信息技术与小学数学教学深度融合的模式与案例分析

引言：

在教育信息化 2.0 行动计划和核心素养导向的双重背景下，信息技术与学科教学的深度融合已成为教育改革的重要方向。小学数学作为培养学生逻辑思维与抽象能力的基础学科，其教学常面临概念抽象、学生兴趣不足、个性化学习难以实现等挑战。信息技术凭借其可视化、交互性、数据化等优势，为破解这些难题提供了新可能。

1. 信息技术与小学数学教学深度融合的理论基础与技术支持

信息技术与小学数学教学的深度融合，其科学性与有效性建立在坚实的教育理论基础之上，并依托于不断发展的技术工具与平台。在理论层面，建构主义学习理论强调知识是学习者在特定情境中，通过主动探索、协作互动而主动建构的，而非被动接受。这为信息技术创设丰富、真实或模拟的学习情境，支持学生进行自主探究与协作学习提供了根本依据。

多媒体学习认知理论则从认知加工角度，揭示了人类通过视觉和听觉双通道处理信息，且工作记忆容量有限，因此有效的多媒体教学设计应遵循一致性、通道、冗余等原则，指导教师合理运用图文、动画、音视频等元素，避免认知超载，促进信息的有效整合与理解。情境认知理论进一步强调知识、学习与活动、情境、文化密不可分，信息技术（如虚拟现实、增强现实、模拟软件）能够突破时空限制，将抽象的数学概念（如空间几何、统计调查）置于生动、可交互的“真实”情境中，让学生在“做数学”中理解其应用价值。混合式学习理论则为线上线下、虚拟与现实的有机结合提供了框架，支持翻转课堂、课内外延伸等灵活的教学组织形式。同时，儿童数学教育心理学揭示了小学生具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的特点，信息技术通过动态演示、即时反馈、游戏化机制，能有效降低认知门槛，激发学习动机，支持其数学思维的渐进发展。

在技术支持方面，一个多层次的技术体系为深度融合提供了可能。动态数学软件（如GeoGebra）能直观呈现几何图形的变换与数量关系，使“变与不变”的规律可视化；交互式电子白板、平板电脑及配套教学软件增强了课堂互动性，支持即时投票、作品共享、分组协作；在线学习平台与丰富的数字资源库（微课、题库、游戏化 APP）支持个性化预学、分层练习与自主拓展；数据采集与分析工具（如在线测评系统、学习行为分析）为过程性、多元化的智能评价提供了数据支持；而前沿的虚拟现实（VR）、增强现实（AR）技术则能创造沉浸式学习体验，将抽象的数学问题具象化。人工智能（AI）技术在智能诊断学习难点、个性化推送学习路径、自动批改作业等方面展现出巨大潜力。这些技术的选择与应用，必须遵循适切性、有效性、发展性和安全性原则，确保技术真正服务于教学目标的达成和学生核心素养的提升，实现从“用技术”到“融技术”的质变。

2. 信息技术与小学数学教学深度融合的模式构建

构建信息技术与小学数学教学深度融合的有效模式，是实现技术赋能教学变革的关键。该模式的构建需以促进学生深度学习、发展数学核心素养（如抽象思维、推理能力、模型观念、应用意识）为根本目标，并遵循以生为本、目标导向、技术适切、过程优化、评价伴随等基本原则。其核心在于将信息技术深度嵌入教学的各个环节，形成有机整体。基于此，可构建一个以“情境- 探究- 协作- 评价”四维驱动的融合模式框架。

该模式强调：首先，情境创设维度，利用信息技术（如动画、视频、VR/AR、真实数据）创设富有挑战性、贴近生活或数学本质的问题情境，激发学生认知冲突与探究欲望，为新知学习提供意义锚点。其次，自主探究维度，借助动态数学软件（如 GeoGebra）、模拟实验工具或在线探究平台，支持学生通过拖拽、测量、观察、实验等交互操作，直观感知数学规律，主动建构概念，实现“做中学”。再次，协作交流维度，利用网络协作工具（如在线文档、讨论区）、交互式白板的共享功能或小组平板，促进学生间的观点分享、思维碰撞、协作解决问题，发展沟通与合作能力。最后，数据评价维度，贯穿教学全过程，利用在线测评系统、学习行为分析工具或课堂即时反馈技术，收集学生学习过程与结果的多维度数据，实现评价的即时性、精准化与个性化，教师据此动态调整教学策略，学生则获得及时反馈以改进学习。

