数智技术赋能初中几何美育教学的实践研究  

作  者:

作者简介:
胡志奎(1976-),男,浙江衢州人,浙江师范大学教育学院(浙江 金华 321004),金华市外国语实验学校(浙江 金华 321015),中学高级教师,研究方向:数学教育;张旭丹,浙江师范大学教育学院(浙江 金华 321004),金华市外国语实验学校(浙江 金华 321015).

原文出处:
中学教研(数学)

内容提要:

随着数字化和人工智能技术的迅猛发展,教育数智时代已然开启,数智技术也为几何美育教学提供了全新的实践路径.文章以“圆”的教学为例,探讨如何构建“内容—目标—技术”的教学设计框架,通过分析教学内容、制定美育目标、匹配适宜工具推进几何美育的实现.


期刊代号:G352
分类名称:初中数学教与学
复印期号:2026 年 02 期

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  几何学对简洁、对称、秩序与和谐的永恒追求.使美成为几何的天然属性,蕴含了丰富的美育价值.《义务教育数学课程标准(2022年版)》明确提出要关注数学的文化价值与审美价值[1],而几何作为数学中最具直观性与艺术性的领域,自然成为落实学科美育的重要载体.因此,几何教学不仅要关注学生空间观念与推理能力的发展,更承载着独特的审美教育功能,引导学生在探索图形与空间的过程中发现几何美、理解方法美、主动创造美,实现几何课程“真、善、美”的育人统一.

  随着数字化和人工智能技术(以下简称“数智技术”)的迅猛发展,教育领域也迎来了前所未有的变革,教育数智时代已然开启,数智技术也为几何美育教学提供了全新的实践路径.通过数智技术,学生可以直观感受几何之美,在探究活动中体悟方法之美,在人机互动中获得个性化的学习体验.这种融合技术与美育的教学方式,既能提升学习效果,又能培养审美素养,是实现几何教育现代化的必由之路.

  一、技术赋能几何美育的路径

  在数智技术赋能几何美育的实践中,教师需要构建“内容—目标—技术”三位一体的教学设计框架:既要深度挖掘几何知识蕴含的美学价值,又要创新运用数智技术,真正实现“以美启智、以美育人”的教学目标.

  (一)分析教学内容,识别审美元素

  蕴含数学美的知识与反映数学家思维、彰显数学本质的数学大概念在一定程度上具有相通之处,数学大概念可作为找寻数学美的典型参考[2].因此,教师首先可以梳理本章的基础概念.例如,“圆”的概念充分蕴含了数学的简洁美,不论是古人的“一中同长”,还是现代的“平面上到定点的距离等于定长的所有点的集合”,都是对圆的精确而简洁的表述.然后教师可以深入挖掘数学中的美学元素(如数学公式的简洁美、几何图形的对称美、数学推理的逻辑美等)[3].例如,圆具有无数条对称轴,旋转任意角度都能与自身重合,这种完美的对称性不仅赋予圆独特的美学特质,更为其性质研究提供了重要工具.垂径定理、切线长定理等几何结论都是通过“对称性”推导而来的.最后,教师还可充分利用几何图形在科学、人文艺术领域展现出的普适价值.例如,圆在艺术创造、空间设计中的应用,圆心角、圆周角定理在足球射门、影院观影舒适区的应用等.在几何美育教学中,教师应当注重知识的内在联系与外在表现:既要突出定义、公式的简洁性,又要构建数学内外的关联网络;既要挖掘图形本身的美学特质,又要创设具体的应用情境.通过这样系统化的审美元素整合,使数学美育从感性认知升华为理性探索.

  (二)结合认知规律,制定美育目标

  挖掘美育知识内容之后,教师还需要依据学生审美心理发展的认知规律,构建“感知、体验、理解、创造”的四维目标体系.在感知层面,主要通过多样的视觉呈现、实物观察等,丰富学生的审美感知,达到感性认知的水平;在体验层面,学生通过实际操作、互动探究等,在亲身参与中体会数学的内在美,达到初步理解的认知程度;在理解层面,要求学生能够透过现象把握本质,领悟数学概念和定理背后的美学价值,达到深度理解的思维水平;在创造层面,则要鼓励学生运用数学美进行个性化表达和问题解决,达到迁移应用的认知高度.以“圆”的教学为例,可设置如下四维目标:一是通过大量实例,感知圆的图形之美和生活中圆的应用之美;二是亲历圆的产生过程,体验圆的定义的简洁之美;三是探究点与圆的位置关系,理解数形结合的思维方法之美;四是融合跨学科知识,能够利用圆之美进行个性化创造.

  (三)匹配技术工具.推进美育信息化

  几何美育信息化的实践,关键在于基于知识内容的特点,选择合适的数智技术工具,从而实现既定的美育目标.具体而言,对于基础性的感知目标,可以借助视频、动画、音乐、图片等多媒体,激发学生的学习兴趣,培养其审美意识,此外也可以借助VR创设沉浸式审美环境;对于承上启下的体验目标,可以借助几何画板、GeoGebra等动态几何软件,让学生亲身参与数学美的发现过程;对于核心性的理解目标,可以借助生成式人工智能,在人机交互中加深知识理解,实现差异化教学;对于高阶性的创造目标,可以借助计算机绘图软件、3D打印技术等为学生运用数学美进行个性化创造提供技术支持.例如,本节课的引入可以选用视频展现自然界中的圆之美,以图片展示艺术作品之美,丰富美的呈现方式;圆的概念教学和点与圆的位置关系探究,可以选用几何画板、GeoGebra软件或生成式人工智能编制小程序,增加互动性,加深数学理解;在提交拓展性作业时,可以选用个性化学习平台.

  二、技术赋能几何美育的实践

  下面以浙教版《义务教育教科书·数学》九年级上册“3.1圆”的教学为例,具体阐释如何设计教学过程,将合适的数智技术工具融入教学活动,从而达成美育目标.

  (一)直观感知生活之美

  问题1 观看视频(略),说说这些自然现象、艺术作品,它们有什么共同特征?为什么自然界和艺术家都如此偏爱圆呢?

  问题2 在日常生活中,给我们以圆的形象的例子还有吗?

  追问1 为什么车轮要做成圆形的,其他形状不可以吗?

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