运用信息技术提升学生数学素养的探讨

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小编: 随着时代的发展和社会的进步,信息技术已被广泛运用到多个行业,教育行业也不例外。将信息技术运用至教育领域能创新教学形式,显著提升教育教学水平。在高中数学教学中,教师



高中数学素养主要包括数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算、直观想象、数据分析六个方面,为新时期的高中数学教学指明了方向。由于高中数学知识相对抽象,与初中数学相比跨度较大,对学生的理解能力和思维水平要求较高,教师在教学中需根据具体需求积极运用信息技术,将抽象的知识具象化,帮助他们学好数学知识,提升其数学素养[1]。

一、巧妙运用信息技术,构建趣味数学课堂

与初中数学知识相比,高中数学知识在难度、深度、广度上均有所提升,学生学习起来会觉得枯燥乏味、抽象难懂,再加上他们面临着较大的升学压力,整体学习任务较为繁重,其数学学习兴趣普遍不高。随着信息技术的逐渐普及,高中数学教师在日常教学中可以巧妙地运用信息技术,将抽象的数学知识变得极具趣味性,为数学课堂注入更多的生机与活力,同时营造轻松愉悦的学习气氛,从而帮助学生释放压力、舒缓紧张的情绪,使其自觉踊跃地参与到学习中,提升数学素养[2]。

例如,在讲授“椭圆”的相关知识时,首先,教师可以带领学生复习圆的定义、标准方程及其推导过程,使其了解并能从这几个方面探究椭圆及其标准方程。其次,教师可以让学生分小组合作,在小组内合作固定一条细绳的两端,用笔尖将细绳拉紧并运动,并思考在绘图板上会得到一个怎样的图形。学生一般会画出一个椭圆。教师可以引导学生调整细绳两端的相对位置,长度保持不变,看椭圆将会发生怎样的变化。此时,教师可以搭配信息技术模拟实验,让学生结合多媒体资源展开分类讨论,分析细绳两端位置与长度的几种关系,使其尝试归纳出椭圆的定义,同时深化他们对概念的理解。最后,教师可以在课堂上展示一些生活中常见的椭圆物体或图形,如盘子、镜子、橄榄球、香皂盒、浴盆、餐桌、垃圾桶等,重点指导学生观察倾斜圆柱形水杯的水面边界线,从中抽象出数学模型,并利用多媒体设备播放天体运行的轨道动画,使学生在趣味性的资源中高效学习。

二、借助信息技术设问,锻炼逻辑推理思维

数学是一门逻辑性较强的学科,各个知识要点之间环环相扣、层层递进[3]。高中数学知识更是如此。学生在学习过程中需要拥有严谨、缜密的逻辑思维,这也是培养他们数学素养的突破口之一。在高中数学课程教学中,教师需围绕课本知识及学生实际学习情况合理运用信息技术,通过图片、视频、动画等形式呈现数学知识,创设生动形象的教学情境,再根据情境精心设置问题,引发学生主动思考,使其在情境辅助下积极互动与讨论,从而活跃学生思维,锻炼他们的逻辑推理能力。

例如,在“任意角和弧度制”教学中,教师可以先运用多媒体设备出示一个老式指针类时钟,由此创设情境,引出问题:假如钟表慢5分钟该如何校准?快1.5个小时呢?校准之后分针分别旋转多少度?利用信息技术手段实时操作演示,使学生了解校表过程中分针需要正向或反向旋转,有时不到一周,有时超过一周,这表明角已经不再局限于0°~360°,从而激发他们探究新课的欲望。接着,教师可以运用多媒体设备展示角的形成过程,询问学生角是怎么定义的?之后,教师带领学生回顾初中阶段所学的知识,并播放体操和跳水运动员的比赛视频,呈现专业术语“转体720°、1080°”等,并提出问题:该怎么区分与表示这些角?最后,教师运用信息技术同步展示螺丝扳手、自行车车轮、摩天轮、风扇等按不同方向旋转时成不同的角,引导他们结合生活实例得出正角、负角、零角的概念,了解推广角概念的必要性,增强逻辑推理能力。

三、合理应用信息技术,发展直观想象能力

信息技术的主要优势是能将静态文本内容变得动态化,将抽象知识变得具象化、直观化。高中数学知识比较复杂,具有典型的逻辑性与抽象性特点,高中生的思维水平虽然有所提升,但是感性思维仍然占据主导地位,抽象思维能力相对较弱,所以数学教学与信息技术相融合,可以转变知识的呈现形式,发展学生的直观想象能力。对此,高中数学教师在课堂教学实践中应合理应用信息技术,以图片、视频、动画等形式直观、简洁、清晰、完整地展示教学内容,帮助他们突破重点,提升直观想象能力。

