基于信息技术环境下初中数学课堂教学的有效性
2022-06-08
[摘 要] 数学教学中，把信息技术和数学教学合理地进行整合，发挥信息技术在数学课堂各个教学环节的优化作用，把学习空间还给学生，有效地促进学生自主学习，主动发展，培养创新能力，提高课堂教学的有效性.本文从静态图片的有效性、动画演示的有效性、人机交互的有效性、数学游戏的有效性四个方面进行论述.
[关键词] 信息技术；数学课堂教学；有效性
《数学课程标准》（实验稿）提出：数学学习“不仅要考虑数学自身的特点，更应遵循学生学习数学的心理规律，强调从学生已有的生活经验出发”. 因此，初中数学多媒体课堂教学也应该从学生的心理规律、生活实际出发，创设有效的数学教学情境、设置学生易于接受的教学活动，帮助学生理解数学问题.
静态图片的有效性——删繁就
简，直奔主题
静态图片，相对于动画图片而言，在初中数学教学中为了说明问题的方便而插入到数学教学课件中.
课例1 新课程教学评比，内容是“平行四边形的特征”.
第一位教师呈现俄国画家康定斯基的一幅名画，“同学们，大家都学过平行四边形吧，这是俄国画家康定斯基的一幅名画，我们来看一下，里面有没有平行四边形呢？”
学生哑然. 稍后有学生举手……
第二位教师呈现的是第27届奥运会中刘翔奋勇夺冠的场面，“同学们，大家对画面上的情境一定很熟悉吧. 他是谁？”
“刘翔！”学生几乎是欢呼着.
“对，刘翔，奥运会中刘翔勇夺冠军是我们学习的榜样，那么大家在这里有发现平行四边形吗？”
“……”一下无语.
第三位教师呈现的是两幅生活中常见的图片，“同学们，小学时我们已经学过平行四边形，下面我们先借助图形回顾平行四边形的概念……同学们能在图片中找到平行四边形吗？”
“能. ”
“大门的可伸缩的架子. ”
“大楼里的门与窗. ”
……
这三位教师在这里都是利用静态图片创设教学情境，情境教学的依据是心理学的“移情原理”，它是指学生的情绪在暗示的作用下被唤起后，易于将自己的情感移入所感知的教育教学的内容之中. 在第一位教师利用静态图片的教学中，由于俄国画家康定斯基的名画线条丰富多彩，平行四边形显得犹如大海中的针，一般的初中生很难从中发现平行四边形；在第二位教师利用图片的教学中，学生首先注意到的是刘翔而不是栅栏，所以刘翔在这里显得“喧宾夺主”了；在第三位教师利用静态图片的教学中，由于图片的内容接近学生的生活实际和显而易见的平行四边形，学生很容易发现.因此在教学中，我们要根据初中生的心理特点选择静态图片，使教学情境对学生有意义或接近学生的生活实际，而不是设置与学生生活中的现实问题相隔绝的教学情境. 目前网上或大多数教师制作的数学课件背景绚丽多彩、热闹非凡，其实都有干扰学生发现问题之嫌，也有悖于数学简洁美的特点.
动画演示的有效性——演示过
程，揭示规律
动画是利用人视觉暂留的特性，快速播放一系列连续运动变化的图形图像，它可以演示物体运动、变化的过程. 在初中数学教学过程中通过演示动画可以让学生把握图形的运动变化规律. 合理使用动画可以收到事半功倍的教学效果.
课例2 在引入中，小王老师设置了以下（画一画）的教学情境：
早晨，鲜红的太阳从东方冉冉升起……从这里你能得到太阳与地平线的几种位置关系吗？试画出来（学生理解了这个情境之后，教师点击页面，出示鲜红的太阳从东方冉冉升起的情境，然后让学生独立画出来，教师观察学生画图）. 学生兴趣盎然地用圆规和直尺画出图形……通过学生的操作，学生画出了“七种不同的图案”，然后教师根据学生画出的七个图形引导学生从直线与圆的交点个数进行分类、归纳.
