小學數(shù)學教學中交互式電子白板的有效運用分析
一、研究背景
（一）在信息化時代的背景下，現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢
信息化時代的到來為人類社會的發(fā)展注入了強勁的動力，也改變了人們傳統(tǒng)的生活方式、思維方式以及學習方式。在這樣一個信息化、數(shù)字化的時代，現(xiàn)代教育的發(fā)展也逐漸向民主化、現(xiàn)代化、多樣化和國際化方向延伸。在當下的教育改革中，教育信息化的程度已經(jīng)成為衡量一個國家教育現(xiàn)代化水平的重要標志。誠如前國務(wù)委員陳至立所說：“現(xiàn)代教育技術(shù)是教育改革和發(fā)展的制高點與突破口，要實現(xiàn)教育的現(xiàn)代化，要實現(xiàn)教育的跨越式發(fā)展，教育信息化是一個關(guān)鍵因素，占據(jù)了這個制高點就可以打開通向教育改革發(fā)展的現(xiàn)代化之門�！币虼�，我們應(yīng)順應(yīng)教育信息化發(fā)展的大趨勢，大力推進信息技術(shù)在教學過程中的普遍應(yīng)用，促進信息技術(shù)與學科課程的整合，逐步實現(xiàn)教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生的互動方式的變革，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，為學生的學習和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學習工具。
（二）以多媒體技術(shù)為主體的教學存在的缺陷和不足
隨著教育信息化進程的不斷推進，“計算機+投影”的多媒體教學形式以其生動性、多樣性、直觀性的技術(shù)優(yōu)勢逐漸取代了傳統(tǒng)的黑板教學。這種方式雖然為課堂教學帶來了諸多新氣象，但也存在著許多不足之處，例如：多媒體與黑板相分離，不方便教師操作；教學內(nèi)容不易記錄；多媒體課件資源相對有限，制作復雜；師生間缺乏互動交流，不利于構(gòu)建以學生為主體的教學模式等。
（三）交互式電子白板廣泛應(yīng)用于教育教學的必然性
“交互式電子白板”作為一種新型高科技電子教學系統(tǒng)，為師生、生生間在課堂教學中進行有效交互提供了有力的技術(shù)保障。教師可以在教學過程中根據(jù)實際的教學問題與學生疑問及時地引入教學資源、充實教學內(nèi)容，從而形成富有獨特個性的教學設(shè)計，運用其專有的存儲、回放功能，還可以幫助學生對知識進行復習。數(shù)形結(jié)合、音像兼?zhèn)涞慕换ナ诫娮影装暹M入現(xiàn)代課堂教學是時代發(fā)展的需求、是科學技術(shù)進步的具體體現(xiàn)、同時也是教育課程改革的必然要求。
二、關(guān)于交互式電子白板的概述
（一）交互式電子白板的發(fā)展歷程
20世紀60年代中期，世界上第一塊電子白板問世，但它并不是應(yīng)用于教學領(lǐng)域，而是滿足人們的日常辦公需求。直到1991年第一臺針對于學校教育教學設(shè)計的電子白板才在加拿大SMARTBoard公司被生產(chǎn)出來。電子白板是由普通的書寫白板發(fā)展演變而來的，此后隨著不斷地嘗試、整合，電子白板的技術(shù)與功能得到了前所未有的拓展，從而出現(xiàn)了交互式電子白板—一種具有人機交互與人際多重交互功能的智能媒體平臺。
（二）我國交互式電子白板的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀
