基于网络画板培育高中生直观想象的教学实验研究 ——以“函数y=Asin(ωx+φ)的图象”教学为例

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教育信息化成为数字信息时代下的必然发展趋势,信息技术与课程的整合成为教学改革的重要手段。《普通高中数学课程标准(2017年版2020修订)》中的教学建议中提出:“重视信息技术运用,实现信息技术与数学课程的深度融合”、“利用计算机展示函数图象、几何图形运动变化过程”等。数学学科与信息技术的有效融合成为数学学科发展和教学改革的必要手段。直观想象是指借助几何直观和空间想象感知事物的形态与变化,利用空间形式特别是图形,理解和解决数学问题的素养。《普通高中数学课程标准(2017年版2020修订)》中提出:“学科核心素养是育人价值的集中体现,是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力”,直观想象为高中数学学科六大核心素养之一,高中生直观想象素养的培养意义重大。中国科学院院士张景中教授及其团队,基于超级画板研发出适应教育信息化发展的“互联网+动态数学”教学辅助软件“网络画板”。网络画板与数学课程内容的深度融合,可利用知识的直观展示培养学生的直观想象素养。笔者拟对高中生关于直观想象素养培养的教与学中多媒体的使用情况进行调查,探寻基于网络画板培养高中生直观想象的教学策略,达到促进学生知识理解的同时提升直观想象素养,为一线教师提供参考。本研究内容主要分为以下几个方面:1.通过文献研究法、学生问卷调查法和教师访谈法,结合学生5周的周考成绩,了解高中生直观想象培养的教与学中多媒体的使用情况和态度调查,发现:学生的直观想象能力较弱、教师教学中较少使用几何画板等画图软件进行辅助教学、学生和教师对教学中多媒体的使用表示支持和恰当使用。2.根据以上现状调查提出基于网络画板培养高中生直观想象的教学策略。并从直观想象在情境与问题、知识与技能、思维与表达和交流与反思四个方面的表现进行策略分析,提出以下策略:(1)情境与问题策略:创设直观性生活情境,培养用图识图意识;创设操作性问题情境,培养动手作图能力;创设探疑性情境,培养数形结合思想。(2)知识与技能策略:具象结合,理解知识本质;动静结合,培养想象能力;数形结合,形成转换思维。(3)思维与表达策略:强化图形图表表征,形成形象思维;转化知识数形形式,发展多样表达。(4)交流与反思策略:结合知识多元表征,优化图形语言交流;创设课堂实践探究,增强课堂反思学习。3.选择数学课程内容中支持直观想象养成的知识进行微型实验教学和测试卷考查。即根据提出的策略应用于微型实验教学,并对实验教学内容进行测试,根据测试结果分析基于网络画板提出的培养学生直观想象的教学策略的有效性。本实验研究表明:基于网络画板培养高中生直观想象的教学策略可以有效促进高中生知识与技能的学习,可促进学作图、识图、以图分析问题形成解题思路能力的培养,可提升高中生的直观表达与数形结合能力、培养高中生的数直观想象素养。
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