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纵观整个义务教育阶段的数学课程内容,分数概念是学生理解数系扩充的一个关键环节,是后续有理数和分式概念学习的基础,而分数本身所具有的多重意义,又是造成学生学习分数困难的重要原因之一。而信息技术进入教育领域,使得教育形态发生了巨大的变化,而其中,信息技术与课程深度融合作为教育信息化的最终目标,在当前已然成为全球教育改革的总趋势与不可逆转的潮流。针对数学学科,国外很多专家学者已经开发并证明虚拟教具作为一种基于信息技术的互动的、可探究的动态数学对象的视觉表征,其开发与利用正可以提供学生一个机会去自主建构数学知识。而我国学者对虚拟教具的了解和研究却甚少。因而本研究提出了三个研究问题:(1)如何开发适合上海初中数学《分数》教学的虚拟教具?(2)在运用虚拟教具进行学习后,学生的学习感受如何?(3)以虚拟教具为载体的《分数》教学,能帮助学生更好的理解数学分数概念吗?就解决这几个问题,本文主要采用文献研究法和准实验研究法。本研究以数学虚拟教具的开发与应用为研究对象,提出了虚拟教具开发的一般模式,并以开发分数教学虚拟教具为例,根据一般模式,笔者在研读分析章节内容及教学目标的基础上,确定开发适合虚拟教具的内容,选取合适的开发平台,以梅耶多媒体学习认知负荷三元架构及梅耶多媒体教学设计原理为设计原则,开发上海初中数学《分数》的虚拟教具,针对开发出的虚拟教具,进行《分数》一章三个重点课时的教学设计。进而在上海市徐汇区某中学选取两个班共70名学生作为实验对象,将开发出的虚拟教具及三个课时的教学设计应用于实验组学生的《分数》教学中,而对控制组学生则采用传统的教学方式进行《分数》教学,并自制测验卷让两组学生分别进行后测,观察学生在课堂上的表现,在教学实验后对实验组全体学生进行接受程度调查和态度调查,对实验组个别学生进行半结构性访谈。在教学实践与实验分析的基础上得出结论:不论是属于何种层次的学生,在《分数》教学过程中使用虚拟教具和不使用虚拟教具,理解分数概念的水平会存在差异。合理运用虚拟教具对于提升学生对分数的理解水平起到积极作用。整合虚拟教具进行的课堂教学能提高学生数学学习的兴趣。