智慧教育形态下的小学数学课堂教学新范式的研究

李志勇

摘 要：目前，信息技术发展迅速，随着智能手机和平板逐渐普及，云平台、大数据、人工智能化等新技术的广泛应用，教学应用也在信息化的进程中逐步得到丰富。人们希望科技改变生活，也优化教育。“智慧教育”成了当前教育的热点。通过摆出问题，列举具体案例，阐述在智慧教育形态下开展数学课堂教学新范式的研究，提高数学课堂信息应用、智能应用和创新应用，构建数学课堂教学的新范式。

关键词：智慧课堂;小学数学;课堂教学新范式;研究

一、对智慧教育的认识

“教育信息化十三五”规划指出“依托信息技术营造信息化教学环境，推动教学观念、教学模式和教学内容的改革，促进信息技术在日常教学中的深入广泛应用，适应信息时代的需要，培养高素质人才。”

智慧教育不等同于教育信息化，也不是“智慧”与“教育”简单的1+1=2。“智慧”需要在教育场景中应用，“教育”借助技术才能传递最大限度的能量。应用的技术有“互联网+”思维模式、大数据、云计算等。智慧教育形态下小学数学课堂教学新范式，是一种基于以上技术的新型教育形式，也是“智能教育”。而新范式的研究，是利用相关技术，构建和实施高效数学课堂，提高数学课堂信息应用、智能教学应用和创新应用。

美国科学哲学家托马斯库恩指出，范式是一系列在特定时间内定义某种科学学科的活动。它是公认的模型或模型，是在科学实际活动中被公认的范例。智慧教育形态下小学数学课堂教学的新范式，是指通过在智慧教育形态下，在小学数学课堂教学中开展的实践研究活动，提供新的可参考、借鉴的成功案例、信息化工具或解决疑难的方法等，改变原有课堂教学方式，提高课堂教学效率，最大化优化教学，形成新的高效的学习方式或教学模式。

《义务教育数学课程标准》指出，数学学习内容应该是现实的，有意义的，具有挑战性的。这些内容有利于学生在数学方面的积极活动，如课堂上的数学活动有观察、实验、猜测、验证、推理和交流等。内容的呈现应有各种不同的方式，以满足不同的学习需求。因此，智慧教育给我们的课堂新范式研究提供了极大的有利的条件。借助智慧教育相关技术的研究和应用，在课堂上开展更有效的数学学习活动，提供更好的学习条件和资源，使之成为学生学习数学的重要方式。

二、当前课堂教学存在的问题

根据作者长期在一线教学工作的观察和实践来看，当前智慧教育的瓶颈在于将“智慧”与“教育”分离了。教育技术手段从不缺乏，但是没有很好地解决教育的核心运用的问题，也就是说，与教育深度融合还有相当大的距离，我们暂且将其看作旧范式。例如，有的学校建设了校园网，也配置了比较先进的信息技术设备，但并没有给课堂带来新的变革，成了摆设、装饰。部分老师认为，我有很多知识要讲解，讲了学生就自然会了，不讲完学生就是不会，典型的满堂灌。也有老师认为，新的技术设备学习起来太麻烦，学生不需要也可以学好，还是用老办法教学好，顶多有PPT就可以了。其实，在小学数学课堂教学中，因为教学内容涵盖数字和代数、空间和图形、统计和概率等，在课堂教学中，特别需要体现以知识转移为中心的教学组织模型，不能单靠课件，课堂特别需要互动生成资源，特别需要具有交互功能的智能教学工具。这一点当前技术早已实现。而且，使用大数据功能，可以建立学生个人的学习档案袋，便于跟踪学生的学习状态。可见，使用信息技术提高教育和教学质量具有非常多的好处。另外，对于现有的智慧教育，还有一个问题就是重硬件，轻软件。很多学校大力做硬件建设，而对于课堂教学帮助实质作用很大的一些优秀的APP智能软件，尚未得到很好的推广、深入研究和使用。