课例3 在引入中，小张老师利用多媒体出示：直线和圆的几种关系图. 问：“大家看这里，这些图中都有什么几何图形啊？”
“直线和圆. ”
“那么直线和圆有哪几种位置？”
“……”
从表面上看，小张老师的教学热闹，小王老师的引入比小张老师的引入多了动态的演示，两者都能完成教学任务. 实际上，小张老师的教学只是为完成任务而教学，在引发学生的思维上却是一如平静的水面；小王老师利用动画再现了早晨鲜红的太阳从东方冉冉升起的生活情境，形象生动，很容易激发初中学生的思考，而且在太阳从地平面下上升到地平面上的过程中隐含了直线与圆的三种位置关系（相离、相切、相交），同时也为学生提供了极好的动手操作、探究的机会. 如果没有“画一画”的教学情境就不可能有后续的直线和圆的多种位置关系，更不会有直线和圆的七种位置的分类、归纳等有利于学生数学能力的培养教学活动. 从知识的背景出发，感知越丰富，观念越清晰，形成概念和理解知识就越容易，获取的知识也就更规范化，更具有系统性. 因此，要使学生理解抽象的数学概念，在多媒体教学中，我们必须为学生提供必要的感性材料，使之借助图形的变化过程进行思维，从而逐步理解和掌握知识并运用于生活.
在初中数学中，能够用动画演示的内容很多，如需要在运动中发现规律的几何问题和具有多个答案的几何问题，以及代数中的行程问题、效率问题、视图问题等，我们都可以运用动画予以演示来帮助学生理解数学问题. 主要工具有《几何画板》，其他多媒体课件制作系统，如速龙课件制作系统、flash等都有较强的动画制作能力的软件. 利用几何画板制作的动画能动态演示图形的位置关系和数量的变化规律.
人机交互的有效性——引发思
考，自主探索
人机交互由两方面组成：一方面是指教师或学生对课件中的媒体对象进行操作；另一方面课件对教师或学生的操作进行反馈. 这两者的作用是相互的. 多媒体课件的真正魅力就在于它的交互性，它能有效地激发学生进行自主探索.课例4 在《有理数乘法（一）》的教学中，当学生可以根据“两个因数的符号”来分类的时候，笔者出示了这样的课件页面.
（注：页面中的式子被拖到相应的方框内后，对“分好了”按钮进行操作时，课件会对操作的结果进行反馈）在对学生操作进行指导后，笔者让一位成绩并不理想的学生上来操作. 该生第一次分类出错时，其他学生居然个个举手，要求上来操作，笔者鼓励该生继续探索，经过多次的失败操作，该生最后终于分对了. 然后笔者让该生试着解释分类的原因，在笔者的帮助和鼓励下，结果能比较完满地完成，该生充满了信心.
由上面的案例可以知道，学生根据多媒体课件的反馈，不断地总结失败的经验，最后得到正确的结果. 因此，人机的交互性能够对多种感官进行综合刺激，增加视觉信息，使主客体相互作用，在学生的头脑中得到能动的反映，有利于培养初中生自主探索的精神. 所以对具有交互性的多媒体进行操作是“让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程”.
初中数学中的填空题、是非题、选择题、分类的题目、填表、连线题……都能制作成人机交互的形式. 另外，很多知识的探究过程也可以制作成人机交互的形式. 只可惜这样的课件很少，大多数数学课件多是Powerpoint的课件，缺乏交互性.
数学游戏的有效性——亲身体
验，激发兴趣
古往今来的数学教育的理论和实践都已证明，游戏对于数学教育具有极大的价值. 马丁·加德纳曾经对游戏作了相当正确的评价——“唤醒学生最好的办法是向他们提供有吸引力的数学游戏、智力题、魔术、笑话、悖论、打油诗或那些呆板的教师认为无意义而避开的其他东西”. 但并非所有的游戏都是有积极意义的，目前许多儿童沉迷于游戏而不能自拔就是一个佐证. 所以在初中数学教学中，关键是教师该如何发挥数学游戏的积极作用.
在进行教学《事件的可能性》时，笔者设计了“石头、剪子、布”的游戏，程序自动统计游戏的总次数、胜的次数、败的次数、和的次数以及胜的百分率（如图3所示）. 笔者采取了两种不同的教学方案：
课例5 笔者介绍了“石头、剪子、布”的游戏后，笔者自己操作了10次，再让四个小组的学生推荐本组代表上来操作. 学生兴趣盎然，热情高涨，最后笔者引导学生探究为什么胜率约是三分之一，学生都能得出正确的结论.
