西部乡村学校初中数学课堂数字化转型实践研究

党的二十大报告提出“要全面推进乡村振兴”，强调全面建设社会主义现代化国家，最艰巨、最繁重的任务仍然在农村，要用优质教育为乡村振兴赋能增效。乡村教育能否高质量发展，关键在课堂。新时期的乡村课堂亟须改变，教育数字化转型既是振兴乡村教育的契机，也是实现乡村教育高质量发展的载体与行动方向[1]。乡村地区由于地处偏远，加上教学环境、师资队伍、学生生源等客观情况，课堂呈现出一定的局限性，如教学理念很难快速更新、教学模式以教师为主兼顾学生不够、教学方法乏味单一等。数学学科作为课时占比较高的基础学科，面临着课堂教学如何在新时代高质量发展的艰巨挑战。本研究试图借力信息技术手段全面探索乡村数学课堂数字化转型方式，为乡村教学高质量发展提供实践参考。一、西部乡村学校数学课堂面临的问题分析（一）对新课改理念理解有限，更多采用“一言堂”式教学乡村学校年轻教师流动性明显，年长教师相对较多，教师外出培训学习、观摩交流机会有限，对新课标理念的理解有限，对义务教育数学核心素养，如“发展、提升、培养空间观念、创新意识和几何直观”等理解粗浅，课堂实施更是难上加难。课堂以教师的讲解为中心，教师往往占据主导地位，采用“填鸭式”的教学方式，学生被动接受知识，过程中忽视了学生核心素养的培养。“满堂灌”的教学模式违背了课堂教学规律，异化了学生对学习的认知，扼杀了学生学习的主动性[2]。这与新课程“以学生发展为本”“凸显学生主体地位”的教育理念相悖。长此以往，学生的学习积极性和主动性受到抑制：学生觉得教师是课堂主角，参与度不足，时常感到枯燥、乏味。学生的创新思维和解决问题的能力难以得到培养和提升。例如“老师你不读题，我不会算。你一读题，我就会算”。一句蕴含“哲理”的师生对话，道出了深刻的教学理念，忽视了学生的主体性，教师唱“独角戏”，学生没有数感、量感和符号意识，课程改革新理念体现严重不足。（二）对数据赋能数学课堂认知有限，更多采用“刷题”战术与重复训练为了应对中考，数学教师普遍采用刷题和重复训练应试的方式，进行无效低能的题海战术。学生在大量的习题中进行机械性练习，缺乏对教材、数学知识的深刻理解和反思。老教师不能理解新课堂的设计理念、原则、思路（例如，设置问题、练习、引导，提升、发展、培养学生的抽象能力等），很难做到“备得深刻，讲得透彻，练得高效”。这种战术加重了学生的课业负担，容易让学生产生厌倦情绪，影响学生健康成长和学习效果，无法做到减负和提质增效。数学课长期在做题、讲题、练题下无限循环，亟须探索数据赋能的精准教学，打破单调乏味的僵局，促进学生精准改进。乡村数学教师也缺乏相应的信息素养和技能，无法有效地运用数字化教学资源进行教学。这种教学资源选择和应用能力的缺失，限制了乡村学校数学课堂的教学效果，也阻碍了乡村学校数学课堂转型的进程。（三）数学课堂活力不足，课堂浅表性组织训练较为突出在平常的数学课堂上，教师注重让学生背诵公式、定义、概念、公理、定理等知识，强调对重点知识的死记硬背，只关注学生对知识点的记忆，采用的仍然是陈旧、单一的讲授方式，缺少创新教育；师生互动、生生互动交流较少，忽视了学生对于数学兴趣和热爱的培养；只是将课本上的知识点进行简单的讲解和演示，忽视了对学生思维能力、创新能力和实践能力的培养，导致学生在解决实际问题时缺乏灵活性和创造性。这种教学方式不仅降低了学生的学习兴趣和积极性，也影响了乡村学校数学课堂的教学效果。乡村课堂活力激发，其关键在于抓住课堂教学高质量价值诉求，以数字技术和智能技术赋能[3]，以期改变乡村教学课堂低阶思维训练的局面。二、破局乡村数学课堂实现数字化转型的实践举措要想破局乡村数学课堂的诸多问题，数字化的教学理念、内容和工具须发挥其重要价值，全面助力课堂数字化转型，研究团队在以下层面探索了课堂转型的具体措施。