針對性，還可以提高學生進行自我知識體系建構的能力。

三、課后診斷中的融合創新

智慧課堂利用智慧課堂系統的交互功能和資源庫功能，在課后能對課堂教學效果進行及時診斷和善后，實現信息技術與課后診斷的融合創新，達到以評促教、以評促學的目的。

（一）在課后診斷的融合創新中體現以評促教

教師依據學生課堂參與率、正確率等數據，為學生推送難度不等的課后習題，實現信息技術與課后診斷的融合創新，體現因材施教的教育思想，達到以評促教的教學目的。

鑒于智慧課堂系統可以記錄每一個學生的錯題并存入專門為該生創建的錯題庫，教師可以基于學生個體的錯題資源庫，隨時挑選每一個學生錯題庫中的錯題指導學生強化復習，或者針對錯題庫中的錯題類型為學生推送更多類似的題目，幫助學生鞏固、強化有關知識。例如，教師通過瀏覽某生的錯題庫，發現該生在解一元二次方程時正確率較低，于是教師把該生算錯的這一類題目統統拿出來，與該生一起分析其出錯的原因，發現該生除了存在計算不仔細的問題外，還存在方法單一的問題。后來該生也意識到了自己特別偏愛使用公式法解方程的問題，以為只要套用了公式便能一了百了，而從來不去分析題目中的具體情況，這明顯是一種惰性思維。于是教師與該生分析了一元二次方程諸多解法的利與弊，指出在什么情況下可以使用什么樣的方法，不僅可以提高準確率，而且能夠節約運算時間，從而提高解題效率和正確率。之后教師通過智慧課堂系統持續為該生推送解一元二次方程的練習題，幫助該生鞏固相關知識，使該生終于學會了靈活選用適合的解題方法。

鑒于智慧課堂系統的統計功能可以統計出每一個學生在一個時間段內學習成績的變化情況，教師便可據此對學生進行階段性評價：如果總趨勢是進步的，就及時肯定和表揚學生；如果總趨勢是下降或者上下徘徊的，就要與學生一起查找問題、分析原因，要么端正學習態度，要么調整學習策略或方法。

總之，課后教學診斷的目的之一是以評促教，幫助教師進一步落實因材施教的教育思想，智慧課堂系統則給教師以評促教提供了數據支持和方向指引。

（二）在課后診斷的融合創新中體現以評促學

“以評促學”是課后診斷的最終目的。智慧課堂借助智慧課堂系統的課后診斷功能，不僅可以進一步實現信息技術與數學課堂的融合創新，而且更有利于達成“以評促學”的教學目的。

首先，運用智慧課堂系統的思維導圖功能，學生不僅可以串聯所學知識、建立知識網絡，而且可以梳理思緒，精準掌握解題思路，提高數學思維能力。例如，在學完人教版數學九年級上冊第二十一章“一元二次方程”之后，教師要檢測學生對本章知識的掌握情況，要求學生利用思維導圖工具梳理本章知識脈絡，從什么是一元二次方程、解一元二次方程有哪些方法、何種類型的方程選擇何種解方程方法最為合理、一元二次方程的實際應用常見題型有哪些且如何解決等方面一一進行梳理。學生利用智慧課堂系統制作思維導圖，或者手繪思維導圖拍照上傳，無論選擇哪一種方法，都必須在頭腦中理清整章知識的脈絡。

其次，利用微課或資源庫錯題集，學生可以更有針對性地自主復習。例如，某生在學完人教版數學八年級下冊第十九章“一次函數”后，感覺對整章知識點都掌握得不太好，于是求助于數學教師。此時教師可以錄制5分鐘左右的微課視頻，將整章主要知識點包括函數是什么、什么是正比例函數、什么是一次函數、幾種函數之間有什么關系、一次函數有哪些性質、如何用待定系數法求一次函數解析式、一次函數常見的實際應用問題有哪些等串講了一遍，供學生觀看學習；同時將學生在平時測試中的錯題推送給學生，引導學生進行錯題重現式復習，或者找一些與錯題同類型的題目推送給學生，加深學生對本章知識的印象，強化系統性復習和有所側重地復習。

