数字赋能教学提质——信息技术在中职数学教学中的应用路径
摘要
关键词
信息技术;中职数学;应用路径;数字化转型
正文
引言:数学作为基础学科影响着职业教育综合素质的培养,对学生逻辑思维、解题能力、思维模式都有极其重要的影响,但是目前中职数学教学课程呈现方式偏向理论化和单一化,导致中职数学教学不能适应学生的阶梯式上升、行业的现实需求。而随着科技的不断进步,尤其是信息化技术的迅速发展,已经把教育逐步走向信息化确立为其变化的根本途径。应用信息化技术贯穿中职数学教学课程中,可以打破传统模式和丰富教材,促进新的教学模式的产生。
一、中职教育数字化转型的必然趋势
(一)产业升级驱动技能重塑
科技革命推动产业结构向智能化、数字化跃迁,对劳动者的数字应用能力提出更高要求。中职教育需强化数学的工具属性,培养学生数据建模、逻辑推理、空间思维等核心素养,以适应高端制造、数字经济的复合型人才需求。数学教学必须从知识传授转向能力建构,通过技术手段弥合理论学习与岗位实践的鸿沟[1]。
(二)技术革新赋能教学变革
人工智能、虚拟现实等新技术可以实现教学场景的重塑,以帮助学生们克服对于复杂知识难以理解;大数据分析以帮助教师对学生的状态进行精准把握;云计算学习平台以实现普适学习等等。这种变化不仅仅是改变教学的方式,更是变革了以师本的教学模式,转向以生本教学,进而形成个性化、交互式、探究式的教学,赋予了数学教育新的动力。
(三)政策引领教育现代化
教育部各部门先后出台了关于教育信息化的相关政策文件,并提出强烈地要求信息技术与教育教学的深度融合。这些政策的目标是构建智能的教育教学环境,实现课标与职业技能标准的相容匹配。所以中职学校数学课应顺应政策的号召,借助技术手段改进课堂教学实现由教学单纯地传授知识转向培养学生综合素养的教学策略改变。
二、信息技术在中职数学教学中的应用价值分析
(一)有助于激发学习兴趣
信息技术可以借助丰富的多媒体资源,生动的动画演示,互动性强的教学软件等,把抽象的数学概念和定理转变成直观的图像和可操作的情景[2]。学生能在多种感官刺激下,对数学知识有较强的领悟能力,体会到数学的趣味性与实用性。与此同时,在信息技术的支持下,游戏化学习、竞赛式练习等方式,可以将学生们的学习热情充分地激发出来,使他们在参与与体验之中,积极地探索知识,从而使他们对数学学习的兴趣得到有效地激发。
(二)有益于提升教学效率
在传统教学模式中,教师需要花费大量时间用于板书、例题讲解等基础性工作,教学效率受到一定限制。教师可以借助教学课件、在线题库等数字化资源,快速呈现教学内容和练习题,减少板书时间,将更多精力用于对知识的讲解、分析和对学生的指导。同时,利用信息技术开展的课前预习、课后复习等环节,能够实现教学时间的延伸,学生可以根据自己的节奏自主学习,教师则可以通过数据分析及时掌握学生的学习情况,有针对性地进行辅导,避免重复教学,从而显著提升教学效率。
(三)有利于优化课堂结构
中职学校的传统教学模式是比较固定的,主要是按照“复习旧知识--讲解新课--巩固练习--归纳和扩展”的方式进行。信息技术的融合使得课堂结构的优化成为可能,比如通过网络协同学习平台的引进,让学生能够在教室里开展小组讨论,一起完成学习任务,达到师生、生生的多维互动。采用翻转课堂的方式,让学生们可以在上课之前,通过观看教学录像等方法,对自己的基本知识进行自学,在课上进行重点的解答、探究和实践,将课堂的重点从传授知识转移到培养能力上。在此基础上,本文提出了一种基于“以学生为主体”的课堂教学模式[3]。
(四)有裨于促进素养发展