（一）学习任务单与智能导学融入，探索乡村课堂理念转型课堂是学校教育的主阵地，不进入课堂主阵地发挥不可替代的关键作用的数字化转型是没有意义的[4]。课堂转型，先转理念。既往“一言堂”式的教学方式，教师主导性活动占据着整个课堂。将课堂更多的时间还给学生，是课堂数字化转型的第一步。如何将更多的时间还给学生，就需要将学生参与的任务显性地呈现出来。“满堂灌”是一种教学方式，也是一种教育理念，是知识与学生、教师和学生关系的一种文化定义，即教师讲、学生听，教师是布道者，学生是接收者[5]。研究团队尝试将学习任务单引入数学课堂，并通过电子白板演示导学任务，改变“满堂灌”的教学方式。如在“一元一次方程的应用”教学中，教师转变以往思路，让学生用导学案先自学，调用先前知识，引导学生根据题目已知条件，画出路程线段图。学生在任务基础上需先行思考问题，完成相关问题解答。之后，教师用白板动画演示等量关系，通过图文动画方式，演示路程关系发生的过程，以游戏形式演示追击问题，帮助学生抽象成路程线段图（如图1）。以上任务单看似普通，教师演示的互动游戏看似简单，实则是一种以学生为主体的课堂数字理念更新的过程。原来教师在课堂上引导学生背概念，给学生读题，在课堂上一直持续讲授输出。学生在长期的教师输出型课堂上产生疲倦，学习效果不好。而现在导学案是一种由学生完成的任务清单，学生在课堂上通过参与渐进的任务，获得新的课堂体验。新时期的课堂数字化转型，不仅体现为教师能够利用信息技术辅助教学，更体现为教师能够利用信息技术突破传统教学结构，丰富学生的学习与认知过程[6]。教师利用电子白板智能导学，引导学生将抽象概念做具体化理解，丰富的数字化活动库和学科范例库为课堂转型提供了实际支撑。教师依托国家智慧教育平台的智慧导学案，结合学生的学情基础做删减调整，在一次次导学任务下参与课堂，转变了“一言堂”式的教学方式。（二）循证数据和资源赋能精准习得，带动乡村课堂内容转型乡村学校数学课堂上“刷题”，窄化了课堂内容，练题和作业本身是巩固知识的重要方式，有其重要价值，但学生更多应该是有向学习，要在“精准”上下功夫。高质量课堂强调充分发挥数字技术赋能的效用，深度挖掘数据要素的教育价值[7]。换句话说，不是走题海战术，而是关注乡村学生群体作业数据、练习数据背后的关键问题，促进基于问题、基于学业障碍点的精准练习和巩固。研究团队尝试对乡村学生数学作业进行大数据分析，探索在精准练习方面的有效行动。如在教学“有理数及其运算”和“整式的乘除”之后，教师布置有理数和整式乘除作业，针对扫描后的大数据进行快速统计，发现52%的学生在有理数混合运算的幂和指数运算上多次出错。教师基于数据，精准定位学生的知识薄弱点和技能短板。在此基础上，系统智能推荐了个性化的训练题目。教师结合学情，将幂和指数运算内容设计了一堂专题复习课。由于指数有加减变化、相乘变化、正负性变化，教师分层设计了试题，学生进行针对性练习。在此过程中，教师定向点拨，大大提升了练习的效率和效果。在以往的教学中，学生出错，也就默认为掌握不牢固了，很难基于数据再做专项训练，开展的复习课也不会从教学内容上特别体现。大数据智能作业分析系统能够通过对海量作业数据的深度挖掘和分析，帮助教师分析学生能力短板。教师通过学生数据的反馈，也找到了可遵循的“证据”，增强了教学内容的精准性。依托数字技术，更多优质资源得以突破时空、联通城乡。设计、开发适用于乡村教育的数字技术与设备，能够满足乡村教师技术使用和乡村学生发展的需求[8]。数字化资源的循证应用成为课堂数字化转型的可行路径。以讲授“截一个几何体”“反比例函数的图象与性质”和“二次函数的图象与性质”等课为例。