探索基于信息技术的初高中数学衔接教学策略

本文系武夷山市级课题“初高中数学衔接教学研究”阶段性成果，课题编号：wysjxzj202415

摘要：随着信息技术与教育教学的深度融合，利用数字化工具破解初高中数学衔接难题成为新方向。本文聚焦初中数学教学，针对学生从直观思维向抽象思维过渡的特点，分析信息技术在突破知识抽象性、优化思维训练等方面的独特价值。提出如情境虚拟化策略，借助几何画板动态演示函数图象变换；思维可视化策略，利用Python编程实现数列递推关系的动态模拟，渗透算法思想；智能反馈策略，通过AI题库分析学生运算错误，针对性推送分层训练等策略。旨在提升学生数学抽象与逻辑推理能力，为高中数学学习构建可视化认知桥梁。

关键词：初中数学；初高中数学衔接；教学策略

随着信息技术与数学教学的深度融合，初中数学向高中数学过渡的认知衔接难题正迎来突破性的解决路径。传统教学模式下，初高中数学在函数概念的抽象层级、几何思维的推理形式等方面存在显著断层，学生常因缺乏直观化、动态化的认知支撑而陷入理解困境。信息技术以其独有的动态建模能力、思维可视化工具和大数据分析，为弥合这一断层提供了创新载体，并降低了学习的认知坡度。本文紧密依托新人教版初中数学教材体系，聚焦函数、几何、代数等关键领域，深入探索数字化工具在衔接教学中的应用策略。通过构建立体化教学路径，旨在系统解决传统衔接教学中“抽象知识难理解、思维跃迁难落地”的双重挑战，为学生搭建从初中直观思维向高中形式化思维过渡的“数字桥梁”，助力数学核心素养在学段衔接中实现连续性发展与螺旋式提升。

一、信息技术与初中数学认知衔接的理论基础

（一）认知发展理论对信息技术应用的导向作用

初中生的数学认知正处于皮亚杰提出的具体运算阶段向形式运算阶段过渡的关键期，其思维特点表现为：虽能进行逻辑推理，但仍需具体事物或直观表象的支持，难以直接理解抽象的符号系统与形式化概念。信息技术通过提供动态模拟、情境再现等具象化工具，恰好为这一认知跃迁搭建了“脚手架”。同时，维果茨基的“最近发展区”理论强调，教学应走在发展前面，利用“辅助工具”推动学生跨越现有认知水平。比如Python编程中的循环结构可以让学生在编写代码的过程中，隐性理解高中数学的“递推关系”与“算法思想”，从而实现“低阶运算思维”向“高阶逻辑思维”的主动建构。

（二）双重编码理论下的可视化认知机制

佩维奥的双重编码理论指出，人类认知系统通过言语系统与非言语表象系统双重通道处理信息，且视觉表象的记忆留存率显著高于文字符号。信息技术的核心优势在于将数学知识的“言语表征”转化为“表象表征”，形成双重编码的协同效应。以新人教版八年级“勾股定理”教学为例，传统教学中“赵爽弦图”的静态证明难以让学生直观理解“面积相等”的逻辑链条，而利用GeoGebra动态演示图形分割与拼接过程，让学生自然建立“数形结合”的认知联结。此外，智能交互工具还能根据学生输入的参数实时生成反馈图表，实现“问题提出—表象操作—符号归纳”的闭环认知，这种“做中学”的模式符合初中生“动作思维主导”的认知特点，为高中阶段“脱离直观表象的形式推理”奠定了双重编码基础。

二、探索基于信息技术的初高中数学衔接教学策略

（一）情境虚拟化策略

随着信息技术与初中数学教学的深度融合，如何借助数字化工具破解初高中数学衔接的认知断层，成为提升教学连贯性的关键课题。初中阶段作为学生从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期，新人教版教材在知识编排上虽体现螺旋上升特点，但函数概念的抽象层级跨越（如从“变量对应”到“映射关系”）、几何推理形式的转型（如从合情推理到演绎证明）等问题，仍使学生面临思维跃迁的挑战。信息技术以其动态建模、思维可视化、智能反馈等特性，为衔接教学提供了创新解决方案。在函数教学中，动态建模策略通过几何画板、Desmos 等工具将抽象函数性质转化为可视化图象。例如，利用参数滑动条演示二次函数图象变换，让学生直观观察系数对图象的影响，提前感知高中函数变换思想；借助动画模拟单位圆上点的运动，可将正弦函数的周期性转化为可观测的动态过程，降低未来学习的抽象难度。此类策略通过“情境虚拟化”构建认知桥梁，帮助学生从具体情境中抽象出数学本质，实现对函数概念的深度理解。

（二）思维可视化策略

几何推理的衔接则依赖思维可视化策略，通过编程工具外显逻辑链条。以全等三角形判定教学为例，利用Scratch设计互动程序，让学生在参数输入与图形生成中发现“SSA无法判定全等”的逻辑漏洞，将隐性推理转化为可视化操作；在圆的切线证明中，借助Python递归算法模拟反证法过程，使学生直观理解演绎推理的逻辑结构。这种“做中学”模式契合初中生动作思维主导的特点，逐步培养其“条件—结论”的结构化思维，为高中几何证明奠定基础。

（三）智能反馈策略

代数运算的衔接难点在于符号处理与参数思维的培养，智能反馈策略通过 AI 题库实现精准化分层训练。系统可根据学生运算错误类型，推送“算术—代数—含参运算”的阶梯式任务，如从一元一次方程的基础解法延伸至含参数方程的解的讨论；利用智能批改功能分析不等式恒成立问题的理解偏差，并引导学生通过函数图象法建立最值模型。这种“诊断—分层—强化”的机制，既巩固初中运算技能，又渗透高中代数的核心思想，弥合运算能力的断层。信息技术赋能的衔接教学策略，本质上是通过数字化工具将高中数学的思维方法转化为初中生可感知、可操作的学习路径，在“具象感知—虚拟建模—抽象迁移”的循环中，构建符合认知发展规律的学习闭环。这种教学模式不仅优化了新人教版教材的衔接效能，更通过技术与学科的深度融合，为学生提供了从“知识接受”到“思维建构”的立体化学习体验，助力数学核心素养在学段衔接中实现螺旋式提升，为高中数学学习奠定可持续发展的认知基础。

三、结语

综上所述，信息技术为初中数学衔接高中数学的教学困境提供了创新破局之道。通过动态建模、思维可视化与智能反馈等策略，数字化工具将抽象数学概念转化为可感知的认知载体。这种融合不仅弥合了学段间的认知断层，更以“做中学”的方式培养了学生的数学抽象、逻辑推理等核心素养。未来，相信初中数学衔接教学将更精准地契合学生认知发展规律，推动“技术赋能教育”从工具整合迈向思维重构，为学生的数学学习可持续发展开辟更广阔的数字化新图景。

参考文献：

[1]王汝仪.信息技术支持下初高中数学衔接教学研究[J].学苑教育，2022（10）：15-17.

[2]苏志强.新课标视角下的初高中数学衔接教学研究[J].广州大学，2022（06）：12-13.