数字化实验室在初中 平面几何教学中应用的背景及优势

自“十二五”以来，特别是《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》发布及全国教育信息化工作会议召开后，学校教育信息化建设取得显著进展。信息技术与教育教学的深度融合持续推进，校园网络环境不断改善，优质数字教育资源日益丰富，信息化教学普及率显著提高，教育资源公共服务平台的服务能力持续增强。教师、校长及教育管理者的信息化意识与应用能力显著提升，教育信息化已成为推动教育改革与质量提升的重要力量。

当前，国内外关于教育数字化的研究仍处于持续探索阶段。信息时代的到来带来了教育设施、教育资源及教育空间的深刻变革。相较于多媒体、电子白板、录播教室、微课程等研究较多的领域，数字化实验室的应用研究尚不成熟，尤其是在平面几何教学中的有效应用仍处于起步阶段。尽管部分发达地区已开始引入数字化实验室，但整体建设仍存在管理不规范、资源利用率不高等问题，亟需进一步的系统研究与实践验证。

在数学教学实践中，不少教师仍沿用传统教学方式，对数字化工具的理解与应用能力不足，难以充分发挥现代化教学技术的优势。图形计算器作为一种可移动的“数学实验室”，集计算、作图与数据分析于一体，是专为数学学习设计的智能化工具。它能够直观呈现数学变化过程，帮助学生更好地理解知识点，契合核心素养培养的要求，因而有望成为促进教师与学生思维互动、提升学习效果的重要载体。

二、研究优势及研究的必要性

(一)直观呈现问题情境

学生在初二阶段大面积的接触几何知识，几何知识一般比较抽象，而初中生在整个小学阶段接触的主要是计算，抽象能力尚未完全建立起来，教师在讲台上讲的绘声绘色，很多孩子连几何图形都没有看懂，因此没有办法准确记忆并掌握老师所讲的知识点，在整个初二阶段，数字化实验室的建立就非常有必要，图形计算器可以帮助学生们把抽象化的知识进行具象化的展示，作为具有多项功能的数字化实验室，可以满足学生的个性化需要，通过绘制函数图像、几何图形和数据图表等辅助他们将抽象知识具象化，学起来就简单很多。以“椭圆”教学为例，根据椭圆定义绘制椭圆的常规教学方法是教师利用传统的教具展示绘制过程，一般是黑板上或者白板上自己画一个，也不是特别准确，而引入数字化实验室后，绘制过程可以得到更加直观的演示，椭圆的定义是“动点P与定点F1,F2距离和是常数的各点的运行轨迹”，启动程序后，PF1、PF2长度将随着动点P位置的移动而变化，但二者之和始终保持不变，教师只需按下回车键，就可以暂停或者重启程序的运行、固定画面，便于学生了解图中各项数值发生的变化，学生就可以不用经过老师的讲解，自己基本上就可以了解全部的运动过程，整个过程也比较有趣味性，可以提高学生的学习兴趣。

(二)降低学生的学习难度

首先可以简化计算的步骤，在整个初中阶段，教学中最多的还是关于“数”的知识点，学生在课堂上进行计算会耗费很多的时间，因此上课经常会出现知识点讲不完的情况。毫无疑问，传统的计算方式需要进一步改革，在初三和初四阶段，往往一个比较复杂的计算参数的题，学生就需要算很久，一节课学不了多少知识，严重影响教学进度，因此，简化计算的步骤非常有必须，它可以把学生从复杂的题海里解救出来，让他们有更多的经历去思考不同的计算方法、提炼学历规律，也能更好的理解所学的知识点，为以后学习更复杂的知识点打好基础。

其次，能够更好的处理数据。在信息时代，人们在工作和生活中所接触的数据的种类和数量都有所增加，老师们在设计和讲解问题中，大多数老师会选择代入有明显人为痕迹的数据，虽然这样做能够在一定程度上降低教学难度，但是由于数据失真，导致很多问题在设计上不是特别合理，在操作上不具有实际意义。数字化实验室就可以很好的解决这个问题，老师们只需要输入简单的数据，图形计算器能够自动生成直观且准确的图表，缩小学生和数学问题的距离，使学生对数学在日常生活中的作用有更加深入的了解，进而形成科学的数学观。

三、研究价值

(一)顺应大数据时代发展需求和课堂改革信息化的实施

图形计算器提供的多种数学构建模式大大拓展了几何学习的范围，体现科技进步。无论从教学内容还是从教学形式、教学方法和教学手段上讲，都是对传统数学教学的一种发展和充实。

(二)有利于培养新形势下的教师素质，使信息化教学落地实施。

在初中数学中，涉及到数形结合的内容包含平面几何、全等三角形、旋转与对称、动点与函数图象、投影和视图等知识，教师作为教学活动中的引领者是顺应新趋势的第一责任人，完全有义务有担当去学习信息化之下的课堂教学，比如使用图形计算器、网络画板等提出分析解决问题，让学生在情境中得出自己的思考，更生动的学习。

(三)有利于培养学生自主探究意识和分析意识。

相比于传统的数学课堂和教学模式，图形计算机所顺应的科技在教学中的应用吸引了学生的操作兴趣和探索意识，使他们更乐于将其和平面几何结合起来完成学习任务。图形计算器强大的便捷操作能力可以更快更好更完美的构建图形和学习流程，用更少的时间完成更多的事情，事半功倍，学生的自主性会被成倍的放大，由让我学习变为我要学习。