作為一種新型的媒體資源平臺，交互式電子白板代表了現(xiàn)代科技的領(lǐng)先水平。這自然也就決定了其不菲的成本價格。因此，我國交互式電子白板的推廣和使用主要集聚在大中城市和經(jīng)濟比較發(fā)達的地區(qū)。這些地區(qū)率先將電子白板應(yīng)用于課堂教學與學科整合之中，并根據(jù)教學案例的設(shè)計與研究，進一步提升交互式電子白板的技術(shù)性與功能性。
目前，國內(nèi)對于交互式電子白板的研究主要集中在電子白板與中小學課程相結(jié)合和電子白板的技術(shù)提升領(lǐng)域，其中比較有代表性的是丁興富教授主導的“中英合作交互式電子白板實驗研究項目”。他提出了：“交互式電子白板的三種應(yīng)用層次，分別是：等同于已有的傳統(tǒng)課堂的教學功能；交互式白板特有教學功能的應(yīng)用；交互式電子白板交互功能的充分發(fā)揮。”為交互式電子白板的廣泛應(yīng)用提供了科學的指導思想。與此同時，中央電教館也確立了“十一五”期間教育研究重點課題《基于交互白板的混合式學習研究》。
三、交互式電子白板在教學中應(yīng)用的理論基礎(chǔ)
（一）建構(gòu)主義學習理論
建構(gòu)主義學習理論提倡情境化教學，認為在具體的問題解決中，知識的學習不可能是一蹴而就的，而是需要針對具體問題的情境對原有知識進行再加工和再創(chuàng)造。知識不可能以實體的形式存在于個體之外，盡管通過語言賦予了知識一定的外在形式，并且獲得了較為普通的認同，但這并不意味著學習者對這種知識有同樣的理解。真正的理解只能取決于特定情境下的學習活動過程。否則，就不能稱之為理解，而是叫死記硬背，是被動的接收式學習。
與此同時，教學應(yīng)使學習在與現(xiàn)實情境相類似的情境中發(fā)生，以解決學生在現(xiàn)實生活中遇到的問題為目標，為此學習內(nèi)容要選擇真實性任務(wù)，不能對其做過于簡單化的處理，使其遠離現(xiàn)實的問題情境。這種教學過程與現(xiàn)實的問題解決過程相類似，所需要的工具往往隱含于情境當中，教師并不是將提前已準備好的內(nèi)容教給學生，而是在課堂上展示出與現(xiàn)實中專家解決問題相類似的探索過程，提供解決問題的原型，并指導學生的探索。主張，一方面要提供建構(gòu)理解所需的基礎(chǔ)，同時又要留給學生廣闊的建構(gòu)空間，讓他們針對具體情境采用適當?shù)牟呗浴?/p>
交互式電子白板的開放性、多元性和靈活性的資源呈現(xiàn)模式，為教學活動創(chuàng)建現(xiàn)實模型提供了可能。交互式電子白板能夠有力的支持教師個性化、多樣化的教學設(shè)計，使得教師在授課過程中，能夠根據(jù)學生的質(zhì)疑和信息反饋等，有針對性的呈現(xiàn)出類似于現(xiàn)實情況的教學情境，由此開展多種情境下的教育教學活動，從而實現(xiàn)教學者與學習者共同建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)的理想。
（二）認知主義學習理論
認知主義學習理論認為：學習是學習者內(nèi)部心理結(jié)構(gòu)的形成和改組，而不是刺激與反應(yīng)聯(lián)結(jié)的形成或行為習慣的加強或改變。它關(guān)注學習者認知結(jié)構(gòu)的組織和重新組織，通過對學習者認知結(jié)構(gòu)所作的假說來解釋和說明學習過程，強調(diào)學習內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu)與學習者已有的認知結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系與相互作用。其基本觀點有：
1．學習不是機械的、被動的刺激—反應(yīng)過程；學習是個體作用于環(huán)境，而不是環(huán)境引起人的行為。環(huán)境只是提供潛在刺激，至于這些刺激是否受到注意或被加工，則取決于學習者內(nèi)部的認知結(jié)構(gòu)（所謂認知結(jié)構(gòu)，就是指學習者知覺和概括自然、社會和思維的方式。認知結(jié)構(gòu)是以符號表征的形式存在的）。當新的經(jīng)驗改變了學習者原有的認知結(jié)構(gòu)時，學習就發(fā)生了；
