高中数学教学中利用信息技术培养学生直观想象素养的策略

摘要：信息技术的发展为高中数学教学带来了新的机遇，能够有效促进学生直观想象素养的培养。本文分析了直观想象素养的内涵和重要性，探讨了信息技术在高中数学教学中培养学生直观想象素养的优势，并提出了具体的培养策略，包括利用几何画板、GeoGebra等软件展示几何图形，运用数学实验模拟数学情境，借助多媒体资源拓展直观感知，以及利用在线学习平台促进交流互动等，旨在为提高高中数学教学质量和学生直观想象素养提供参考。

关键词：高中数学教学； 信息技术；直观想象素养；策略

引言

直观想象素养的培养不仅能够帮助学生更好地理解和掌握数学知识，还能提高学生的数学思维能力和创新能力。随着信息技术的飞速发展，其在教育领域的应用越来越广泛，为高中数学教学中培养学生直观想象素养提供了有力的支持。信息技术具有直观、形象、动态等特点，能够将抽象的数学知识以更加生动、具体的方式呈现给学生，有助于学生建立空间观念，发展直观想象能力。

一、直观想象素养的内涵和重要性

（一）直观想象素养的内涵

直观想象素养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。它主要包括几何直观和空间想象两个方面。几何直观是指利用图形描述和分析数学问题，借助几何直观可以把复杂的数学问题变得简明、形象，有助于探索解决问题的思路，预测结果。空间想象则是指对空间形式的观察、分析、抽象的能力，能够根据物体特征抽象出几何图形，也能根据几何图形想象出所描述的实际物体。

（二）直观想象素养的重要性

有助于理解数学知识：高中数学中有很多抽象的概念和复杂的理论，如函数、立体几何等。通过直观想象，学生可以将这些抽象的知识转化为具体的图形或模型，从而更好地理解和掌握。

培养数学思维能力：直观想象素养的培养能够锻炼学生的逻辑思维、创新思维和发散思维。在解决数学问题时，学生需要通过观察、分析、想象等思维活动，找到解决问题的思路和方法。

提高解决实际问题的能力：在现实生活中，很多问题都需要运用直观想象能力来解决。例如，建筑设计、工程绘图等都需要具备较强的空间想象能力。培养直观想象素养有助于学生将数学知识应用到实际生活中，提高解决实际问题的能力。

二、信息技术在高中数学教学中培养学生直观想象素养的优势

（一）直观呈现数学知识

信息技术可以将抽象的数学知识以直观、形象的方式呈现出来，如通过动画、视频等形式展示几何图形的形成过程、函数的变化规律等。从而帮助学生更好地理解数学知识的本质，建立空间观念。

（二）动态展示数学过程

利用几何画板可以动态地演示几何图形的平移、旋转、缩放等变换过程，让学生更清晰地观察图形的变化规律，从而更好地理解相关的数学概念和定理。

（三）提供丰富的学习资源

互联网上有丰富的数学学习资源，如数学软件、在线课程、数学实验等。教师可以引导学生利用这些资源进行自主学习和探究，拓宽学生的视野，提高学生的直观想象能力。

三、利用信息技术培养学生直观想象素养的策略

（一）利用几何画板、GeoGebra等软件展示几何图形

几何画板与 GeoGebra 这类专业软件，为高中数学教学提供了强大的绘图支持，能够精准绘制各类复杂的几何图形。以圆锥曲线为例，无论是椭圆、双曲线还是抛物线，都能轻松呈现。教师借助这些软件，将圆锥曲线的标准方程转化为直观的图形展示给学生，清晰呈现曲线的形状、焦点位置以及离心率对曲线形态的影响，助力学生构建起关于圆锥曲线的直观概念，深入理解其本质特征。

借助软件丰富的动画功能，能够生动且动态地演示高中数学中几何图形的多种复杂变换。在立体几何部分，讲解异面直线所成角或二面角时，教师可利用几何画板，将空间中的直线或平面进行平移、旋转操作。比如，针对两条异面直线，通过动态平移其中一条直线，使其与另一条直线相交，直观展示异面直线所成角的形成过程；在讲解二面角时，动态演示两个平面的旋转过程，让学生清晰看到二面角的平面角是如何确定的，从而更深刻地理解这些抽象的空间概念。

（二）运用数学实验模拟数学情境

创设虚拟实验环境：利用信息技术可以创设虚拟的数学实验环境，让学生在实验中进行探究和学习。例如，在讲解概率统计知识时，教师可以利用随机数生成器模拟抛硬币、掷骰子等实验，让学生通过实验数据来理解概率的概念和计算方法。

模拟实际问题情境：对于一些实际问题，如物体的运动、人口的增长等，可以利用信息技术进行模拟。例如，在讲解函数的应用时，教师可以利用数学软件模拟人口增长模型，让学生通过观察模拟结果来理解函数在实际问题中的应用。

培养学生探究能力：数学实验能够激发学生的探究欲望，培养学生的探究能力。在实验过程中，学生需要观察、分析、比较和归纳，从而得出结论。这种探究过程能够提高学生的直观想象能力和逻辑思维能力。

（三）借助多媒体资源拓展直观感知

展示图片和视频：教师可以利用多媒体资源展示与数学相关的图片和视频，如建筑、艺术作品中的几何图形，自然现象中的数学规律等。这些图片和视频能够拓宽学生的视野，让学生感受到数学在生活中的广泛应用，提高直观感知能力。

引入数学文化：通过播放数学纪录片、介绍数学家的故事等方式，引入数学文化。数学文化中含有丰富的直观想象元素，如古代数学家对几何图形的研究、数学中的美学等。了解数学文化能够激发学生的学习兴趣，培养学生的数学素养和直观想象能力。

结语

信息技术在高中数学教学中培养学生直观想象素养具有重要的作用。通过利用几何画板、GeoGebra等软件展示几何图形，运用数学实验模拟数学情境，借助多媒体资源拓展直观感知，以及利用在线学习平台促进交流互动等策略，能够有效地提高学生的直观想象能力。在教学实践中，教师要根据教学内容和学生的实际情况，合理选择信息技术手段，将信息技术与数学教学有机结合，不断探索和创新教学方法，为提高高中数学教学质量和学生直观想象素养做出更大的贡献。

参考文献：

[1] 新课标下强调数学思维培养的高中数学教学策略[J]. 于海存.中国教育学刊，2024（S2）

[2] 数学思维能力在高中数学教学中的培养[J]. 罗清华.数理天地（高中版），2024（13）

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