该模式的运行依赖于教师精心的教学设计，将技术选择与应用无缝融入教学流程（课前预学、课中深探、课后拓展），重构师生角色——教师从知识传授者转变为学习的设计者、引导者与协作者，学生则成为积极主动的意义建构者。实施此模式需配套关键策略，如基于模式的教案 / 学案设计、技术工具的适切选择与整合、技术支持的课堂组织管理以及持续的教师专业发展支持，确保技术应用真正服务于教学目标的深化与学生学习的优化，实现从“技术叠加”到“深度融合”的跨越。

3. 具体案例描述：“动态几何助力‘三角形特性’探究式学习”

本案例选取某城市重点小学四年级（中年级）“三角形的特性”一课，旨在突破传统教学中学生对“三角形具有稳定性”这一抽象概念理解不深、缺乏直观体验的难点。授课班级共 40 人，配备交互式电子白板及学生平板电脑，授课教师具备一定信息技术应用能力。教学核心目标是让学生通过自主探究，深刻理解三角形三条边长度确定后其形状和大小就唯一确定（即稳定性）的特性，并能解释生活中的相关应用。为实现深度融合，本课采用“情境-探究 - 协作 - 评价”模式进行设计。课前，教师通过班级学习平台推送一段短视频：展示自行车架、篮球架、塔吊等利用三角形结构的实例，并提出核心问题：“为什么这些结构都用到了三角形？它有什么特殊的‘本领’？”引发学生初步思考。课中，教师首先利用白板展示问题，组织学生进行短暂讨论，聚焦“稳定性”概念。随后进入核心探究环节：教师在白板上演示 GeoGebra 软件，展示一个可随意拖动顶点的普通三角形，其形状和大小极易改变，以此反衬“不稳定”。接着，教师引导学生在自己的平板电脑上打开预先准备好的 GeoGebra探究活动文件。该文件中预设了多个任务：任务一，学生尝试用鼠标拖动三角形的顶点，观察其形状变化，直观感受其“不稳定”；任务二，关键环节，学生被要求“固定”三角形的三条边（软件中通过锁定边长数值实现），再尝试拖动顶点，发现无论怎样努力，三角形的形状和大小都无法改变，从而在操作中“发现”并验证了“三边确定，三角形唯一”的规律，即稳定性的数学本质。任务三，学生利用软件工具，尝试用四条边（四边形）构建结构，发现即使固定四边长度，其形状仍可改变（不稳定），通过对比强化对三角形特性的理解。在探究过程中，学生可随时在平板上记录观察结果和思考。随后，进入协作交流环节：教师利用白板的“投屏”功能，随机或邀请学生将自己平板上的探究过程和发现（如锁定边长后的截图、动态变化的录屏）实时投射到大屏幕，进行全班分享与讨论。教师引导学生用数学语言描述发现，并联系课前视频，解释生活实例。最后，教师利用平台发布简短的在线测验，即时检测学生对概念的理解，并根据反馈进行总结提升。整个案例设计将 GeoGebra 软件深度融入探究的核心环节，变教师演示为学生自主操作验证，变被动接受为亲身体验发现，有效促进了学生对抽象几何概念的深度理解和核心素养的发展。