例如,在教学“空间几何体的结构”这一内容时,首先,教师可以运用信息技术展示世界经典建筑物的图片,明确几何学的研究内容,即在数学研究和应用中的地位与作用,让学生了解本节课即将学习的新知识。其次,教师可以运用多媒体设备展示一组生活中常见物体的图片,如篮球、鞋盒、魔方、茶杯、斗笠等,指引他们据此得出空间几何体的概念,初步发展其直观想象能力。再次,教师可以在大屏幕上出示以下图片:火腿肠、酒箱、水平锥、纸杯、铅笔、螺母、台灯灯罩、足球、月球、秤砣、金字塔等,要求学生把这些物体从结构特征方面分成两大类,使其得出多面体和旋转体的定义,同时教师可借助多媒体设备进行动画演示,帮助学生透彻理解空间几何体概念。最后,教师提示学生重点观察图片中的棱柱,讨论和总结棱柱的特征,以及底面、侧面、顶点、侧棱等,并按照侧棱数量分类,使其通过对实物的观察、比较、分析,进一步感知多面体的定义,培养他们的几何直观能力。

四、科学使用信息技术,增强学生建模水平

数学建模能力是指学生能在具体情境中,基于数学视角提出问题,运用数学思想分析问题,运用数学语言表述问题,建立相应的数学模型,并用数学方法处理问题、获得结论,验证结论和实际是否相符,不断改进与反思模型,最终得出与实际规律相符的结果[4]。在以往的高中数学教学中,受教育技术的限制,教师难以有效培养学生的数学建模能力,信息技术模式下,教师可利用多媒体设备展示一些具有真实背景、综合型、开放性更高的题目,增强学生的建模水平,培养他们解决问题的创新能力与实践能力。

运用信息技术提升学生数学素养的探讨

以“指数函数”教学为例,首先,教师播放视频:一种细胞分裂时,第1次由1个分裂成2个,第2次由2个分裂成4个,第3次由4个分裂成8个,以此类推,不断分裂。询问:假如第x次分裂得到y个细胞,那么细胞个数y和次数x的关系式是什么?教师引导学生建立函数模式,列出y=2x。其次,教师播放动画“一尺之棰,日取其半,万世不竭”,追问:设木棍原长是1,第一次取其一半,第二次再取其剩余的一半,以此类推,第x次剩下木棍长度y与x的关系式是什么?教师指引学生建立函数模式,列出,并总结:这两个表达式是一类新函数——指数函数。最后,教师带领学生学习指数函数的定义,并利用信息技术手段在同一平面直角坐标系中出示四个指数函数的图像,使其用描点法在纸上模仿绘制,分析图像特征,猜想a>1和0<a<1两类图像。之后,教师可以用信息技术作出连续变化的图像进一步验证,增强学生的建模水平。

五、采用信息技术手段,培养学生数据分析能力

数学本身就是一门以研究数据为主的科目,数据分析是数学素养内容之一。数据分析指的是针对研究对象获得相关数据,运用统计方法对数据中的有用信息进行分析和推断,形成自己的知识,最后获得结论。在高中数学教学中,教师可以采用信息技术手段培养学生的数据分析能力,结合Excel强大的函数功能与运用数据绘制图表功能,利用数据形成动态化的生成性内容,辅助学生从中提取有用数据,并通过图表展示和分析数据,使学生能解释数据中蕴含的知识,从而增强他们的数学分析能力。

例如,在“随机事件的概率”教学活动中,为帮助学生认识随机事件发生的规律性与随机性,教师可指导他们进行经典的布丰投针实验,即先在纸上画出等距离的平行线,随机抛掷一根小木棒,并研究木棒和平行线存在交点的概率。学生可以以4人小组的模式操作实验,每人抛掷5次,每组一共抛掷20次,当他们全部抛掷完毕后,可将实验结果进行汇总,在计算机的Excel软件中输入数据,并绘制出相应的折线统计图。接着,教师设置疑问:大家是否能够发现规律,估计出事件发生的概率?学生通过亲身参与实验,针对各组的频率统计表,能够发现一定的规律,不过规律不是特别明显,教师可以搭配疑问为其指明思考的方向,以锻炼他们的数据分析能力。不过教师使用Excel时,要先讲解相应的理论知识,为学生指导操作步骤,让他们思考如何通过数据说明问题,让数学知识变得更具探究性。

结语

在高中数学教学活动中,教师需与时代积极接轨,借助信息技术直观性、动态化、生动性、形象性等优势,全面提升数学课堂的趣味性与魅力,从而提升学生的数学素养,为他们的全面发展奠定基础。

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