小学数学教学中交互式电子白板的有效运用分析
一、研究背景
（一）在信息化时代的背景下，现代教育的发展趋势
信息化时代的到来为人类社会的发展注入了强劲的动力，也改变了人们传统的生活方式、思维方式以及学习方式。在这样一个信息化、数字化的时代，现代教育的发展也逐渐向民主化、现代化、多样化和国际化方向延伸。在当下的教育改革中，教育信息化的程度已经成为衡量一个国家教育现代化水平的重要标志。诚如前国务委员陈至立所说：“现代教育技术是教育改革和发展的制高点与突破口，要实现教育的现代化，要实现教育的跨越式发展，教育信息化是一个关键因素，占据了这个制高点就可以打开通向教育改革发展的现代化之门。”因此，我们应顺应教育信息化发展的大趋势，大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生的互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。
（二）以多媒体技术为主体的教学存在的缺陷和不足
随着教育信息化进程的不断推进，“计算机+投影”的多媒体教学形式以其生动性、多样性、直观性的技术优势逐渐取代了传统的黑板教学。这种方式虽然为课堂教学带来了诸多新气象，但也存在着许多不足之处，例如：多媒体与黑板相分离，不方便教师操作；教学内容不易记录；多媒体课件资源相对有限，制作复杂；师生间缺乏互动交流，不利于构建以学生为主体的教学模式等。
（三）交互式电子白板广泛应用于教育教学的必然性
“交互式电子白板”作为一种新型高科技电子教学系统，为师生、生生间在课堂教学中进行有效交互提供了有力的技术保障。教师可以在教学过程中根据实际的教学问题与学生疑问及时地引入教学资源、充实教学内容，从而形成富有独特个性的教学设计，运用其专有的存储、回放功能，还可以帮助学生对知识进行复习。数形结合、音像兼备的交互式电子白板进入现代课堂教学是时代发展的需求、是科学技术进步的具体体现、同时也是教育课程改革的必然要求。
二、关于交互式电子白板的概述
（一）交互式电子白板的发展历程
20世纪60年代中期，世界上第一块电子白板问世，但它并不是应用于教学领域，而是满足人们的日常办公需求。直到1991年第一台针对于学校教育教学设计的电子白板才在加拿大SMARTBoard公司被生产出来。电子白板是由普通的书写白板发展演变而来的，此后随着不断地尝试、整合，电子白板的技术与功能得到了前所未有的拓展，从而出现了交互式电子白板—一种具有人机交互与人际多重交互功能的智能媒体平台。
（二）我国交互式电子白板的应用与研究现状
作为一种新型的媒体资源平台，交互式电子白板代表了现代科技的领先水平。这自然也就决定了其不菲的成本价格。因此，我国交互式电子白板的推广和使用主要集聚在大中城市和经济比较发达的地区。这些地区率先将电子白板应用于课堂教学与学科整合之中，并根据教学案例的设计与研究，进一步提升交互式电子白板的技术性与功能性。
目前，国内对于交互式电子白板的研究主要集中在电子白板与中小学课程相结合和电子白板的技术提升领域，其中比较有代表性的是丁兴富教授主导的“中英合作交互式电子白板实验研究项目”。他提出了：“交互式电子白板的三种应用层次，分别是：等同于已有的传统课堂的教学功能；交互式白板特有教学功能的应用；交互式电子白板交互功能的充分发挥。”为交互式电子白板的广泛应用提供了科学的指导思想。与此同时，中央电教馆也确立了“十一五”期间教育研究重点课题《基于交互白板的混合式学习研究》。
三、交互式电子白板在教学中应用的理论基础
（一）建构主义学习理论
建构主义学习理论提倡情境化教学，认为在具体的问题解决中，知识的学习不可能是一蹴而就的，而是需要针对具体问题的情境对原有知识进行再加工和再创造。知识不可能以实体的形式存在于个体之外，尽管通过语言赋予了知识一定的外在形式，并且获得了较为普通的认同，但这并不意味着学习者对这种知识有同样的理解。真正的理解只能取决于特定情境下的学习活动过程。否则，就不能称之为理解，而是叫死记硬背，是被动的接收式学习。