三、智慧教育形态下课堂教学新范式的研究

1.运用教育技术，打造智慧课堂

随着教育技术在课堂教学的运用，教师的教育观念、教学内容和教学方法上也在逐步改变。智慧教育将改变传统的学习过程和固定的课程結构，并对学习环境、学习内容、教学方法、管理和评估方法进行一系列的转变。这将为学生提供选择更多、更有个性和更精确的教育。例如，在数学课上，学生使用平板电脑参与互动研究和完成练习;教师使用微课程来解释数学困难和情境教学;通过云平台大数据，系统地分析和统计每个班级学生每个单元甚至每个学期的学习情况，并形成每个学生的学习情况的图片，以及班级的整体学情画像等。

从当前智慧教育的发展趋势来看，开展课堂教学研究是其中最重要的部分。例如，在传统的教学过程中，在质疑互动和课堂测验的过程中，老师给出了一个简单的选择，学生举手发言，无法获得准确的整体统计数据。如果没有准确的数据，后期则无法统计数据。现代技术已经可以很好地解决这一问题。运用平板软件或应答器，可以收集学生第一手答题资料，并记录下去，通过大数据的功能生成每位学生的个性化学习成绩资料，利于我们的分析，方便教师更好地教学生并改进教学。从这个角度来看，智慧课堂作为一种新型的教育方式和现代教学方法，采用现代手段来贯穿整个教学过程，使课堂简单、高效和智能化，有助于培养学生独立思考和学习的能力。它有别于传统授课、听课方式。课前，学生提前做好准备，在课堂上学习小组讨论，做好自主学习的准备。

智慧教育技术可以丰富数学课上的材料，激发学生学习数学的热情。例如，我听过一节四年级的数学公开课“三角形的内角和”。在课前，老师要求学生在平板电脑（移动终端）上预览和注释，并将学生分成小组进行显示和分享。在学生完成演讲和总结后，他们使用平板电脑在教室里进行测试，在闯关中完成了检验。使用平板电脑课件的触摸屏功能，直接切割三角形的三个角，然后旋转成平角。这在传统教室中并不容易实现，而进入该教室使这成为可能。同学们也可以利用平板对四边形、五边形等多边形进行推广学习，参与课堂的实时提问、讨论与测试，老师在后台就可以收集到每个学生的完成信息，效率比传统教学大大增强。这样的课堂操作直观明了，拓宽了学生的知识面，而且使学生真正成为课堂的主人。学生积极分享学习经历的过程就是知识的内化过程。

此外，“微课教学”的形式也发生了积极的变化。“微课教学”的核心部分是课堂教学（课堂案例）小视频，还包括相关的辅助教学资源。通过平板电脑进课堂，当移动终端进入教室时，微课程可以呈现学生在课堂上复制的知识点，突破困难，实施分层教学、个性化教学。巩固学困生使用咨询的基础，并对成绩优异的学生进行开发练习。让教师腾出精力，在课堂教学中使用最有利的部分、方法或手段，有效提高课堂效能。因此，微课程也可以成为教学的有益补充，并发挥重要作用。

2.对课堂教学新范式的研究

我校是市、区第一批智慧校园实验学校。近几个学期来，在数学科开展了相关的课堂实践研究。我们使用现有的硬件设备，主动发掘有益的APP资源，运用于课堂学习，呈现了许多典型的智慧教学案例。

目前，我们学校仍在建设一个智能校园，无论是平面实验课还是普通课。平板班有软件，跟学生的互动较容易解决，对于大多数的普通班，我们把研究重点放在教育技术的学习和运用上，特别是与智能校园建设相关的教育技术的学习和应用。其中，我们对101教育PPT和作业盒子这两种教育软件进行了重点研究和运用。首先是101教育PPT（图1），这是一个可以通过手机控制的PPT。一种移动教学应用程序，实现移动终端和计算机客户端之间的互连和交互。通过使用方便的图像、视频快速传输和照片比较，实现高效和互动的智能教室。除了学生缺少平板电脑，其他智慧课室的教学功能都能基本实现。

