湖南省新化县上渡街道明德学校 袁晓玲
摘 要：图形与几何作为数学学科的重要组成部分，对学生的数学素养和空间想象力的培养具有重要意义。然而，传统的图形与几何教学方法往往面临着抽象性强、难以引起学生兴趣等问题。信息化手段的引入为图形与几何教学提供了新的路径与可能性。本文在遵循国家“双减”政策的前提下，以信息化手段辅助图形与几何的教学为研究对象，分析了信息化手段在图形与几何教学中的应用现状，并探讨了其对学生学习效果和兴趣的影响。研究结果表明，信息化手段在图形与几何教学中具有广阔的应用前景，能够激发学生的学习兴趣，提高学习效果，促进学生创新思维的培养。最后，本文按照“双减”要求，提出了在信息化手段辅助下优化图形与几何教学的具体策略与建议。
关键词：“双减” 信息化手段 图形与几何 教学策略
一、引言
所谓“双减”，就是在新的历史条件下，党和国家关心青少年一代的成长，要求减轻学生的负担，包括学生的作业负担以及课外辅导的负担。图形与几何是数学教育中的重要内容之一，也是教学的难点，它涉及到空间想象力、逻辑推理和抽象思维等多方面的能力。然而，传统的图形与几何教学方式往往以纸笔作图为主，抽象性较强，难以引起学生的兴趣和主动参与。在“双减”背景下，利用当前信息化技术的飞速发展，在提高教学效率、减轻学生负担的前提下，信息化手段为图形与几何教学带来了新的机遇和挑战。本文旨在研究信息化手段在图形与几何教学中的应用，并探讨其对学生学习效果和兴趣的影响。
二、信息化手段在图形与几何教学中的应用现状
1、电子白板在图形与几何教学中的应用
电子白板是一种结合计算机和投影技术的教学工具，它提供了交互性和可视化的特点，为图形与几何教学提供了全新的应用方式和可能性。在图形与几何教学中，电子白板可以用于展示几何图形、演示几何定理、进行动态几何构造等，从而帮助学生更好地理解和掌握几何概念。
2、三维建模软件在图形与几何教学中的应用
三维建模软件可以呈现立体几何图形的真实效果。教师可以使用软件创建和展示各种几何体，如立方体、圆锥体、棱柱等。学生通过观察这些图形的旋转、放大和缩小，可以更好地理解几何体的特征、表面积、体积和形状以及图形的内部剖析与截面分析等。
3、虚拟现实技术在图形与几何教学中的应用
几何画板是一种专门设计用于图形与几何教学的工具，它结合了物理实物和数字技术，提供了互动性和实践性的学习体验。几何画板能够辅助学生进行几何构造、探索几何性质和解决几何问题，从而有效助力图形与几何教学的进行。
三、信息化手段对图形与几何教学的影响
1、通过动态展示和交互操作，可以有效地增强学生对图形与几何概念的理解和记忆
利用电子白板、几何软件或投影设备等工具，将几何图形以动态、可视化的方式展示给学生。通过改变图形的尺寸、形状、位置等参数，让学生直观地感受几何图形的变化过程。这种动态展示能够帮助学生建立对几何图形的空间认知和直观印象，加深他们对几何概念的理解。
鼓励学生在电子白板或几何软件上进行互动操作，如拖拽、旋转、镜像等。学生可以自主探索不同操作对几何图形的影响，观察和推理图形性质的变化。这种互动操作使学生成为几何图形的主动参与者，提升他们对几何概念的深入理解。
通过动画和模拟技术，展示几何图形的构造过程和几何性质的演化。例如，可以利用动画演示平行线的性质，通过平行线的移动和变化展示其特殊角度关系。同时，利用模拟技术可以进行虚拟实验，让学生通过自主操作和观察来发现几何性质和规律。
根据学生的不同需求和能力，提供个性化的学习路径和反馈机制。通过在线几何学习平台或软件，学生可以根据自己的学习进度和兴趣进行学习，进行个性化的练习和挑战。同时，系统可以及时提供反馈和评估，帮助学生发现和纠正错误，并加强对几何概念的记忆和理解。
2、利用多媒体资源和互联网资源，可以丰富学生的学习内容和方式，提供更多样化和灵活的学习体验
（1）教师可以利用多媒体资源，如图片、图表、动画、视频等，来展示和说明学习内容。通过多媒体的形式呈现，能够增强学生的视觉和听觉感知，激发他们的兴趣和好奇心。例如，在图形与几何教学中，可以使用多媒体资源展示各种几何图形的特点和性质，或演示几何定理的证明过程。