与此同时，教学应使学习在与现实情境相类似的情境中发生，以解决学生在现实生活中遇到的问题为目标，为此学习内容要选择真实性任务，不能对其做过于简单化的处理，使其远离现实的问题情境。这种教学过程与现实的问题解决过程相类似，所需要的工具往往隐含于情境当中，教师并不是将提前已准备好的内容教给学生，而是在课堂上展示出与现实中专家解决问题相类似的探索过程，提供解决问题的原型，并指导学生的探索。主张，一方面要提供建构理解所需的基础，同时又要留给学生广阔的建构空间，让他们针对具体情境采用适当的策略。
交互式电子白板的开放性、多元性和灵活性的资源呈现模式，为教学活动创建现实模型提供了可能。交互式电子白板能够有力的支持教师个性化、多样化的教学设计，使得教师在授课过程中，能够根据学生的质疑和信息反馈等，有针对性的呈现出类似于现实情况的教学情境，由此开展多种情境下的教育教学活动，从而实现教学者与学习者共同建构知识结构的理想。
（二）认知主义学习理论
认知主义学习理论认为：学习是学习者内部心理结构的形成和改组，而不是刺激与反应联结的形成或行为习惯的加强或改变。它关注学习者认知结构的组织和重新组织，通过对学习者认知结构所作的假说来解释和说明学习过程，强调学习内容的逻辑结构与学习者已有的认知结构之间的联系与相互作用。其基本观点有：
1．学习不是机械的、被动的刺激—反应过程；学习是个体作用于环境，而不是环境引起人的行为。环境只是提供潜在刺激，至于这些刺激是否受到注意或被加工，则取决于学习者内部的认知结构（所谓认知结构，就是指学习者知觉和概括自然、社会和思维的方式。认知结构是以符号表征的形式存在的）。当新的经验改变了学习者原有的认知结构时，学习就发生了；
2．学习是凭借智力与理解，进行有意义的发现和认知的过程，决非盲目的尝试；
3．重视内在动机与学习活动本身带来的内在强化的作用。认为外在强化不是学习产生的必要因素，没有外在强化学习也会发生。
这种学习理论的突出强调的是学生智能的培养，重视内部心理活动的研究，在教学实践中，强调应根据学生已有的心理结构，提供适当的问题情境，在解决问题的过程中掌握一般的原理，以便能把所学知识运用于新问题的解决。[4]
基于交互式电子白板的课堂教学最大的亮点就在于能够给学生呈现直观的教学资源，通过声形并茂的交互演示，为学生营造一种生动、立体、直观的学习氛围，并通过标注、勾画等方式突出教学重点、难点以及细节特征。这些都将有利于学生思维能力的培养与学生学习积极性的提高。
四、交互式电子白板与小学数学教学相结合的应用分析
（一）小学数学的学科特点
1.抽象性
数学作为自然科学中一门十分基础的学科，其本身具有极高的抽象性。小学数学是小学阶段最具基础性的学科之一，它的抽象性不仅体现在数学概念上，还体现在数学方法以及大量的符号和公示上。在小学学段，学生的思维发展正处于由具体的形象思维向抽象的的罗辑思维过渡的时期。心智上的局限往往会成为学生理解抽象数学问题的障碍，以致对数学失去兴趣和信心。这就要求教师在课程教学的过程中充分利用交互式电子白板将抽象的数学概念与数学原理进行更为直观、具体地呈现，并通过白板的交互功能实现多样化的师生间的互动交流，从而激发学生学习的兴趣，激励学生积极主动地进行思维创造，带动课堂教学效率的提升。
2.逻辑性
数学学科的学习在很大程度上就是培养学生的逻辑思维能力。众所周知，数学是由定理、概念、公式、符号等按照特定的逻辑规律而组成的具有严密知识系统的科学，具有很强逻辑性和系统性。小学数学作为数学教育的起始阶段，已经形成了较为完善的知识结构体系，各个知识层次之间有着环环相扣的内在联系。假若学生对于已有知识没有充分理解和掌握，那么会直接影响新知识的习得。因此，教师在常规教学中应注重对于学生学习难点的突破，并通过交互式电子白板的运用帮助学生深入理解知识点间的内部联系，从而使学生形成完善、系统的知识体系。
