基于交互式电子白板的小学数学教学设计分析和优化

（一）小学数学课程分析

1.小学数学课程标准分析

《义务教育数学课程标准（2011年版）》是教师进行数学教学设计与教学活动的标准和依据；它将九年义务教育进行了三个学段的划分，即第一学段（1—3年级），又称为“小学低段”；第二学段（4—6年级），又称为“小学高段”；第三学段（7—9年级）。第一学段和第二学段属于小学6年义务教育。《义务教育数学课程标准（2011年版）》的基本理念是“人人都能够获得良好数学教育，不同的人在数学方面能够得到不同的发展”。该理念将小学阶段数学课程具有的发展性、普及性以及基础性很好地展现出来。同时，在学生学习数学和解决问题当中，现代信息技术是一个重要的工具。

教师、学生都应该坚持数学课程和现代信息科技之间的有效融合，从而致力于推动传统教学模式、学习模式的转变。这不仅仅是时代的发展需要，同时也是社会进步的需要。在数学课程内容上，《义务教育数学课程标准（2011年版）》将小学数学知识划分为四个版块———“数与代数”“图形与几何”“统计与概率”“综合与实践”，这些内容都是有意义的、现实的，同时具有挑战性的。在数学课程学习方面，学习者不仅需要认真听取课程，还需要注重自我实践、动手操作、主动参与。在数学课堂当中，学习者需要主动学习，并有所收获。数学教学活动需要积极引导学生主动思考，鼓励创造性思维，在对基础知识理解和掌握之上，充分运用数学思维对实际问题进行解决思考，进而提升学生实践能力、创新精神，从而推动人的终身成长和发展。

2.小学数学基本特征

作为基础性课程，小学阶段的数学将会成为学生未来生活、工作、学习的重要基础。通常小学数学主要有以下三个特征。

（1）抽象性

抽象化的形式化材料，这是小学数学具有的特点，也是学科主要内容。通常表现在以下两个方面：一是在数学当中主要是概念教学，如面积、周长等；二是在数学方法上，如借助圆的面积推导过程，从而更好地体现出数学中所运用的转化和极限数学思想。针对类似抽象教学方面，教学过程中更加关注的是直观形象，更多地表现出的是和学生实际生活较为接近相关的教学资源，进而实现从直观向抽象方面的过度。在这个过程中，教师就可以充分利用交互式电子白板来起到辅助作用，进而实现教学内容从抽象向具体化转变，由此可以刺激学生的学习兴趣，提高教学质量。

（2）逻辑性

从《义务教育数学课程标准（2011年版）》当中可以看到，数学课程方面十分注重数据的分析观念，以及提升数学推理能力。所以，整个数学学习过程事实上是抽象思维过程。其中，逻辑思维能力是小学数学学习当中的重要任务之一。当前，数学学科依然具有较为完整的体系，知识紧密性较强。在教学过程中，教师应当注重知识之间的联系，从而更好地激发学生兴趣，使得学生的已有经验能够内化为新知识。

（3）应用性

当前随着社会发展，数学在各个方面的应用频率开始增加。《义务教育数学课程标准（2011年版）》中就强调了对学生应用意识的培养。这里的应用意识包括以下两个层面：第一，借助所学知识对现实的现象进行解释；第二，将现实当中的数量、图像等抽象为数学问题，进而加以解决处理。

从小学数学课程的综合与实践方面来看，最终的目标不仅仅是学生掌握数学知识，更是在于培养其运用知识和解决现实问题的能力。提升学生知识运用能力的最好载体是综合实践活动。综合实践活动的开展，有助于学生经验积累，进而提升学生借助数学来解决现实问题的水平。

3.小学生学习数学基本特征

（1）思维发展由直观向抽象过渡

随着年龄的增长，小学生的思维方式将会向抽象思维发展，不过依然存在一定的具体性。从直观向抽象过渡过程中，思维显然和关键年龄相关，通常是小学四年级。所以，在教学环节中，教师应当充分重视学生认知发展情况。例如，对于低年级的小学生来说，要注意他们的直观感知，以交互式电子白板作为辅助，多用实物展示。对于高年级的小学生，抽象思维已得到发展，可以多通过交互式电子白板展示，减少实物展示，进而培养学生的抽象思维能力。

（2）对于学习内容的关注度存在差别

通常小学生当中，低年级学生往往更容易被新奇好玩的事物所吸引，而高年级的学生则更加对有用的数学知识感兴趣，从而关注对现实问题的解决方面。一般小学高年级学生自我发展意识提升，针对挑战性学习任务更感兴趣。教学过程中，教师需要从不同的教学对象出发，从而采取合适的教学资源，并且进行多样化教学形式，充分借助信息技术，吸引学生兴趣，提升学生的参与性，提高课堂效率。

