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【数智技术+可视化教学】初中数学教学论文:数智化驱动下可视化教学在教学中的应用与研究——以“一道最短路径求角问题”为例
数智化驱动下可视化教学在初中数学教学中的应用与研究
——以“一道最短路径求角问题”为例
【摘要】在教育数字化转型与“数智化”背景之下,初中数学教学正经历从单一工具辅助向区域资源生态共建的范式转变.本文以“最短路径求角问题”为例,展示利用区域资源库中的可视化交互课件,将双动点轨迹直观化,辅助学生突破思维瓶颈的实践过程.研究表明,基于区域资源的可视化教学不仅提升学生的核心素养,更通过数智化手段实现资源的精准推送与高效复用.
【关键词】数智技术;初中数学;可视化教学
初中数学新课标打破传统灌输式教学，强调以学生为主体，注重抽象思维、空间想象等核心素养的培养，要求教师从单向输出转向双向互动，引导学生经历从抽象到具体再回归抽象的思维过程。可视化教学借助各类工具，将抽象知识与复杂逻辑转化为直观可感知的形式，有效提升学生抽象思维与逻辑推理能力。
在教育数字化转型背景下，可视化教学的价值进一步凸显。它不仅是课堂教学手段，更可依托区域数智化平台，对优质课例进行标准化开发与体系化整合，构建共享型、可二次开发的教学资源库，这与核心素养培育目标高度契合，通过资源高效流通与智能应用实现育人价值最大化。
一、可视化教学在初中数学教学中应用的原则
1.思维导向原则
初中阶段是学生数学学习的关键时期,由于数学知识本身具有严谨的逻辑性和系统性,学生在学习过程中容易遇到思维障碍.基于此,可视化教学在初中数学教学中要以发展学生数学思维为核心,使其成为学生理解数学知识、提升思维能力、促进师生、生生之间思维碰撞与交流的载体,而非单纯的教学形式.
2.服务教学原则
在初中数学教学中,技术与可视化手段的应用,需紧扣课堂教学目标,始终服务于教师教学内容的讲授与学生学习的需求,做到为教而用、为学而设.摒弃一切为使用技术而开展可视化教学的形式化做法,让可视化教学的设计与实施始终贴合教学实际,兼顾可视化技术的实用性与课堂教学的有效性.这就要求教师对可视化资源的筛选与使用具备精准的判断力,而一个经过精心设计与验证的区域资源库,恰恰能为教师提供这种“按需取用”的优质选择.
3.精准切入原则
初中数学教学中,教师运用可视化工具辅助课堂教学,需要在课前对教学内容进行深度解析,聚焦抽象难懂、学生易产生思维障碍的知识点,以此作为可视化设计的核心切入点,帮助学生突破难点,确保教学的针对性和有效性.例如,在动点问题中,“在哪里取最小值”往往是学生的思维盲点,这也正是可视化工具大展身手的“精准切入点”.
二、可视化教学在初中数学教学中的育人价值
1.有助于激发学生学习数学的兴趣
初中数学课程中以符号和公式呈现的知识点较多,具有较强的抽象性,学生易产生畏难情绪,进而削弱学习兴趣.而可视化教学通过动态演示或实物模型等方式,将抽象内容转化为可操作的具体对象,从而激发学生的好奇心与探索欲.基于此,学生会自主地探索相关知识,这不仅能激发学生学习数学的兴趣,还能培养学生的自主学习意识.
2.有助于培养学生的核心素养
在新课标背景下,借助可视化教学培养学生的数学核心素养是一种有效手段.针对初中数学课程抽象性和逻辑性较强的特点,可视化教学能为学生深入理解知识搭建思维桥梁,帮助学生直观理解数学问题,减轻学生的学习负担.可视化工具的使用能够驱动学生主动思考、学会思考,让学生在主动探究中获得数学知识和经验,从而实现对学生核心素养的有效培养.
例如,几何动点问题中,教师可通过可视化工具动态演示的方式呈现几何图形的动态变化过程,让学生更容易找到解决问题的方法,促进学生之间的思维碰撞,从而加深对问题的理解,提升学生的思维品质,培养学生的抽象思维和逻辑思维等核心素养.
3.有助于构建区域协同的优质教育生态
一堂高效运用可视化教学的优质课例,如何实现价值最大化,是数智化时代的重要课题.将课例中的几何画板动态图形,按区域统一技术标准转化为基于HTML5的交互式资源,实现手机、平板、电脑多终端“即开即用、无需安装”,并赋予“最短路径”“动点问题”“将军饮马”“八年级”等精准语义标签,上传至区域可视化教学资源库.
其他教师备课时,可通过智慧课堂星火AI助手快速检索、精准调取相关资源.这既能减少重复劳动,优化“精准诊断—精准构建—精准推送”的备课流程,又能汇聚区域教师智慧,让优质资源动态更新、持续迭代,形成共建共享的教育生态,最终推动教育公平与教学质量同步提升.
三、可视化教学在初中数学教学中的应用与研究——以“一道最短路径求角问题”为例
1.题目原型
如图1所示,在△ABC中,∠ABC = 66∘,BD平分∠ABC,P为线段BD上一动点,Q为边AB上一动点,当AP + PQ的值最小时,∠APQ的度数是多少?
2.教学片段
师:最短路径问题,解决这类问题的一般方法是什么?
生:作对称点.
生1:作点Q关于BD的对称点.
生1上讲台作图展示并讲解,发现Q的对称点也是动点,一时不知道如何确定动点的位置可以使AP + PQ的值最小.这时生2说:点Q是动点,它的对称点也是动点,位置不确定,A,P,Q三点中只有A是定点,我们不妨作点A关于BD的对称点A′(图2).
生3:为什么点A关于BD的对称点A′正好在BC上呢?
生4:因为BD平分∠ABC，由图形的对称性可知A关于BD的对称点A′肯定在BC上.
本文为节选。
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