在利用数字技术解决数学问题时,要对信息进行筛选、分析、处理,从而提高他们的信息素质和信息处理能力。通过参加以信息科技为基础的研究性学习,使学生们可以学习用数学的方式来思考问题,并在实践中使用数学的方式来解决问题,并将他们的核心数学素质如逻辑推理、创造性思维等发展起来。通过合作学习,网上交流等活动,培养学生的交流与合作能力,促进学生的整体素质的提高。
三、信息技术在中职数学教学中的应用路径
(一)开发虚拟仿真实训,化解抽象难题
数学中有很多概念、原理比较抽象,用传统的教学方法很难让学生直观地理解。通过开发虚拟仿真培训工程,把抽象的数学知识转变成可视的虚拟情景,使学生解决学习中遇到的困难[4]。
通过建立与数学知识相关联的虚拟环境,使学生在虚拟环境中体验数学知识运用的全过程,加深对所学知识的认识。为解决机械专业学生在学习《立体几何》一章时对“二面角测量”有一定的理解困难,教师开发了数控机床装配的虚拟仿真实训。同学们进入虚拟车间,拖动可动平面组件,实时观察不同组装位置时,二面角随组装位置的变化情况。在平面倾斜贴合的情况下,可动态地减小到30度。本课题将系统同步生成一项装配挑战任务,要求学生计算出60°二面角对应的零件空间坐标,并利用余弦定理推导出可动平板上各点之间的距离关系。在“测-调-验”闭环训练中,学员先用虚拟量角器测得当前角度,再用目标角度进行平面空间定位,再由系统自动检验装配精度。通过五轮迭代训练,使学生逐步掌握装配过程中空间矢量和三角函数之间的转换逻辑。在培训后期,教师会介绍企业实际机床的剖视图,并引导学生把虚拟环境下最优30度的装配参数,转换成实际零件的定位孔间距设计方案。这一模式把抽象的余弦定理转化为可操作的工艺技术,学生在触觉反馈和视觉交互作用下,建立了直观的空间角度计算方法。
(二)构建智慧教学平台,实现个性推送
由于学生基础不同、学习进度不一,传统的“一刀切”教学模式已经很难满足学生个性化学习的需要。搭建智慧教学平台,可以对学生进行数据分析,准确掌握学生的学习情况,对教学资源和学习任务进行个性化推送,使每个学生都能得到适合自己的学习支撑。若根据学生对数学学习的倾向来展开,可以借助于智能教学系统。
在新学期开学之际,该系统对学生首度数学测评之后,将学生划分至若干个学习小组中,还针对每个学生生成个性化的学习资料库。在常规教学环节中,教师将教科书课件视频、讲义、习题等资料录入该系统中,再由系统根据学生的基础信息和当前学习状态,向不同学生推荐适合他的学习内容。某个学生如果基础较弱,则系统会先推送该知识点的入门动画、简单习题解答等方式辅助他巩固基础知识点;
(三)巧用动态几何软件,直观呈现原理
数学中的几何变换,函数图像的变换等内容,不能用静态的板书或课件来清楚地表现出来。巧妙地运用动态几何软件,可以将数学知识的形成过程与变化规律动态地展现出来,使学生能直观地感受到数学原理,从而加深对知识的理解与掌握[5]。
在《函数图像与性质》教学过程中,教师巧妙地利用GeoGebra等动态几何软件进行辅助教学,实现了函数图像的绘制及变化过程的现场演示,为教学提供了新的思路。在讲解一次函数y=kx+b的性质时,老师把函数表达式输入到软件中,用拖动参数k、b的滑动条,实时观察函数图像的变化情况。随着k值的改变,同学们可以明显地发现,直线的斜率是变化的,当k值为正时,直线从左向右升高,当k值为负时,直线由左向右减小,随着k的绝对值的增大,直线变得更加陡峭。当b的值改变时,它会沿y轴上下移动,如果b是正的,它就会向上移动,如果b是负的话,它就会向下移动。在讲解二次函数y=ax²+bx+c的图像的时候,教师可以通过调节a,b,c三个参数,使学生能够观察到抛物线的开角方向,顶点位置,对称轴等参数的变化情况。