随着科技的蓬勃发展,信息技术与教育的深度融合是全世界教育改革的方向和潮流。虚拟教具,作为一种基于信息技术的、动态的、具有交互性与程序性、可自主探究的数学对象的视觉表征,在国外数学课堂的教学中得到了广泛的应用。国外学者的相关研究显示,虚拟教具能改善学生的数学表现,帮助学生形成数学概念,提高数学能力,并且对学生的数学学习具有正面的影响。而目前我国学者对虚拟教具的了解和使用还很少。另一方面,数学探究活动能有效地帮助学生掌握数学概念,构建数学知识,因而设计开发高中数学探究活动和虚拟教具有助于学生掌握终身学习所需的数学能力和素养。本文有三个研究问题:(1)在教育信息化的进程下,如何将信息技术与学科内容相整合,设计适合上海高中学生的数学探究活动并开发与之配套的虚拟教具?(2)基于虚拟教具的高中数学探究活动,能否激发学生对于数学的学习兴趣?(3)基于虚拟教具的高中数学探究活动,能否显著提高学生的数学探究能力?针对问题1,笔者首先分析了本文中探究活动的设计理念,即以信息技术与课程整合的理念为基础,并结合情境教育的理论,建立了基于虚拟教具的高中数学探究活动设计的一般模式和设计原则(主体性、问题性、探究性、可操作性、文化与趣味性、有效性、交互性),并由此提出了本文的数学探究活动设计和虚拟教具开发的流程。随后根据上述内容,针对立体几何、函数和数列三个主题中的部分知识内容,设计了数学探究活动和相应的虚拟教具。针对问题2和3,笔者采用准实验研究法,选取了上海市某高中高三年级两个班级70名学生作为实验对象,在实验组学生中开展采用虚拟教具的数学探究活动的教学,对照组学生则按传统教学方式完成相关内容的学习,并自制《数学探究能力测试卷》和《学生数学兴趣与态度问卷》进行前后测,分析调查教学效果和学生数学兴趣和数学学习态度的变化,得到如下结论:(1)基于虚拟教具的数学探究活动,能够提升学生的数学探究能力,尤其对中低数学水平学生的数学探究能力的提升较为显著,对于中水平学生来说,活动能帮助缩小不同学生之间的差距;(2)基于虚拟教具的数学探究活动能提高学生的数学学习兴趣,但对学生的数学自我效能感和态度没有显著影响;(3)不能证明数学探究活动在课堂中的实施能显著提升学生的数学成绩,其对学生数学能力的影响仍需要进一步的讨论和研究。