（3）更加需要足够的思维空间

在数学学习过程形式方面，存在着各种形式，如观察、模仿、思考、合作、交流等，所以教师应当给学生准备足够的思维空间。

（二）交互式电子白板在小学数学教学中的功能研究

1.信息展示功能

作为一种新型的“黑板”，交互式电子白板能够对各种数字化教学资源进行呈现。如文字资源、图片资源、视频资源、音频资源、图形资源等，进而给学生带来丰富的教学内容。在展示功能方面主要表现在以下三个方面：第一，能够给学生提供和教学内容相关的视频、图片等，使得教学内容摆脱枯燥，更加直观，增加学生兴趣；第二，能够更好地帮助学生对抽象化知识进行理解，如立体图形面积、体积学习方面，能够构建直观图形，使得学生可以更好地掌握和理解；第三，教学展示环节，能够针对教师强调的内容进行直接批注，还能够对对象进行旋转、拖动等。另外，能够借助小工具，如截图、放大镜等，从而更好地吸引学生视线，增加学生对重点知识的学习能力。整体而言，交互式电子白板实现了对黑板书写、多媒体显示及交互功能的综合，使得自身具有了强大的优势，进而帮助教师在课堂当中更好地利用各种教学资源，使课堂教学更为生动。

2.课堂交互功能

交互功能是交互式电子白板具有的强大功能，目前交互式电子白板是师生之间、学生之间进行交互的重要媒介。随着长期运用，教师将会把交互式电子白板视为重要教学要素融合教学方法的平台，进而让师生的新旧知识能够通过该平台实现交互，从而帮助学生更好地学习。从进入到课堂之时，交互式电子白板就被认为是技术、资源整合平台，在交互活动方面发挥了重要作用。王陆认为，教师、学生、交互发生时间、教育媒体是信息技术环境当中教学互动的四个重要传播因素。他还认为，教学活动必然需要建立在一定的媒体之上，然后学生利用媒介实现知识内容的互动，由此提升学生之间的讨论互动，从而为有效学习创造条件。陈丽指出，教学互动层次塔，也是建立在媒体上的，其中交互式电子白板是非常重要的媒体。另外，有学者分析和研究指出，在使用交互式电子白板教学两年之后，学生的学习成绩均有了显著的提升。这就如同佩吉（Peggy）所言，随着交互式电子白板的运用，我们能够利用不同方式针对特定主体或内容开展新的教学方式。因此，借助交互式电子白板进行合作学习，同时还能够利用网络、视频、音频等对教学进行辅助。一方面，交互式电子白板对交互功能进行了继承；另一方面，又使课堂教学活动得到了丰富。白板软件带来了较为多样的课堂活动类型，如趣味分类、选词填空、超级分类、知识配对等，在每一个类型之下，软件又分别提供了各种视觉模板。对此，教师可以根据需要，寻找合适的模型然后导入模板，之后对其中元素进行定义，这样就能够将其应用在课件当中。例如，在教学练习过程中，教师可以通过分类，在课堂中使学生能够上台进行操作，这样既能够提升趣味性，又能使学生加深对知识的理解。基于交互式电子白板之下，不同学科教师可以基于不同课堂活动类型要求，进行课堂活动的设置，这样可以增加学生和交互式电子白板、教学内容的互动，既能提升学生参与积极性、主动性，又能增加课堂交流。另外，教师还可以利用交互式电子白板的小工具，如计时器、放大镜等，在授课过程中，促进师生之间、学生之间、人机之间的交互行为，进而提升教学质量。

3.资源管理功能

第一，内置的自身资源。内置自身资源包括以下两种：一是直接教学资源，如题库、课程视频等；二是动态生产性资源，如利用白板软件工具所产生和保存的图形、几何、屏幕录制等。其中，题库、课程视频等属于直接教学资源。在题库方面，教师能够在课堂中直接对本科本年级的练习题进行调出。在课程视频方面，通常囊括了各个年级的课程小视频，以“圆的面积”教学过程中为例，教师可以从资源库中将课程小视频调出，供学生观看和学习。另外，交互式电子白板还具有动态生产性资源，能够更好地支持教师的运用。孙洪涛认为，随着教学产生的资源就是动态生产性资源，来源是因为课堂交互所形成。随着资源生产，可以逐步成为教学活动增长点。以“圆柱的表面积”的教学为例，若教师在课前并没有准备圆柱模型，那么就需要通过几何工具进行直接呈现模型，然后采用填充、旋转等操作，给学生以直观体验。再以巩固练习阶段为例，教师如果认为学生的作业拥有代表性，那么就能通过授课助手直接将学生的作业进行拍照上传，进而插入课件当中，然后针对图片进行批注、添加辅助线及放大镜强调等，这样就能够和更的多学生进行分享。这里的学生学习成果将会成为动态生产性资源。传统教学环境通常不重视动态生产性资源，但是交互式电子白板则能够更有效地支持和运用这一资源，进而为教师提供了从学生角度来发展和引领课堂教学的机会。

