数”说未来 智“绘”课堂

数学教学来源:《山东教育》中学刊查看次数:19发布日期:2025-10-28

数”说未来   智“绘”课堂

———数字化工具在初中数学教学中的创新应用与实践

王开峰

《教育信息化2.0行动计划》明确提出，要推动信息技术与教育教学深度融合，构建智能化、网络化、个性化的教育体系。在此背景下，初中数学教学迎来数字化转型新机遇。本文聚焦数字化工具的创新应用，探索数据驱动、虚拟仿真等技术赋能数学课堂的实践路径，旨在构建以学习者为中心的智慧教学模式，为落实“双减”政策、提升课堂效能提供新思路，助力数学教育高质量发展。

一、数据驱动，精准把脉，因材施教显成效

在初中数学“整式的乘除”教学中，数字化工具的应用正推动教学模式从经验导向向数据驱动转型。通过构建“诊断—分析—干预”的闭环系统，教师能够精准把握学情，进而实现因材施教。

数据驱动的学情分析为教学提供了科学依据。借助在线测试平台，教师可实时获取学生完成单项式乘法、多项式乘多项式等核心知识点的准确率与耗时数据。例如某班学生在完全平方公式的运算环节出现集中性错误，系统通过错题归因分析发现，错误根源在于符号法则理解偏差。这种基于数据的深度诊断，突破了传统教学中模糊判断的局限，使教师能更有针对性地调整教学重点。

智能系统支持的个性化学习路径设计，有效解决了传统课堂一刀切的弊端。以“十字相乘法分解因式”为例，学习平台通过前置诊断将学生划分为“公式运用熟练型”“分解步骤混乱型”“符号处理薄弱型”三类。系统为第一类学生推送拓展性变式训练，如“（a2+ab）（a2-ab）”的复合运算；为第二类学生提供分解步骤拆解动画；针对第三类学生则设计符号专项训练模块。这种精准施策的方式，使不同层次学生都能获得适切的学习支持。

动态反馈机制促进了教学策略的持续优化。在“整式除法”教学过程中，教师通过课堂即时反馈系统发现，学生对多项式除以单项式的法则停留在表面记忆层面，于是调整教学设计，利用虚拟教具动态演示其推导过程，将抽象的运算规则转化为可视化的操作步骤。课后练习数据显示，这种基于实时反馈的调整使学生对法则的理解率提升至92%。

二、虚拟仿真，化抽象为具体，难点突破有妙招

在“相交线与平行线”的教学中，虚拟仿真技术通过构建动态可视的数学场景，将抽象几何概念转化为可观察、可操作的具体对象。这种技术革新不仅突破了传统教学的认知壁垒，更让数学规律的探索过程变得一目了然。

虚拟环境的动态演示功能，有效化解了空间想象的难点。例如，当学生难以理解三线八角中同位角、内错角、同旁内角的位置关系时，三维建模工具可实时生成旋转的立体图形。学生通过拖拽视角观察两条直线被第三条直线所截形成的八个角，在动态变化中直观感受“同侧”“异侧”的空间方位。这种具象化呈现方式，将原本停留在纸面的静态图形转化为可交互的立体模型，帮助学生建立准确的空间观念。  

互动式操作设计则为定理探究提供了实践支点。以“平行线的判定”教学为例，传统课堂往往直接给出“同位角相等，两直线平行”的结论。而虚拟实验平台允许学生自主创设情境：在屏幕上任意绘制两条直线，用第三条直线截取后，通过调整同位角的度数观察直线相应的位置变化。当学生尝试将同位角调整为60°、90°等不同数值时，系统自动标注直线间距离并提示平行状态。这种“做中学”的过程，使学生在操作体验中自然发现数学定理，深化了学生对判定条件的本质理解。  

虚实融合的教学策略重构了课堂认知路径。在讲解“平行线的性质”时，教师可先让学生在虚拟场景中测量多组平行线间的同位角、内错角、同旁内角度数，积累具体案例；再引导学生根据数据归纳角度之间的数量关系，最终抽象出“两直线平行，内错角相等”等数学命题。这种“具象案例—数据观察—抽象结论”的认知链条，既遵循学生的思维发展规律，又完整再现了几何定理的形成过程。  