案例1

在“对称图形”这节四年级数学课中，在教学画对称图形环节，以前老师采用在黑板或投影上操作示范，由于图形操作往往受条件限制不易操作，会影响学生的空间想象力。采用了101PPT学科工具教学后，老师直接在图形上描点、连线，并以动感的形式展示对称图形，还可以通过触摸屏，让学生根据自己的思考直接在屏幕进行上操作。操作过程直观、简单明了，通过简单的人机互动学习，充分发挥学生的空间想象能力，较好地解决教学难点，一举两得。

案例2

在“图形的旋转”五年级课上（图2），理解“中心、方向、角度”画“旋转后的图形”是教学的重点和难点。在教学时，教师通常会在课堂上向学生进行示范。但是也会有学困生对于图形旋转后的位置不理解。新技术介入后，就可以帮助学生生动直观地理解这个旋转过程，老师或学生可以直接在触摸屏上操作，旋转、对比，从而深入地了解旋转的三个要素，即中心、方向、角度。而且老师可以通过101PPT的反馈功能，把学生完成的情況拍照，即时进行小结反馈。经使用教育技术后对比，课堂教学效果比原来大大提高，学困生完成情况良好。

案例3

学习“长方体和正方体的面积”时，对面积单位的理解和面积计算方法的推导是其中难点之一。传统教材中采用拼小方块的方法来推导面积计算的方法，但是过程较为冗长，而且受制于课堂教学环境，缺乏小组之间的互动，实验的效果并不好。采用新技术后，教师通过手机端，在WiFi的帮助下，无论在课室哪个角落，都可以马上把学生的完成情况即时投影到大屏幕上，实际操作和屏幕操作相结合，它节省了学生在舞台上玩的时间，可以让更多的学生参与思考和讨论。由于操作直观形象，大大提高了教学效率，学生可以更快、更好地自主得出学习结论，解决难点，掌握教学内容，极大提高了教学效果。

案例4

在“抽屉原理”一课中，教师运用学科工具里面的一个程序，生动形象地帮助学生理解了抽屉原理关于“一定有一个抽屉至少有2个或以上”的数学道理。再结合实物的展示操作来帮助学生理解。由于有直观形象和数据的支持，给教师和学生留下了深刻的印象，这增强了学生的学习兴趣，增强了他们的自信心。

案例5

在“乘法结合律和乘法分配律对比”的实践课中，教师应用了作业箱智能教学工具。该APP通过作业数字化、数据化切入日常教学场景，能够对学生的学习作智能分析、学情分析。老师课前通过作业盒子开展的系列的前测、练习、检测、教材分析与学情分析，通过作业盒子大数据分析的作业报告做到“学情画像，以学定教”。在备课时，针对学生的困惑点、易错点，从学生的角度和水平切入，老师再设计题组对比练习，收集误差分析，并进一步区分乘法的使用前提和分析中的乘法。通过该系统大数据后台支持下的课前前测练习、复习两种定律对比练习，突出重点专项练习，辨析明理提高练习，解决问题课堂小测，学生通过观察辨析、讨论交流等环节，进一步理解和掌握乘法结合律、乘法分配律的概念，能正确区分这两种运算定律并加以运用;习题设计层层递进，积累简算经验：及时反馈。与之前相比，练习课效率、效果大大提升了。

此外，还有一些教育的APP互动功能也做得非常好。通过在实践中一些课例的研究，老师提高了对智慧课堂的认识，掌握了一定智慧教育的操作技能。智慧教育下课堂教学的切实研究，为智能校园的进一步发展和课堂教学新范式的研究奠定了良好的基础。

四、思考及努力方向

智慧教育形态下，各种教学设备和“互联网+”智慧教育技术的引入为我们的教学注入了新元素。不仅优化了课堂教学，还提高了效率和教学质量，促进了课堂教学方法的转变，促进了课堂教学新范式的研究。我们要积极参与智慧校园建设，合理运用，把各种教学媒体有机结合起来，才能更好地发挥它们的优势，更好地为教学服务，让学生更好地参与到学习之中，让每一个信息更加智慧地传递与送达。

2019年6月

编辑 高 琼