4. 案例实施效果评估

为全面、客观地评估“动态几何助力‘三角形特性’探究式学习”案例的实施效果，本研究综合运用了课堂观察、学生前后测、问卷调查、学生访谈及教师访谈等多种方法，对学习效果、教学过程及模式有效性进行了多维度评估。在学习效果方面，定量与定性分析均显示显著提升。教学前后测对比显示，实验班学生对“三角形稳定性”核心概念的掌握率从课前的 42% 大幅提升至课后的 89%，对“三边确定则三角形唯一”这一数学本质的理解正确率也达到 85% 以上，远高于平行对照班的传统教学效果（提升率约 30 个百分点）。学生作品分析进一步印证了深度理解：在探究任务记录和课堂分享中，学生能清晰描述“锁定三边后无法拖动”的操作过程，并准确使用“唯一确定”、“无法改变形状”等术语进行解释，部分学生还能主动尝试用四边形进行对比，体现了迁移与批判性思维。问卷调查（N=40）结果显示，95% 的学生表示“非常喜欢”或“比较喜欢”这种用平板电脑探究的学习方式，认为“动手操作更容易理解”，“觉得数学课更有趣了”。85% 的学生认为自己的“发现问题”和“解决问题”的能力得到了锻炼。在教学过程评估中，课堂观察记录表明，技术深度融入显著改变了课堂生态。学生参与度极高，在自主探究环节，90% 以上的学生能专注投入GeoGebra 操作，积极尝试不同拖动方式验证猜想；协作交流环节，通过投屏分享，学生发言踊跃，讨论热烈，围绕“为什么固定三边就动不了”展开了有价值的数学对话，师生、生生互动质量明显提升。教师角色成功转型，从知识的讲授者转变为探究活动的引导者、学习过程的观察者和思维碰撞的促进者，其提问更具启发性，能有效利用技术生成的“证据”（学生的操作录屏、截图）引导全班深入讨论。教师访谈中，授课教师反馈：“GeoGebra 让抽象的‘稳定性’变得‘看得见、摸得着’，学生是自己‘发现’了规律，理解更深刻。投屏功能让分享更高效，我能及时看到每个学生的思考路径。”

5. 信息技术与小学数学深度融合的优化策略与建议

针对教师层面，提升其信息素养与融合创新能力至关重要。建议教育部门和学校联合开展系统化、进阶式的专项培训，不仅涵盖常用工具（如 GeoGebra、在线平台）的操作技能，更应聚焦于如何基于核心素养目标进行深度融合的教学设计，提供丰富的优秀案例库和可修改的教案模板。鼓励教师以教研组或工作坊形式开展“行动研究”，在实践中反思、迭代融合模式，将技术应用内化为教学常态。建立校本或区域性的“深度融合”教研共同体，定期组织课例研讨、经验分享和技术沙龙，促进教师间互助成长。

针对学校层面，需强化组织保障与资源支持。学校应持续投入，完善并维护稳定的网络环境、交互式教学设备（白板、平板）及必要的软件授权，确保技术应用的基础条件。建立常态化的技术支持团队或明确责任人，及时解决师生遇到的技术故障。更重要的是，学校应改革教学评价机制，将信息技术深度融合的实践成效（如学生探究能力、创新作品、课堂互动质量）纳入教师教学考核与评优体系，发挥评价的导向作用。组织跨学科（如数学与信息技术）的联合教研活动，促进学科知识与技术应用的深度对话。积极开发或引进高质量、符合课程标准且适配本校学情的数学教学软件、数字实验和虚拟仿真资源，建设校本特色资源库。

针对教育管理部门，应发挥顶层设计与政策引导作用。制定鼓励深度融合的区域性指导意见或标准，明确发展方向与评估维度。加大对农村、薄弱学校信息化建设的专项扶持力度，通过设备捐赠、网络提速、远程教研等方式，努力缩小“数字鸿沟”，促进教育公平。推动建立区域性优质数字教育资源的共建、共享与更新机制，避免重复建设与资源浪费。改革学生学业评价体系，鼓励学校探索将过程性数据（如在线学习行为、探究项目表现）纳入综合素质评价，

结论

本研究系统探讨了信息技术与小学数学教学的深度融合。通过构建“情境- 探究- 协作-评价”融合模式，并以“三角形特性”等案例进行实践验证，证实深度融合能有效化解教学难点，显著提升学生学习兴趣、探究能力与数学核心素养，推动教学方式从知识传授向能力培养转变。研究同时揭示了技术适切性、教师信息素养、时间管理等实施挑战。结论表明，深度融合的成功依赖于科学的模式设计、教师的专业能力、学校的有力支持及管理政策的引导。

参考文献：

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