三、游戏互动，寓教于乐，趣味学习促提升

在初中数学“三角形”教学中，游戏化工具的引入重构了学生的知识习得方式。教师通过创设趣味化的互动场景，将抽象的几何概念转化为可探索的挑战任务，使学生在沉浸式体验中实现从被动接受到主动建构的思维跃迁。

游戏情境的趣味设计能够有效激活学生学习动机。以“三角形的分类”教学为例，在传统课堂中，锐角三角形、直角三角形、钝角三角形的区分常依赖机械记忆，而通过设计“几何探险”游戏，学生化身探险家，在虚拟丛林中寻找隐藏的三角形宝物。当遇到不同的三角形时，学生需根据内角特征选择对应钥匙解锁宝箱：遇到钝角用“钝角三角形钥匙”，遇到90°角则用“直角三角形钥匙”，三个内角均为锐角则用“锐角三角形钥匙”。这种将知识点嵌入任务关卡的设计，让概念辨识转化为充满成就感的探索过程。  

即时反馈的互动机制强化了学生对知识的理解。对于“三角形全等的判定”，传统教学方式易使学生陷入定理记忆的困境。通过“拼图解密”游戏，学生需从碎片库中选取三组对应元素（如边、角）拼合三角形。当选择“边边边”组合时，系统自动生成重合动画并点亮勋章；若选“边边角”组合，拼图会产生裂缝提示错误。例如，尝试用两条边和一个非夹角拼合时，虚拟三角形会呈现扭曲状态。这种“操作—反馈—修正”的循环，使抽象的判定规则转化为具象的操作经验。  

协作交流的游戏模式促进了知识迁移。在“勾股定理的应用”教学中，教师可组织“建筑大师”团队挑战：学生分组搭建虚拟桥梁，需运用勾股定理计算支撑结构长度。游戏设置材料限制与承重评分，促使学生通过讨论优化方案。例如，某小组为跨越6米河道，尝试用3，4，5的勾股数设计斜撑，发现材料不足后，转而采用相似三角形原理缩小比例。这种将数学原理融入实际应用的游戏设计，培养了学生应用数学知识解决问题的能力。  

四、协作共创，智慧共享，师生互动共成长

在“变量之间的关系”教学中，数字化协作平台重构了课堂互动模式。通过创建师生共建、生生共创的学习空间，将抽象的函数概念转化为集体智慧碰撞的触点，让知识建构从“单向传递”走向“多维共生”。  

云端协作工具的即时互动功能打破了传统课堂的时空界限。例如探究“水箱水位变化”问题时，教师可发起共享文档，学生分组上传自行拍摄的接水视频并标注“时间—水量”数据。通过拖拽坐标系中的点生成散点图，不同小组的折线趋势在屏幕上实时叠加。当发现“水位上升速度先快后慢”的共性规律时，学生自发讨论出水口压力变化对水位变化的影响，将数学建模与物理知识自然衔接。这种动态协作过程，使学生对变量之间关系的分析更加透彻，参与度更高。

师生角色的柔性转换促进了课堂生态的优化。在“温度变化预测”任务中，教师不再直接讲解函数拟合方法，而是作为协作者引导学生上传本地天气数据。当学生尝试用折线图预测次日气温时，教师通过批注功能提示“昼夜温差”的周期性特征，启发学生思考正弦曲线的适用性。这种平等对话的互动模式，既保持了教师的主导性，又激发了学生的创造性。  

数字化工具的创新应用为初中数学教学开辟了新视野。实践证明，通过数据驱动精准教学、虚拟仿真具象认知、游戏互动激发兴趣、协作共创深化理解，课堂效能与学生学习品质显著提升。未来，随着智能技术的持续发展，数学教育将迈向更加个性化、交互化、智能化的新阶段。

（作者单位系山东省菏泽经济开发区人民路中学）

 

 

 

（《山东教育》2025年10月第29期）