教师发现学生在作答分析图象性质的练习题时，很难理解抽象函数和图形的关系，于是将课堂重难点“图象的性质”知识录制成微视频，截取函数系数变化过程中图象变化趋势、开口方向、顶点的变化，在几何图形的直观认识方面，发挥数字资源的价值，增强学生的空间想象能力（如图2）。这种循证的试题练习和资源应用，为乡村数学课堂转型带来了新的生机，“循证”的内容来自学生表现，课堂内容的精准性提升，为课堂转型提供了参照。（三）数字诊课平台增强学习活力，促进乡村课堂组织转型乡村的教研体系有待完善，很多乡村教师的课堂常年无法得到指导改进，也就很难带来课堂质的变化。数字化赋能课堂教学可以将教师的教学过程和学生的学习过程量化分析、质性反馈[9]。数字智能诊课平台可以帮助教师分析课堂质量，为教师教学能力智能评测提供支撑，带来课堂组织的全面转型。智慧课堂智能诊课技术，可以对教师的教学过程进行实时监测和评估。智能诊课系统可以分析教师的教学行为、语言表达、课堂互动等方面，为教师提供教学能力智能评测报告。同时，系统还可以根据教师的教学情况，提供精准的辅助建议，帮助教师改进教学方法，提高教学质量。研究团队探索利用“农村地区教师教学能力智能评测与教学精准辅助”示范平台（以下简称“示范平台”）对乡村数学课例进行智能诊断，以期找到课堂改进方向。教师将“相似三角形的判定”课例导入示范平台，平台将教学课例智能解构，给出了数字诊断分析报告，包括教学基本功与教学特色、课堂教学策略、学习指导与教学调控、课堂教学综合表现等方面，报告部分样例如图3和表1所示。通过报告分析，教师发现该课上教师提问了大量的原理类和应和类问题，学生更多是被动配合，课堂上的互动行为也相对单调，只在新课开始时有少许互动，课堂中间和后段就学生作答有细微点评，整堂课师生互动严重不足。诊课结果引导教师反思课堂的组织问题，教师需要更多地将自身讲授式语言转化为学生的参与式活动，并增加对学生运用相似三角形方法的引导，促进学生对相似三角形证明方法的迁移，从而深入思考三角形相似的“如何”问题。对诊课报告系统分析思考后，教师针对平行教学班二次授课，增加课堂互动性，促进方法的迁移，大大提升了课堂教学效果。师生言语行为比率分析对比如图4所示。教师依托智能诊课平台，重新系统化、结构化认知自己的课堂，跳出模糊感知，走出单纯“讲得好”“讲得不好”的单一认识，从多元视角分析自己的课堂教学，全面带动了课堂组织转型，课堂活力有显著提升，也解决了课堂组织转型的核心问题。三、乡村数学课堂数字化转型的现实反思乡村数学课堂数字化转型并非一蹴而就，研究团队以乡村数学课堂为例做了探索，发现若要课堂的数字化转型成为常态，仍需要从课堂数字技术的可用性、教师数字素养提升、校本支持机制上做持续设计。（一）数学课堂上数字技术应用与新基建环境的适用性思量研究团队在研究中用了电子白板、作业数据分析系统、诊课平台等相关技术支持数学课堂转型。这些技术应用均需要学校有整体新型基建环境的建设。教师在数字技术应用过程中也遇到了课堂网络不通畅、班级电脑老化等问题。这些内置的数字技术由于外在的基建环境受到较大影响。在乡村课堂推进数字化转型，需要做好这些方面的准备，乡村学校的基建环境应该得到重视，并伴随时间推移定期复检，保证最基本的教学环境。（二）乡村教师数字素养和课堂改革需求的一致性权衡我国乡村教育所面临的数字化转型，不单指向教学技术的变革，同时还需要教师能动地突破数字化教学中“资源与质量”的现实困境，进一步探求乡村教师在“精神”与“器物”双重层面的数字化教学能力提升，最终实现“素养实践”的数字教学本真追寻[10]。在引入数字化技术的同时，教育部门要加强对教师数字素养提升的研修和培训。课堂改革有需求，教师数字素养有限，在操作相关平台或资源方面缺乏技能，则导致改革举步维艰。乡村课堂数字化转型，仍需从教师数字课堂教学的模式、方法