第二，整合的外部资源。整合的外部资源是指教师利用备课的机会从白板软件内录入一些不同类型的资源，如音频、图片、文件等内容。插入之后，教师还能够对其进行修改与编辑等操作，满足教学的实际需求。因此，交互式电子白板具有较强的系统兼容性，它能够促进各种资源的共享和整合，从而使教学实践过程更为丰富、生动和贴近实际。

（三）基于交互式电子白板的教学设计原则

1.以学生为主体

随着科学技术的升级应用，主体性教育的本质要求愈加重要。当代的教育活动必须建立以学生为主体的全面发展理念和价值导向，在实际教育活动中不断强化学生主动参与和自主学习能力培养。学生应当积极参与学校组织的系列教学活动，进而保证其在知识能力和情感方面实现质的提升。同时，在教学设计中必须增加协作学习和自主学习的项目，充分利用交互式电子白板的功能体验，以突出学生在课程学习中的主体地位。

2.合理运用交互式电子白板的技术性

交互式电子白板是基于当下互联网科技发展下的一种先进教学工具，它拥有良好的交互应用体验功能。它主要依靠在教学活动中插入音频、视频、图片等可视化资源提升课堂教学氛围的生动趣味性。在交互式电子白板的教学实践开展中尤其要注重交互式电子白板的功能应用开发，提升学生参与课堂互动的积极性，培养学生自主操作水平。另外，还需要特别注重交互式电子白板教学中有关生成性的学习内容，从而达到更多频次的交互机会。

3.强调学生发展的多样性

我国教育的理论核心思想是实现人的全面发展。作为教学实践的主体，学生具有强大的发展潜力，同时他们还具有发展特征。也正是由于学生是发展的人，因此在教育过程中必须充分考虑其发展的本质特征进行有目的性的施教，循序渐进，持续完善，并根据学生的差异特征进行分阶段教育。对于学生教育的原则主要有因材施教、避短扬长等，保证教学课程的深度和层级与其处的认知水平保持基本一致。与此同时，教师还应当考虑学生个体之间存在的差异特征，具备发展性策略加以论证，倡导对学生实施形成性评价，促进每个学生个体的整体素质上升。交互式电子白板教学设计过程中要严格遵循教学设计的一般原则，主要包括程序性原则、系统性原则、可行性原则和反馈性原则。

（四）基于交互式电子白板的小学数学教学设计流程

要想得到一个好的教学设计，必须对教学中大的纲要和具体细节做到了然于胸，通过“排兵布阵”的方式来拟定一个完整的教学流程图，通过对课的全局安排使整堂中知识的传授做到井然有序。因此，笔者根据教学系统设计的一般理论，通过教学实践应用总结出了基于交互式电子白板的小学数学设计流程，大致可分为四个方面——分析、设计、实施和评价，不同阶段具有特定的有序特征。

1.前端分析阶段

（1）教学内容研究

教学内容即是学习者最重要的学习目标和对象，它是教师及学习者开展相关教学活动的主要依据。依据《义务教育数学课程标准（2011年版）》中的数学课程内容安排，各种版本的教材都包括以下四个版块的内容。在本研究中，主要是从北师大版教材的基本内容角度来分析。(www.xing528.com)

第一，“数与代数”主要包括数的认识、数的运算、常见的量、式与方程及正反比例。数与代数作为一种抽象的语言符号，与生活实际和其他学科密切相联系。而交互式电子白板可以将这些抽象的语言符号形象直观地展现出来，化静为动、变字为图，使学生在形象且生动的教学环境中认识并了解数的含义。

第二，“图形与几何”主要包括图形的认识、测量、图形的运动以及图形与位置。图形与几何需要学生具备一定的空间感和想象力。由于小学生的年龄较小，能力有限，不易理解和掌握。然而，通过交互式电子白板的运用，可以使学生在对图形的互动操作下，有效地将图形的特点展现出来，让教学效果更为显著。