2．學習是憑借智力與理解，進行有意義的發(fā)現(xiàn)和認知的過程，決非盲目的嘗試；
3．重視內(nèi)在動機與學習活動本身帶來的內(nèi)在強化的作用。認為外在強化不是學習產(chǎn)生的必要因素，沒有外在強化學習也會發(fā)生。
這種學習理論的突出強調(diào)的是學生智能的培養(yǎng)，重視內(nèi)部心理活動的研究，在教學實踐中，強調(diào)應(yīng)根據(jù)學生已有的心理結(jié)構(gòu)，提供適當?shù)膯栴}情境，在解決問題的過程中掌握一般的原理，以便能把所學知識運用于新問題的解決。[4]
基于交互式電子白板的課堂教學最大的亮點就在于能夠給學生呈現(xiàn)直觀的教學資源，通過聲形并茂的交互演示，為學生營造一種生動、立體、直觀的學習氛圍，并通過標注、勾畫等方式突出教學重點、難點以及細節(jié)特征。這些都將有利于學生思維能力的培養(yǎng)與學生學習積極性的提高。
四、交互式電子白板與小學數(shù)學教學相結(jié)合的應(yīng)用分析
（一）小學數(shù)學的學科特點
1.抽象性
數(shù)學作為自然科學中一門十分基礎(chǔ)的學科，其本身具有極高的抽象性。小學數(shù)學是小學階段最具基礎(chǔ)性的學科之一，它的抽象性不僅體現(xiàn)在數(shù)學概念上，還體現(xiàn)在數(shù)學方法以及大量的符號和公示上。在小學學段，學生的思維發(fā)展正處于由具體的形象思維向抽象的的羅輯思維過渡的時期。心智上的局限往往會成為學生理解抽象數(shù)學問題的障礙，以致對數(shù)學失去興趣和信心。這就要求教師在課程教學的過程中充分利用交互式電子白板將抽象的數(shù)學概念與數(shù)學原理進行更為直觀、具體地呈現(xiàn)，并通過白板的交互功能實現(xiàn)多樣化的師生間的互動交流，從而激發(fā)學生學習的興趣，激勵學生積極主動地進行思維創(chuàng)造，帶動課堂教學效率的提升。
2.邏輯性
數(shù)學學科的學習在很大程度上就是培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。眾所周知，數(shù)學是由定理、概念、公式、符號等按照特定的邏輯規(guī)律而組成的具有嚴密知識系統(tǒng)的科學，具有很強邏輯性和系統(tǒng)性。小學數(shù)學作為數(shù)學教育的起始階段，已經(jīng)形成了較為完善的知識結(jié)構(gòu)體系，各個知識層次之間有著環(huán)環(huán)相扣的內(nèi)在聯(lián)系。假若學生對于已有知識沒有充分理解和掌握，那么會直接影響新知識的習得。因此，教師在常規(guī)教學中應(yīng)注重對于學生學習難點的突破，并通過交互式電子白板的運用幫助學生深入理解知識點間的內(nèi)部聯(lián)系，從而使學生形成完善、系統(tǒng)的知識體系。
3.實用性
數(shù)學同樣是一門實用性很強的科學，它來源于實際生活，與人類的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，同時也廣泛應(yīng)用于人們的實踐活動，為人類的生存發(fā)展提供必要的方法和工具。誠如《義務(wù)教育數(shù)學課程標準》中強調(diào)的一樣：要培養(yǎng)學生的實際應(yīng)用能力，不僅要從已有的生活經(jīng)驗出發(fā)，讓學生親身經(jīng)歷將實際問題抽象成數(shù)學模型的過程，而且要真正理解數(shù)學中的實用性、研究性的理論知識并應(yīng)用到實際生活中，尋找解決問題的'方法。