课例6 笔者介绍了“石头、剪子、布”的游戏后，笔者自己连续操作，发现学生在笔者开始操作的时候还是比较热情，但到后来热情慢慢地降低，教学效果可想而知.
由上面两个课例来看，学生最关心的是自己操作的结果，喜欢体验从自己的电脑操作中获取成功的喜悦，所以教师一定要将游戏交到学生的手里，注重游戏的过程，在学生游戏的过程中注意加以引导和调控，使游戏真正地能刺激学生学习的主动性和积极性，为初中数学课堂教学服务.
课例7 在有理数的运算的练习中有一个计算24的游戏，于是编写程序，用了一节课的时间让学生进行“24点”游戏的比赛，操作的页面如图4所示：
本游戏采取分组竞赛的方法，先随机出题，学生考虑成熟后让最先想出的学生上来表演，若该生能写出正确的算式，则给予该生所在的小组一定的分数，错的继续竞赛. 好多题目学生也能够给出多种算式. 最后教师利用程序给出全部正确的答案. 在这个游戏的教学中，学生的参与程度得到空前提高，有效地提高了学生探索问题答案的积极性，取得了很好的教学效果.
由上面可知，在初中数学课堂教学中，游戏采取小组竞赛的方法能充分调动学生的积极性. 另一方面，如果利用扑克牌实物玩“24点”游戏不可能给出所有正确答案，也不可能像这样把全班学生的思维集中到一个问题上来，全面地调动学生的积极性. 在这里制作的多媒体数学游戏发挥了不可替代的作用.
在初中数学中好多的知识点都可以制作成游戏，如“七巧板”“转盘游戏”“九宫游戏”“黑洞探索”“24点游戏”“勾股定理的探索”等都可以搬到数学课堂上来.
总之，在初中数学教学中，要达到多媒体技术的有效运用，就要从学生的心理特点、知识现状、生活经验和初中数学的特点出发，利用多媒体课件的演示性、交互性来激活初中数学课堂教学，化静态为动态，化抽象为具体，化被动学习为主动学习，真正达到教学过程的最优化.
[关键词] 信息技术；数学课堂教学；有效性
《数学课程标准》（实验稿）提出：数学学习“不仅要考虑数学自身的特点，更应遵循学生学习数学的心理规律，强调从学生已有的生活经验出发”. 因此，初中数学多媒体课堂教学也应该从学生的心理规律、生活实际出发，创设有效的数学教学情境、设置学生易于接受的教学活动，帮助学生理解数学问题.
静态图片的有效性——删繁就
简，直奔主题
静态图片，相对于动画图片而言，在初中数学教学中为了说明问题的方便而插入到数学教学课件中.
课例1 新课程教学评比，内容是“平行四边形的特征”.
第一位教师呈现俄国画家康定斯基的一幅名画，“同学们，大家都学过平行四边形吧，这是俄国画家康定斯基的一幅名画，我们来看一下，里面有没有平行四边形呢？”
学生哑然. 稍后有学生举手……
第二位教师呈现的是第27届奥运会中刘翔奋勇夺冠的场面，“同学们，大家对画面上的情境一定很熟悉吧. 他是谁？”
“刘翔！”学生几乎是欢呼着.
“对，刘翔，奥运会中刘翔勇夺冠军是我们学习的榜样，那么大家在这里有发现平行四边形吗？”
“……”一下无语.