3.实用性
数学同样是一门实用性很强的科学，它来源于实际生活，与人类的生产、生活息息相关，同时也广泛应用于人们的实践活动，为人类的生存发展提供必要的方法和工具。诚如《义务教育数学课程标准》中强调的一样：要培养学生的实际应用能力，不仅要从已有的生活经验出发，让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型的过程，而且要真正理解数学中的实用性、研究性的理论知识并应用到实际生活中，寻找解决问题的'方法。
（二）交互式电子白板的工作原理与主要功能
1.交互式白板的基本工作原理
交互式电子白板主要是由计算机、电子白板、投影仪等硬件构成。如图1所示。
电子白板的工作原理有激光跟踪原理、电阻感压原理和红外原理等几种类型。
使用激光跟踪原理的白板上端两侧各有一激光发射器，白板启动后，激光发射器发出激光扫射白板表面，特制笔具具有感应激光功能，从而反馈笔的位置。
使用电阻感压原理的触摸式交互式电子白板相当于一个触摸屏，这种用于人机交互的输入设备是用手指或笔触及屏幕上所显示的选项来完成的。其内部有两层干压膜，当白板表面某一点受到压力时，两层膜就会在这点上造成短路，电子白板中的控制器能够迅速检测出受压点的坐标值，并经过USB或RS232接口送入计算机，完成整个人机交互过程。
使用红外触摸屏工作原理的交互式电子白板其触摸屏的四周布满了呈一一对应关系的红外线接收管和红外线发射管，由此形成了一张由红外线布成的光网，当有物体进入红外光网阻挡住某处的红外线发射接受时，此点的横竖两个方向的接受红外管接收到的红外线的强弱就会发生变化，设备通过了解红外线的接收情况的变化就能知道何处进行了触摸。[5]
2.交互式白板的主要功能
交互式电子白板作为一种新兴的信息化教学手段，它既继承了传统黑板教学的优点，又整合了多种信息技术手段，具有极强的交互性和可操作性。它的出现为课堂教学架设了一个多方参与的互动交流平台，调动了学生的思维创新与多元智能。由此，我们可以分析出交互式电子白板应具有以下功能：
交互功能：在课堂教学中，教师利用交互式电子白板这一多功能智能交互平台，实现人与计算机之间的交互；与此同时，交互式电子白板中丰富多样的教学资源、灵活多变的教学方式以及生动鲜活的教学内容也有助于实现师生之间、生生之间以及教学主体与教学内容之间的及时交互。
书写与编辑的功能：交互式电子白板继承了黑板的书写功能，同时又改进了多媒体投影只能进行展示的缺陷。白板上的按键能够有效地代替计算机键盘的功能，电磁笔既能替代鼠标进行操作，又可以代替粉笔进行书写编辑。在课堂教学中，交互式电子白板使以往单一无趣的板书文字与手绘图形变得缤纷多彩，又将图片、声音、视频等教学资源灵活有效地进行呈现，这将有助于提高学生的学习兴趣，让教学活动更加高效。另外，教师利用白板笔进行的及时圈点、标注以及勾画也为学生把握重点知识、理解难点内容提供了便利。
记录存储功能：在传统的“黑板+粉笔”式的教学中，课上的教学内容、师生互动的智慧结晶都将随着黑板的擦拭而消失无踪，即使进行了及时的记录，也不能完整地反映出课堂教学的整个思维过程。而交互式电子白板强大的存储功能很好地解决了这一问题，它能够将出现在白板上的任何内容都存储至硬盘或移动存储设备，供师生之间共享，也可以将内容利用网络传输发送给学生，方便学生课后学习或作为复习材料。
连接功能：通过交互式电子白板可以实现与互联网相连接，从而拓展教学资源的获取渠道，实现资源共享。
特殊功能：聚光灯功能、屏幕渐显功能、放大镜功能、回放和导出功能等。
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