运用信息技术优化小学数学教学的实验与研究

摘要：《义务教育数学课程标准》中指出：数学课程的设计与实施应重视运用现代信息技术，大力开发并向学生提供更为丰富的学习资源，把现代信息技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具。本研究从小学数学教学现状出发，分析信息技术优化小学数学教学的实践价值，并以“体积和体积单位的认识”一课教学为例，以现代信息技术作为平台和突破口，采用螺旋式迭代过程，通过“教学设计→技术介入→课堂实践→数据采集→反思改进”的循环迭代，不断优化和完善实验教学方案。

关键词：信息技术；小学数学教学；实验研究

教育部《教育信息化2.0行动计划》明确提出“信息技术与教育教学深度融合”，要求通过数字化手段推动教学方式变革。同时，《义务教育数学课程标准（2022年版）》强调“合理利用信息技术，增强数学学习的直观性、趣味性与探究性”，为信息技术赋能数学教学提供政策依据。本研究提出的运用信息技术优化小学数学教学的实验，采用螺旋式迭代过程，通过“教学设计→技术介入→课堂实践→数据采集→反思改进”的循环迭代，旨在实现“教”与“研”的深度融合，为小学数学教育数字化转型升级提供可复制、可推广的教学方案。

一、小学数学教学的现实困境

（一）学生认知特点与数学抽象性的矛盾

根据皮亚杰认知发展理论，7-12岁儿童处于具体运算阶段，依赖实物操作和直观经验理解概念，而数学中的分数、几何、代数等内容具有高度抽象性。同时，小学生注意力集中时间短，机械记忆强于逻辑记忆，但数学学习需持续的逻辑推理和抽象符号记忆。传统教学依赖黑板绘图与口述讲解，难以直观呈现动态过程，导致“教师讲得累，学生学不会”。

（二）教学效率与个性化需求的冲突

根据教育部2022年数据，全国小学班级平均人数为38人，部分城区学校超45人。教师难以精准识别每位学生的认知起点与学习节奏。为完成教学计划，教师被迫采用“中间水平”授课，导致学优生“吃不饱”、学困生“跟不上”。同时，教师日均批改作业耗时过长，无法针对错题撰写个性化评语，学生无法定位知识漏洞，与建构主义强调的“个性化知识建构”理念背道而驰。

（三）学习兴趣与评价方式的单一化

当前小学数学教学面临兴趣驱动缺失与评价方式单一化的双重挑战：教学“为考而教”，机械训练取代真实问题解决，大部分学生因“害怕考试低分”被动学习，仅一小部分认为“数学有用且有趣”。在评价方面，教师普遍聚焦计算、记忆，忽视问题解决、情感态度等评价。

二、信息技术优化小学数学教学的实践价值

（一）架设具象桥梁，实现认知降维

在小学数学的殿堂里，抽象的概念与逻辑常常成为横亘在学生与知识之间的天堑。而信息技术，尤其是多媒体、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等前沿技术的应用，如同一座横空出世的具象桥梁，巧妙地将“不可见”的数学思维转化为“可见、可触、可操作”的实体，那些原本只存在于黑板和课本上的抽象符号与公式，瞬间变得鲜活起来，不仅有效缓解了学生认知特点与数学学科抽象性之间的矛盾，更激发了学生探索未知的好奇心与求知欲，增强了学习的趣味性和参与感。学生在“做中学”、“玩中学”的过程中，逐渐构建起对数学知识的深度理解，实现了从感性认识到理性思维的跨越。

（二）人机协同管理，实现资源匹配

建构主义理论强调，学习是学习者基于已有经验“主动建构意义”的过程。信息技术能够通过人机协同管理，实现数据驱动的精准诊断与智能化的资源适配，将传统“一刀切”教学升级为“一人一策”的个性化学习生态，不仅有效解决了教学效率与个性化需求的冲突，而且让每一个学生都能在适配自身认知节奏的路径中思考和解决问题，

（三）过程性数据采集、多模态评价管理

信息技术优化小学数学教学，通过过程性数据采集和多模态评价管理，有效解决了兴趣驱动缺失与评价方式单一化的挑战，提升了教学质量。一方面，教师通过智慧教育平台，可以实时监测学生的学习进度，了解每个学生的掌握情况。过程性数据能够精准定位学生在学习过程中的难点和困惑，便于教师及时调整教学策略，同时基于数据分析，为每个学生提供个性化的学习路径，提高学习效率。另一方面，多模态评价不仅关注学生的知识掌握情况，还重视其思维能力、创新能力等多方面的能力。教师可以通过项目式学习、在线互动、游戏化学习等多种评价方式，激发学生学习兴趣的同时，丰富评价手段，提高评价的准确性和有效性，并鼓励学生参与评价过程，促进自我反思和成长。