第三，“概率与统计”主要包括数据统计活动初步、简单数据统计过程及随机现象发生的可能性。根据《义务教育数学课程标准（2011年版）》中的要求，小学低段学生在教师的引导下，能够采集简单数据，并对其进行分类。小学高段学生除了简单的数据收集、数据整理、数据分析外，还能通过分数来表示可能性的大小。因此，这部分内容对高年级学生而言，非常抽象，很难理解。在这部分教学中，常见的数学表达方式有情景式的创设、数据规范的呈现、定向的活动要求及多样的练习方式等。交互式电子白板则能够很好地将这些形式展现出来。例如，在“用分数表示可能性的大小”的教学中，某教师借助交互式电子白板的课件，让学生在课堂上与交互式电子白板产生交互摸球活动，从而能正确认识用分数表示可能性的大小。

第四，“综合与实践”，在每册教材中，这部分内容出现较为分散，根据《义务教育数学课程标准（2011年版）》的要求，每学期安排一次，有些部分是课内完成，大部分需要课内外结合。这部分内容需要教师运用交互式电子白板的特有功能，将所收集、整理的知识，形象、生动地展现给学生，在过程中抓住关键点，找准融合的切入点。

综上所述，我们运用哪种信息技术手段，需要根据各教学内容的特征来确定。而且在教学实践中，由于教师和学者个体差异的存在，对教学内容也会产生不同的认知。在基于交互式电子白板的教学活动中，该内容主要以多媒体的形式呈现，呈现方式在设计阶段必须充分考虑到教师特征、学习者特征，以及有关教学媒体的特点等相关要素。

（2）学生分析

学生作为学习过程的主体参与者，任何有关教学设计的内容必须充分考虑学生特征而建立。因此，对学生的分析过程显得十分重要。通常而言，对学生的分析大致可以从学生的起点能力、学习风格、学习动机和学习自我效能感等方面入手。

（3）明确教学目标

它是对学习者参加教学活动中所表现出来的可见行为的概括和总称。教学目标通常是预先设定的，并经过教学过程能够实现并且可以进行测量的学习结果或标准。教学目标在教学活动开展、策略的应用及教学活动评价等具有重要作用。教学目标在设定之初必须综合考虑学习者特征、教学内容和社会需求等基础性要素，一旦教学目标被确定，其要实现的标准也随即被设定。它成为教学评价的导航目标，并成为检验学习效果的重要参考。

2.设计融合阶段

设计融合阶段的主要内容是基于前端分析的条件下，以及建构主义学习理论的引导下，依据交互式电子白板的不同功能体验，最终所建立起的以学习者为主体的教学方案总称，其中包括内容有学习环境设计、教学过程设计及相应的评价行为等。该阶段的研究内容是基于交互式电子白板的教学设计的关键要素，依靠科学的设计确保下步教学实践的有效实施。

首先，是学习环境设计。学习环境即为学生在学习时所处的内外部环境总称，通常由物理环境和社会环境组成。构建良好的学习环境有利于学生知识脉络的梳理和知识框架的形成。运用交互式电子白板的强大功能，构建学习环境，为学生提供广阔的学习资料。同时，基于对学生学习活动的配合和支持，教师应依据学习者的差异性来选择合适的资源，教师还需要发挥引导作用正确引导学生学习行为。

其次，是教学过程设计。作为教学方案中的主要组成内容，教学过程设计的主要要素包括情境创设、学习新知、巩固练习，以及课堂小结等步骤。第一个环节是情境创设环节。在本环节，通过交互式电子白板把音频及其他可视化的教学素材呈现出来，在情景中，营造求知氛围和学习氛围，带动学生的探究兴趣，激发学生的求知欲。第二个环节是学习新知环节。本环节，交互式电子白板可以把二维的知识立体化，通过逐步推进的方式，推进学生的思维认知，从而找寻出规律，发现新的知识点。第三个环节是巩固练习环节。本环节中，通过举例模仿的方式，让学生到交互式电子白板上来演示，再由其他同学评判，展示所学新知的应用，激发学生的思维能力和学习兴趣。第四个环节是课堂小结环节。本环节可以通过回溯功能，让重点知识逐步回放，起到课堂总结和示范的功能。

总之，在该教学过程中对交互式电子白板的使用要做到科学性和适宜性，进而保障其发挥最佳的教学效果。在具体应用期间必须考虑到以下两个方面的内容：一是学科和技术的融合性评价，即在教学过程中，教师必须合理地应用交互式电子白板功能，提前进行预设，在怎样的场合选择怎样的功能，都必须准确把握。极力避免忽略主体需要的本质要求，从而引发对交互式电子白板的过度滥用。二是交互式电子白板在丰富课堂授课形式的同时也要注重和现代化其他门类新媒体结合应用，从而实现更加实用高效的教学效果。在教学设计期间需要注重针对使用主体做出科学划分，基于教学实际目标来确定使用对象，设计合理的操作程序，并在具体使用的过程当中按照实际需要做出有针对性的调整与优化。