第三位教师呈现的是两幅生活中常见的图片，“同学们，小学时我们已经学过平行四边形，下面我们先借助图形回顾平行四边形的概念……同学们能在图片中找到平行四边形吗？”
“能. ”
“大门的可伸缩的架子. ”
“大楼里的门与窗. ”
……
这三位教师在这里都是利用静态图片创设教学情境，情境教学的依据是心理学的“移情原理”，它是指学生的情绪在暗示的作用下被唤起后，易于将自己的情感移入所感知的教育教学的内容之中. 在第一位教师利用静态图片的教学中，由于俄国画家康定斯基的名画线条丰富多彩，平行四边形显得犹如大海中的针，一般的初中生很难从中发现平行四边形；在第二位教师利用图片的教学中，学生首先注意到的是刘翔而不是栅栏，所以刘翔在这里显得“喧宾夺主”了；在第三位教师利用静态图片的教学中，由于图片的内容接近学生的生活实际和显而易见的平行四边形，学生很容易发现.因此在教学中，我们要根据初中生的心理特点选择静态图片，使教学情境对学生有意义或接近学生的生活实际，而不是设置与学生生活中的现实问题相隔绝的教学情境. 目前网上或大多数教师制作的数学课件背景绚丽多彩、热闹非凡，其实都有干扰学生发现问题之嫌，也有悖于数学简洁美的特点.
动画演示的有效性——演示过
程，揭示规律
动画是利用人视觉暂留的特性，快速播放一系列连续运动变化的图形图像，它可以演示物体运动、变化的过程. 在初中数学教学过程中通过演示动画可以让学生把握图形的运动变化规律. 合理使用动画可以收到事半功倍的教学效果.
课例2 在引入中，小王老师设置了以下（画一画）的教学情境：
早晨，鲜红的太阳从东方冉冉升起……从这里你能得到太阳与地平线的几种位置关系吗？试画出来（学生理解了这个情境之后，教师点击页面，出示鲜红的太阳从东方冉冉升起的情境，然后让学生独立画出来，教师观察学生画图）. 学生兴趣盎然地用圆规和直尺画出图形……通过学生的操作，学生画出了“七种不同的图案”，然后教师根据学生画出的七个图形引导学生从直线与圆的交点个数进行分类、归纳.
课例3 在引入中，小张老师利用多媒体出示：直线和圆的几种关系图. 问：“大家看这里，这些图中都有什么几何图形啊？”
“直线和圆. ”
“那么直线和圆有哪几种位置？”
“……”
从表面上看，小张老师的教学热闹，小王老师的引入比小张老师的引入多了动态的演示，两者都能完成教学任务. 实际上，小张老师的教学只是为完成任务而教学，在引发学生的思维上却是一如平静的水面；小王老师利用动画再现了早晨鲜红的太阳从东方冉冉升起的生活情境，形象生动，很容易激发初中学生的思考，而且在太阳从地平面下上升到地平面上的过程中隐含了直线与圆的三种位置关系（相离、相切、相交），同时也为学生提供了极好的动手操作、探究的机会. 如果没有“画一画”的教学情境就不可能有后续的直线和圆的多种位置关系，更不会有直线和圆的七种位置的分类、归纳等有利于学生数学能力的培养教学活动. 从知识的背景出发，感知越丰富，观念越清晰，形成概念和理解知识就越容易，获取的知识也就更规范化，更具有系统性. 因此，要使学生理解抽象的数学概念，在多媒体教学中，我们必须为学生提供必要的感性材料，使之借助图形的变化过程进行思维，从而逐步理解和掌握知识并运用于生活.
在初中数学中，能够用动画演示的内容很多，如需要在运动中发现规律的几何问题和具有多个答案的几何问题，以及代数中的行程问题、效率问题、视图问题等，我们都可以运用动画予以演示来帮助学生理解数学问题. 主要工具有《几何画板》，其他多媒体课件制作系统，如速龙课件制作系统、flash等都有较强的动画制作能力的软件. 利用几何画板制作的动画能动态演示图形的位置关系和数量的变化规律.
人机交互的有效性——引发思
考，自主探索
人机交互由两方面组成：一方面是指教师或学生对课件中的媒体对象进行操作；另一方面课件对教师或学生的操作进行反馈. 这两者的作用是相互的. 多媒体课件的真正魅力就在于它的交互性，它能有效地激发学生进行自主探索.课例4 在《有理数乘法（一）》的教学中，当学生可以根据“两个因数的符号”来分类的时候，笔者出示了这样的课件页面.