（2）教师可以通过引导让学生充分利用互联网资源进行自主学习和研究。学生可以搜索相关的图形与几何知识、教学视频、学习材料等，以拓宽他们的知识广度和深度。同时，教师可以引导学生辨别信息的可信度和质量，培养他们的信息素养和批判性思维。
（3）借助在线学习平台和应用，教师可以为学生提供更加多样化的学习资源和学习方式。学生可以利用这些平台参与在线课程学习、进行自主练习以及提交作业等。与此同时，教师可以根据学生的学习情况，提供个性化的学习指导和反馈。
（4）教师可以积极推动学生在在线协作和共享平台上展开学习交流和资源分享。学生有机会与同伴一起讨论问题、解决难题，并分享自己在学习过程中的成果和感悟。这种协作与分享的过程有助于激发学生之间的互动与合作，同时也能够开拓他们的学习视野和拓展思维方式。
3、激发学习兴趣
（1）利用多样化的教学资源和情境，增加学生的参与度和主动性。教师可以提供多种不同类型的教学资源，如实物模型、实地考察、实验设备、多媒体素材等。通过利用这些资源，学生可以进行实际操作、观察和实验，从而深入理解和掌握学习内容。这种实践性的学习过程能够激发学生的好奇心和求知欲，提高他们的主动参与度。
运用信息技术制作情境化的学习设计：将学习内容与实际生活和社会情境相结合，创造具有情境性的信息技术作品。例如，《平行四边形的面积》一课，先出示根据小熊和小兔换地的故事制作成的微课，激发起学生的思考：平行四边形的面积怎么算呢？激发学生学习的兴趣和参与度的同时，也体现平行四边形面积的学科价值。
运用信息化手段创建游戏化教学：将游戏元素融入到教学过程中，设计有趣的游戏任务和挑战。通过游戏化的形式，激发学生的竞争心理和求胜欲望，提高他们的学习积极性和主动探索能力。例如，在几何教学中，可以设计几何拼图游戏、几何迷宫等，让学生通过游戏的方式巩固和应用几何概念。
（2）通过信息化手段利用游戏化设计和竞争机制，提高学生的学习积极性和主动探索能力。游戏化设计和竞争机制是激发学生学习积极性和主动探索能力的有效策略。通过引入游戏化设计和竞争元素，可以激发学生对学习的兴趣和参与度。创造有趣的学习游戏是一种方法，将学习内容转化为具有趣味性的游戏形式，以激发学生的学习兴趣和动力。这些游戏元素可以包括关卡挑战、积分奖励和角色扮演等。举例来说，在图形与几何教学中，可以设计几何拼图游戏或几何迷宫，让学生通过游戏方式来巩固和应用几何概念。游戏化设计能够使学习过程更加有趣、互动和具有挑战性，从而激发学生的学习积极性。
4、培养创新思维
（1）提供模型构建和设计的平台，培养学生的创造力和解决问题的能力。学生可以使用3D建模软件设计和构建自己的模型，然后通过3D打印机将其变成实体。这种平台能够培养学生的空间想象力和创造力，让他们将抽象的概念转化为具体的物体。
通过使用VR和AR技术，学生可以在虚拟或增强的现实环境中进行模型构建和设计。他们可以使用特定的软件和设备，将虚拟元素叠加到真实世界中，创造出新的视觉和互动体验。
学生通过学习编程和机器人技术，能够利用编程语言和机器人平台进行模型构建和设计。通过编程和机器人技术的学习，学生能够理解计算机科学的基本原理，并运用这些原理来解决实际问题。同时，他们也能够培养出创造性思维，通过设计和构建机器人模型来展示自己的创新想法和解决方案。
这些平台提供了丰富的工具和资源，鼓励学生的主动参与和探索，促进他们在图形与几何领域的全面发展。
（2）借助虚拟实验和仿真技术，激发学生的实践探索和发现精神。例如《正方形的认识》一课，首先引入活动：通过展示虚拟场景中的不同图形，引导学生思考什么是正方形，它有哪些特点和性质。
使用虚拟实验平台，让学生自主探索正方形的性质。学生可以进行以下虚拟实验操作：
a. 绘制不同大小的正方形，观察边长和面积的关系。
b. 改变正方形的位置和旋转，观察是否影响它的性质。
c. 拖动一个角点，观察正方形的变化。
d. 比较正方形与其他图形的特点和区别。
最后学生根据实验结果进行讨论，总结正方形的性质，如四条边相等、四个角都是直角等。教师引导学生提出相关问题，鼓励他们互相交流和分享观点，并要求使用正方形构建出特定的图案。