最后，是学习评价设计。在实践当中，针对交互式电子白板教学做出的评价是面向整体学习过程的，其中涉及的学习资料及其他数据信息，可以据此来调整学生的学习状态，而且教师还可以及时关注与了解学生动态。在具体学习评价过程当中，这种交互式电子白板教学应当具备诊断、反馈和激励等一些基本功能性体验。

3.实施阶段

实施阶段属于教学设计的另一重要部分，在此，教师需要通过设计好的教学方案开展系统性的教学活动，通过对在教学过程中学生的行为表现来判别学习目标是否达到，教学预期是否如期实现等。

4.评价阶段

有关“教学评价”的定义，国内学者和国外专家对此存在不同的观点。在笔者看来，王汉澜教授所做出的定义准确性更高，同时也更具合理性。他认为，教学评价活动是以既定目标为参照，针对教学过程以及结果做出的一种判断，可以在提升教学质量方面发挥出重要作用。评价活动的本质在于对教学活动结果的一种测量和分析。通过教学质量的评价活动能够达到改善教学活动，提升教学质量的效果。教学效果评价的方法主要有诊断性评价、结果性评价、形成性评价，保证从多维度去观察和评价学生的学习情况，并且教师还应注重自己的教学反思，发现不足及时修正和完善。评价过程遵循的基本原则有科学、准确、客观、全面，最终达到促进教学质量的目的。

（五）基于交互式电子白板的小学数学教学设计案例分析

1.将视频导入，提升展示效果

以下以“面积的含义”为例进行简要分析，教学片段如下：

师：在今天的学习课程中，老师特意邀请了一位大家熟悉而又神秘的嘉宾，请看他是谁？（展现阿凡提的图片）

师：阿凡提今天给我们出了一个有趣而生动的数学故事，大家快来一起观看吧。

教师连续播放一段有关阿凡提和数学题的图片，并录有阿凡提的配音解说：

“太阳正在中午的时候，巴依门口大树下成为穷人乘凉的好去处。我花了一袋金币买下了这块树荫，让穷人到下面去避暑。到了下午后，树荫跑到了巴依的门口和院子里，他必须想办法再把树荫买回来。嘿嘿，我脑袋一转，收取了巴依两袋金币作为交换。你们猜猜我的理由是什么？”

师：谁愿意来猜？请举手！

生1：我认为是下午的树荫要大于中午的，因此巴依必须花两倍价钱买回来。

随后教师播放该题的视频答案并解释。

师：在生活当中可以看到，树荫投影在地面之上的面积大小就是树荫面积，如果树荫变大，那么面积也会随之而变大。

该教师在课堂导入的时候采用了十分生动有趣的故事情节。它抛弃了传统而枯燥的文字性叙述，取而代之的是一些图片和视频解说。在授课期间，教师还特意录了一些动画声音，使整个授课过程富有生动性和新鲜感，学生可以有效集中注意力，提升学习兴趣。接着，教师借助视频形式展示“阿凡提”做出的解答，在视频导入时间、情节和方式等方面都做到了恰如其分。同时，也没有单刀直入地说出答案，而是借“阿凡提”之口顺理成章地引出本节课的答案，使“阿凡提”在无形中也参与了与学生的互动。整个课程气氛充满趣味性和情节性。

2.利用多种小工具，提升交互课堂吸引力

以下以“解比例”为例进行说明，教学片段如下：

师：刚才已经为同学们讲解比例的应用与解题，下面请各位同学在练习本上对下题进行练习和解答，小A同学在交互式电子白板上进行解题。时间为一分钟。

（调用倒计时牌）

教师对小A同学的解题方法进行点评和解答，中间调用了放大镜工具。

师：部分同学是通过上述步骤完成的题目，大家一起研究一下。

一方面，教师在授课中设计应用到了交互式电子白板的小工具，尤其是对倒计时工具的应用，使整个授课时间控制十分精确；另一方面，通过对放大镜工具的使用，不仅实现了对重点内容的强调效果，同时也能够起到聚光效应，将学生的注意力吸引过来。针对不同的解题方式可以直接调用相应的授课助手工具，在课堂巡查时，教师可以将部分学生作业进行拍照并在交互式电子白板上进行展示，从而有效地实现课堂生成性资源，十分有利于教学任务的开展。