最后，運用智慧課堂的交互系統，學生可以打破時間、空間的限制，在課后或每次測試后隨時隨地請教教師。例如，在一次重要測試后，有個學生很想對答案，一來可以估分，二來對考場上的某道題目百思不得其解很是苦惱，同時因對偏難的幾道題沒有把握而心中不安。這個時候，教師及時給出測試答案就很有必要。于是教師便可以通過智慧課堂的交互系統在考試結束半個小時內上傳答案?！鞍胄r內”這個時間對學生來說非常重要，學生在考場的解題思路還能完全“復盤”，通過對標準答案找出自己在考場上的解題方法究竟在什么地方出現了偏差、出現了怎樣的偏差，進而反思為什么出現了這樣的偏差，從而促進學生自主學習能力的提升。如果一時看不懂答案，學生還可以及時請老師給出比參考答案更加詳細的講解——此時正所謂“不憤不啟，不悱不發”的關鍵時刻，更加有利于促進學生高效復習。

總之，智慧課堂系統以及由此系統建構出來的初中數學高效互動式教學模式能夠使課前預習、課中交互、課后診斷成為一個有機的整體，為教師提供更多的教學資源，為教學提供更加靈活、多元的教學方式方法，促進學生更高效地學習，實現核心素養的發展。雖然如此，在實際教學中，智慧課堂系統依然存在以下急需解決的問題。一是技術上的問題。雖然智慧課堂運用了現代化的教育技術，但其軟件不夠成熟，課堂上容易出現各種問題。如點名器容易出錯，這時如果教師操作軟件的技術不夠嫻熟，使用點名器反而會阻礙課堂流暢度，降低課堂教學效率；智慧課堂系統的功能也有待完善，目前為止仍無法統計主觀題的答題情況（完成率除外），且對客觀題的反饋方式也比較單一；其配套教學資源庫建設也不夠完備，資源庫中的資源雖然豐富但不夠精細，平板設備無論如何調用教學資源，也不能完全取代黑板板書，更不能取代實物演示。二是課堂教學中的問題。受傳統教學思維影響，大多數教師仍然習慣于將智慧課堂等同于現代版的“PPT教學方式”，或者只是將智慧課堂視為傳統的“傳遞—接受式”教學模式的補充；部分教師雖然掌握了智慧課堂的教學方式，在學生預習、課堂講解、隨堂測試、課后反饋等教學環節中運用了信息技術，但往往流于形式，存在素材準備不足、教學效果有限的情況；教師在智慧課堂中不敢放手讓學生進行自主探討、自主建構知識、自主挖掘知識，無法將資源信息、信息技術手段有效融入課堂教學過程當中，導致智慧課堂教學中大部分內容與傳統課堂教學無異，智慧課堂教學的優越性無法得到充分的體現。

當然，目前的智慧課堂教學并非現代教育的終點，也不可能成為教育智慧的終點，未來的教育一定會朝著師生交互更加便捷、更加高效、更加人性化的方向發展，極有可能會出現一種“人機共育”的教育。所謂人機共育，是指人工智能系統在對人類教師長期與學生的教育過程中模擬、孕育出來的一種和人類教師教學方式類似的虛擬“智能教師”，它與人類教師共同承擔教育任務，彌補人類教師精力有限的不足，模擬人類教師對學生實施個性化教學——向有不同學習需求、不同認知特征的學生提供“私人定制”般更加人性化的適應性教學，從而利用智慧教學系統完成新時代的育人使命。

參考文獻

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作者簡介：李乾（1984— ），湖北潛江人，碩士研究生，一級教師，主要研究方向為中學數學教學。

（責編 白聰敏）