（二）交互式電子白板的工作原理與主要功能
1.交互式白板的基本工作原理
交互式電子白板主要是由計算機、電子白板、投影儀等硬件構(gòu)成。如圖1所示。
電子白板的工作原理有激光跟蹤原理、電阻感壓原理和紅外原理等幾種類型。
使用激光跟蹤原理的白板上端兩側(cè)各有一激光發(fā)射器，白板啟動后，激光發(fā)射器發(fā)出激光掃射白板表面，特制筆具具有感應(yīng)激光功能，從而反饋筆的位置。
使用電阻感壓原理的觸摸式交互式電子白板相當于一個觸摸屏，這種用于人機交互的輸入設(shè)備是用手指或筆觸及屏幕上所顯示的選項來完成的。其內(nèi)部有兩層干壓膜，當白板表面某一點受到壓力時，兩層膜就會在這點上造成短路，電子白板中的控制器能夠迅速檢測出受壓點的坐標值，并經(jīng)過USB或RS232接口送入計算機，完成整個人機交互過程。
使用紅外觸摸屏工作原理的交互式電子白板其觸摸屏的四周布滿了呈一一對應(yīng)關(guān)系的紅外線接收管和紅外線發(fā)射管，由此形成了一張由紅外線布成的光網(wǎng)，當有物體進入紅外光網(wǎng)阻擋住某處的紅外線發(fā)射接受時，此點的橫豎兩個方向的接受紅外管接收到的紅外線的強弱就會發(fā)生變化，設(shè)備通過了解紅外線的接收情況的變化就能知道何處進行了觸摸。[5]
2.交互式白板的主要功能
交互式電子白板作為一種新興的信息化教學手段，它既繼承了傳統(tǒng)黑板教學的優(yōu)點，又整合了多種信息技術(shù)手段，具有極強的交互性和可操作性。它的出現(xiàn)為課堂教學架設(shè)了一個多方參與的互動交流平臺，調(diào)動了學生的思維創(chuàng)新與多元智能。由此，我們可以分析出交互式電子白板應(yīng)具有以下功能：
交互功能：在課堂教學中，教師利用交互式電子白板這一多功能智能交互平臺，實現(xiàn)人與計算機之間的交互；與此同時，交互式電子白板中豐富多樣的教學資源、靈活多變的教學方式以及生動鮮活的教學內(nèi)容也有助于實現(xiàn)師生之間、生生之間以及教學主體與教學內(nèi)容之間的及時交互。
書寫與編輯的功能：交互式電子白板繼承了黑板的書寫功能，同時又改進了多媒體投影只能進行展示的缺陷。白板上的按鍵能夠有效地代替計算機鍵盤的功能，電磁筆既能替代鼠標進行操作，又可以代替粉筆進行書寫編輯。在課堂教學中，交互式電子白板使以往單一無趣的板書文字與手繪圖形變得繽紛多彩，又將圖片、聲音、視頻等教學資源靈活有效地進行呈現(xiàn)，這將有助于提高學生的學習興趣，讓教學活動更加高效。另外，教師利用白板筆進行的及時圈點、標注以及勾畫也為學生把握重點知識、理解難點內(nèi)容提供了便利。
記錄存儲功能：在傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”式的教學中，課上的教學內(nèi)容、師生互動的智慧結(jié)晶都將隨著黑板的擦拭而消失無蹤，即使進行了及時的記錄，也不能完整地反映出課堂教學的整個思維過程。而交互式電子白板強大的存儲功能很好地解決了這一問題，它能夠?qū)⒊霈F(xiàn)在白板上的任何內(nèi)容都存儲至硬盤或移動存儲設(shè)備，供師生之間共享，也可以將內(nèi)容利用網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送給學生，方便學生課后學習或作為復習材料。
連接功能：通過交互式電子白板可以實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)相連接，從而拓展教學資源的獲取渠道，實現(xiàn)資源共享。
特殊功能：聚光燈功能、屏幕漸顯功能、放大鏡功能、回放和導出功能等。
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