三、运用信息技术优化小学数学教学的实验路径

本实验以小学数学以“体积和体积单位的认识”一课教学研究为例，通过螺旋式迭代过程优化教学方案，包括教学设计、技术介入、课堂实践、数据采集和反思改进五个阶段：

（一）教学设计

即根据教学目标和学生的学习需求，进行初步的教学设计：

目标设定：确立学生对体积概念的理解、体积单位的掌握及实际应用能力为目标

内容规划：设计教学内容，包括概念介绍、实例演示、互动活动等，确保知识点循序渐进。

方法选择：采用直观教学法、小组合作学习等，提高学生学习兴趣与参与度。

（二）技术介入

多媒体资源：利用信息技术平台（如国家中小学智慧教育平台、学校自建教学资源库等）搜集和整理关于“体积和体积单位的认识”一课的数字化教学资源，包括教学视频、动画、图片、PPT等，直观展示体积概念和单位。

数字化教材：根据教学需要，制作或选用合适的数字化教学材料，如交互式课件、在线测试等辅助教学，增强教学效果。在课堂上，利用投影仪、电子白板等信息技术设备展示数字化教学资源，辅助教师讲解。

在线平台：引入虚拟实验软件，让学生模拟测量体积，增强互动性；借助在线教学平台设计在线讨论、答题等活动，提高课堂参与度。

（三）课堂实践

导入新课：通过生活实例、实物展示、故事讲述等方式，引入体积概念，并提问引导学生思考生活中与体积相关的实例，激发学习兴趣。

新知讲解：结合数字化教学资源，详细讲解体积定义，介绍体积单位（立方厘米、立方分米、立方米）及其换算，并通过数字化演示，帮助学生直观感受和理解。

小组合作：将学生分成小组，分组进行体积测量实验，讨论体积单位换算。小组内成员通过讨论、交流等方式，共同完成任务，并汇报学习成果。

实践操作：选取生活中物体，分析其体积及所用单位，并安排学生进行实践操作活动，如测量不同形状物体的体积，加深理解。

巩固练习：设计形式多样的练习题，如选择题、填空题、判断题等，让学生进行巩固练习，并鼓励学生利用信息技术平台进行在线练习和测试，评估学生对体积和体积单位的掌握情况。

（四）数据采集

课堂观察：鼓励学生上台展示学习成果，如讲解生活中体积的应用实例教师记录学生在课堂上的表现，如参与度、正确率等，并对学生的展示进行点评和反馈，及时纠正错误，表扬优秀表现。

学习成效评估：通过项目式学习、在线互动、游戏化学习等多种评价方式，激发学生学习兴趣的同时，丰富评价手段，提高评价的准确性和有效性，并鼓励学生参与评价过程，促进自我反思和成长。

（五）反思改进

即根据数据采集的结果，进行教学反思和改进，优化教学设计和技术介入方案，为下一轮迭代提供基础。

问题识别：通过课后问卷调查、学生访谈等方式，收集学生和家长对教学设计的反馈意见，并分析数据采集结果，找出教学设计中存在的问题和不足。

方案优化：针对识别出的问题，调整教学设计、教学方法与技术手段，形成新的教学方案。并上述过程循环进行，不断迭代优化教学方案，使教学方案更加完善，提高教学质量。

结论

信息技术与小学数学教学的深度融合，既是回应国家教育数字化战略的必然选择，也是破解传统课堂困境的关键路径。本研究根据小学数学“体积和体积单位的认识”教学螺旋式迭代过程整理，涵盖了教学设计、技术介入、课堂实践、数据采集和反思改进等方面，其优势在于通过分阶段设计教学内容，使学生逐步深入理解数学概念，也通过数据采集和反思改进，及时调整教学方案，确保教学效果最大化。同时，螺旋式迭代过程强调不断循环和改进，使教学方案不断完善，进一步验证了信息技术优化小学数学教学的有效性。未来，小学数学教师还应进一步思考如何将螺旋式迭代过程与信息技术深度融合，提升教学的智能化水平。 同时应在实际教学中尝试应用螺旋式迭代过程，并记录教学效果，以便后续分析和改进

参考文献

[1] 黄辉. 小学信息技术与数学核心素养深度融合的策略研究[C]//教育教学与管理论坛论文集. 2024：1-5.

[2] 王芳. 信息技术与小学数学教学的有效融合研究[C]//2024数字化教育教学交流会论文集. 2025：1-2.

[3] 肖声兰. 信息技术优化小学数学课堂教学的实践研究[C]//基础教育教学研究论坛论文集. 2024：1-5.

2023年度河南省教育资源保障研究一般课题+《运用信息技术优化小学数学教学的实验与研究》+2023JZB322

作者信息：肖文凭，1983年05月生，中小学一级教师，

研究方向：信息技术与学科课程融合