（注：页面中的式子被拖到相应的方框内后，对“分好了”按钮进行操作时，课件会对操作的结果进行反馈）在对学生操作进行指导后，笔者让一位成绩并不理想的学生上来操作. 该生第一次分类出错时，其他学生居然个个举手，要求上来操作，笔者鼓励该生继续探索，经过多次的失败操作，该生最后终于分对了. 然后笔者让该生试着解释分类的原因，在笔者的帮助和鼓励下，结果能比较完满地完成，该生充满了信心.
由上面的案例可以知道，学生根据多媒体课件的反馈，不断地总结失败的经验，最后得到正确的结果. 因此，人机的交互性能够对多种感官进行综合刺激，增加视觉信息，使主客体相互作用，在学生的头脑中得到能动的反映，有利于培养初中生自主探索的精神. 所以对具有交互性的多媒体进行操作是“让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程”.
初中数学中的填空题、是非题、选择题、分类的题目、填表、连线题……都能制作成人机交互的形式. 另外，很多知识的探究过程也可以制作成人机交互的形式. 只可惜这样的课件很少，大多数数学课件多是Powerpoint的课件，缺乏交互性.
数学游戏的有效性——亲身体
验，激发兴趣
古往今来的数学教育的理论和实践都已证明，游戏对于数学教育具有极大的价值. 马丁·加德纳曾经对游戏作了相当正确的评价——“唤醒学生最好的办法是向他们提供有吸引力的数学游戏、智力题、魔术、笑话、悖论、打油诗或那些呆板的教师认为无意义而避开的其他东西”. 但并非所有的游戏都是有积极意义的，目前许多儿童沉迷于游戏而不能自拔就是一个佐证. 所以在初中数学教学中，关键是教师该如何发挥数学游戏的积极作用.
在进行教学《事件的可能性》时，笔者设计了“石头、剪子、布”的游戏，程序自动统计游戏的总次数、胜的次数、败的次数、和的次数以及胜的百分率（如图3所示）. 笔者采取了两种不同的教学方案：
课例5 笔者介绍了“石头、剪子、布”的游戏后，笔者自己操作了10次，再让四个小组的学生推荐本组代表上来操作. 学生兴趣盎然，热情高涨，最后笔者引导学生探究为什么胜率约是三分之一，学生都能得出正确的结论.
课例6 笔者介绍了“石头、剪子、布”的游戏后，笔者自己连续操作，发现学生在笔者开始操作的时候还是比较热情，但到后来热情慢慢地降低，教学效果可想而知.
由上面两个课例来看，学生最关心的是自己操作的结果，喜欢体验从自己的电脑操作中获取成功的喜悦，所以教师一定要将游戏交到学生的手里，注重游戏的过程，在学生游戏的过程中注意加以引导和调控，使游戏真正地能刺激学生学习的主动性和积极性，为初中数学课堂教学服务.
课例7 在有理数的运算的练习中有一个计算24的游戏，于是编写程序，用了一节课的时间让学生进行“24点”游戏的比赛，操作的页面如图4所示：
本游戏采取分组竞赛的方法，先随机出题，学生考虑成熟后让最先想出的学生上来表演，若该生能写出正确的算式，则给予该生所在的小组一定的分数，错的继续竞赛. 好多题目学生也能够给出多种算式. 最后教师利用程序给出全部正确的答案. 在这个游戏的教学中，学生的参与程度得到空前提高，有效地提高了学生探索问题答案的积极性，取得了很好的教学效果.
由上面可知，在初中数学课堂教学中，游戏采取小组竞赛的方法能充分调动学生的积极性. 另一方面，如果利用扑克牌实物玩“24点”游戏不可能给出所有正确答案，也不可能像这样把全班学生的思维集中到一个问题上来，全面地调动学生的积极性. 在这里制作的多媒体数学游戏发挥了不可替代的作用.
在初中数学中好多的知识点都可以制作成游戏，如“七巧板”“转盘游戏”“九宫游戏”“黑洞探索”“24点游戏”“勾股定理的探索”等都可以搬到数学课堂上来.
总之，在初中数学教学中，要达到多媒体技术的有效运用，就要从学生的心理特点、知识现状、生活经验和初中数学的特点出发，利用多媒体课件的演示性、交互性来激活初中数学课堂教学，化静态为动态，化抽象为具体，化被动学习为主动学习，真正达到教学过程的最优化.