这个案例，学生通过虚拟实验和仿真技术进行自主探索和发现，培养了他们的实践探索和问题解决能力、合作精神、创造力。这种基于虚拟实验和仿真技术的数学教学方法激发了学生的学习兴趣，提升了他们的数学思维和几何观念的理解。
四、信息化手段辅助图形与几何教学的策略与建议
1、教师熟练掌握信息化工具和资源
在当今信息时代，教师要熟练掌握信息化工具和资源，并能够灵活运用于教学实践中，以满足学生的学习需求和提高教学效果。
教师需要主动学习和掌握与教学相关的信息化工具，如电子白板、教学管理系统、在线学习平台、教学软件等。这些工具可以帮助教师更好地组织课堂、展示教学内容、开展在线学习和作业管理等。
教师应该了解并评估可用的教学资源，如教学视频、电子书、教育应用程序等。在选择教学资源时，教师需要考虑资源的质量、适用性和与教学目标的契合程度，确保所选资源能够有效支持学生的学习。
借助信息化工具和资源，教师可以设计创新的教学活动，以激发学生的学习兴趣和主动性。例如，利用多媒体素材呈现课程内容、组织在线讨论、开展虚拟实验和模拟等，这些活动能够丰富学生的学习体验和提高他们的参与度。
信息化工具和资源为教师提供了支持，使其能够进行个性化和差异化教学。通过在线学习平台和教学管理系统，教师能够及时了解学生的学习进展和表现，根据学生的学习需求提供个性化的学习资源和指导，同时根据学生的学习情况，有针对性地调整教学策略和教学内容，帮助学生充分发挥自身优势、弥补学习上的不足，并激发他们的学习兴趣和动力。
信息化工具和资源的发展日新月异，教师需要保持持续学习和更新知识的态度。通过参加教育培训、参与教学社群和与同事的交流，教师可以及时了解最新的信息化工具和资源，不断提升自己的信息化素养和教学技能。
通过熟练掌握信息化工具和资源，并能够灵活运用于教学实践，教师可以提供更丰富、多样化和个性化的教学体验，促进学生的学习兴趣和主动性。这将有助于提高教学效果，并为学生的终身学习打下良好的基础。
2、教学内容的优化
结合信息化手段的特点和优势，设计具有情境性和趣味性的教学内容。
例如，为了培养学生的推理能力，可以通过信息化手段设计数字推理解密游戏。学生被要求扮演数学侦探，通过数字推理和解密，解开谜题。游戏规则说明：学生需要根据提供的线索和数学推理，解开一系列数字谜题。每个谜题都是一个数字模式或规律，学生需要识别规律并推断下一个数字或填充缺失的数字。谜题可以以多种形式呈现，如图片、音频、视频或在线交互式游戏。学生利用信息化工具，观察数字的排列、顺序、关系，通过推理和解码来解决谜题。小组合作和竞争，同时引入竞争机制，设置时间限制和积分系统。小组间可以进行比赛。教师评价时注重评估学生的数字推理能力、解密能力、合作学习和数学知识的应用。
3、学习评价的创新
借助信息化手段，开展形式多样的学习评价，如在线测验、作品展示等，以更全面、客观地了解学生的学习成果和能力发展。
学习评价的信息化手段有：在线测验和问卷调查、电子作业和项目展示、虚拟实验和模拟演练、利用博客、在线日记等工具记录学习心得、思考和成长体会、利用在线协作平台和评价工具学生参与合作项目和小组活动等。
通过以上信息化手段的运用，教师可以进行多样化的学习评价，从不同角度和维度了解学生的学习成果和能力发展。同时，这些手段也能够提供及时的反馈和指导，帮助学生改进学习策略、发展自我评价能力，并促进个性化的学习支持和教学调整。
五、结论
信息化手段在图形与几何教学中具有广泛的应用前景，能够提高学生的学习效果和兴趣，促进学生创新思维的培养。这也正是国家“双减”教育要求。“双减"的实质是降低成本、提质、增效,让学校的教学回归育人本质。那么，按照“双减”政策，在信息化手段的应用过程中，教师的角色转变、教学内容的优化和学习评价的创新等方面仍需进一步研究和探索。未来，应加强教师培训和教学资源的建设，推动信息化手段在图形与几何教学中的广泛应用，促进学生的全面发展和素质提高。
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【本文为湖南省教育信息技术研究2022年度课题（课题立项号：HNETR22145）《“双减”背景下运用信息化手段提升小学数学课堂效率的实践研究》的研究成果】