学生也可自行操作软件,输入不同的参数值,画出函数图,研究参数对函数图像的影响。对于三角函数的周期变化,教师可以用软件对正弦函数和余弦函数图像的产生过程进行动态演示,并用动画演示使学生对周期、幅值和相位等概念有一个直观的认识。动态几何软件能把抽象的函数特性转变成直观的动态图像,通过对函数参数和图像特征的观察和处理,学生可以很容易地了解函数参数与图像特征的关系,掌握函数的性质及其变化规律,从而大大减少了学习的难度。
(四)搭建校企数据桥梁,对接岗位需求
中职数学教学要紧密结合实际工作需要,培养学生综合运用数学知识解决实际问题的能力,并在此基础上提出相应的对策和建议。通过建立校企之间的数据桥梁,可以把企业生产过程中产生的数据和问题导入到数学教学中,让教学内容和工作需要之间有一个精确的联系,从而提升学生的工作适应性。
例如,数控技术应用专业可以与国内众多的制造业企业进行合作,通过建立企业和学校之间的信息连接,实现企业的生产数据与数学教学相结合。学校和企业合作,建立了一个教学数据平台,企业可以定时地把生产工艺参数,生产进度,质量测试等实时数据上传到平台上。在数学课堂上,教师可以根据所学的知识,选择一些与所要学习的知识有关的资料、问题来进行教学。在《三角函数》课程中,通过对企业的数控机床进行旋转角度、进给等数据的分析,利用三角函数的相关知识,对工件的加工路径及尺寸进行求解,从而解决了一些工程中的一些数学难题。同时,老师们也会通过网络平台,让企业的工程师们参与到课程中来,为学生们讲解数据在现实中的使用情况和需求。通过对所学内容的理解,使学生能够更好地理解所学到的知识,并将其运用到企业的实际生产中。利用企业和企业的数据桥梁,使数学教学的内容更接近于工作岗位,让学生们可以把自己所学到的知识和将来的工作岗位需要相结合,从而增强了把数学知识应用到实际工作中去的能力,这也是他们在毕业后能更好地适应社会的需要。
(五)创新多元评价体系,追踪技能成长
传统的数学教学评估主要是以考试结果为主要内容,不能全面地反映学生的学习过程,也不能全面反映学生综合能力的发展。创新多元化的评价系统,通过信息技术全面跟踪学生的学习过程,并对学生的学习过程进行多维评估,可以更加客观地反映出学生的技能发展状况,为提高教学质量提供依据。
例如,可以引进或建立网上评估平台,运用信息科技,创新多元化的评估系统,以达到对学生学习效果的综合评估。本平台可以对学生在课堂上预习、课堂互动参与、作业质量、线上测试和小组协作等方面的全过程进行记录。在评估内容上,既要重视学生的知识水平,又要重视学生的学习态度、创新思维和动手能力。该平台通过预先设定的评估指标及权重,对学生的各种资料进行自动分析与定量打分,并形成一份个性化的评估报告。评估的结果也会被及时地回馈给学生及父母,让他们知道自己的成长历程及努力的方向。在这样的多层次评价系统中,学生可以得到全面客观的评价,老师也可以依据评价的结果来调整自己的教学策略,从而更好地促进学生的能力的提高和全面的发展
四、总结
综上所述,将信息技术融入数学教学之中,可以通过虚拟仿真消除认知障碍,智能平台实现精准教学,动态软件揭示知识本质,校企合作与岗位需求对接,多元评价跟踪发展,来解决传统教学难题。未来教师应结合实际的生产情境,建立“教育-学习-评价-使用”的综合生态,从而实现“以技术赋能课堂、以数学支撑技能、以素养定义质量”的新模式。
参考文献
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