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学科教育论文-高中数学课程教材与信息技术整合研究与实验.doc

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学科教育论文-高中数学课程教材与信息技术整合研究与实验.doc

学科教育论文高中数学课程教材与信息技术整合研究与实验摘要信息技术是数学教学中不可替代的强有力的认知工具,对学与教产生了深刻影响,不仅是强大的作图、运算工具,而且是构建多元联系表示的教、学环境的有力工具,是提供数学实验及其他数学实践活动的强有力手段,能极大促进数学思维。要利用信息技术,通过适当的操作、探究、实验、交流、归纳、概括等活动,在教材中展示数学的再创造过程,使自主探索、实践操作、交流互动等学习方式得到具体体现,在强化学生理解数学本质、掌握数学基础的同时,促进学生的数学发现和创造,发展应用意识。关键词信息技术数学教材整合实验校本教研AbstractInformationtechnologyisanindispensablepowerfultoolofcognitioninmathematicsteaching,whichhasadeepeffectonlearningandteaching.Itisnotonlyapowerfultoolofgraphingandcomputationbutalsoapowerfultoolforconstructingmultiplelinkedexpressionteachingandlearningenvironment.Moreover,itprovidespowerfulmeansformathematicalexperimentandpractice,andeffectivelypromotesmathematicalthinking.Throughsomeactivities,suchasproperlyoperating,inquiring,experimenting,communicating,concludingandgeneralizing,themathematicalrecreationprocessisexhibitedinteachingmaterials,whichembodythefollowinglearningapproachesindependentinquiry,practicaloperation,communicationandinteraction.Asstudentsapprehensionoftheessenceofmathematicsanditsbasicknowledgearereinforced,theirmathematicaldiscoveringandcreativesenseareimprovedandtheirsenseofapplicationisalsodeveloped.Keywordsinformationtechnologymathematicsteachingmaterialsintegrationexperimentschoolbasedteachingandresearch为了适应信息化社会对中学数学教学提出的新要求,加速高中数学课程教材改革步伐,探索信息技术在数学课程中的作用和应用,课程教材研究所中学数学课程教材研究开发中心(人民教育出版社中学数学室)于2001年10月启动高中数学课程教材与信息技术整合研究课题研究。本课题是在现行全日制普通高级中学教科书数学(以下简称普通本)的基础上,通过改编的方式,编写一套体现数学课程与信息技术整合思想的普通高级中学实验教科书(信息技术整合本)数学(以下简称整合本),探索教师、学生和信息技术的互动方式,信息技术在改进学生数学学习方式和教师数学教学方式,寻找以教材实验为平台的数学课堂教学改革和教师专业化发展的途径。两年多来,课题组开展了深入研究与广泛实践,编写了实验教材,在北京、广东、云南、浙江等省市组织了有70多所学校、16000多名学生参加的课题实验,取得大量一手资料,在数学课程与信息技术整合的理论与实践上进行了积极的探索,在整合教材编写、实验的组织与实施、专家引领下的校本教研以及教师专业化发展等方面积累了有益经验。一、关于信息技术在数学课程中作用和应用的思考信息技术与数学课程的整合对数学教学方式、学生数学学习方式和效果产生了深刻影响。信息技术既能以最有效的方式传递数学教学过程中的各种信息,又能强化教师和学生与计算机(器)之间的互动关系。具体来说,信息技术在数学教学中的作用至少体现在以下几个方面。(一)信息技术是处理复杂的画图、繁琐的计算和数据的强大工具,能极大提高作图、运算和数据处理的效率和效果作为绘图工具、计算工具以及收集和处理数据的工具,信息技术可以帮助学生进行复杂的画图、计算,减少解决问题过程中的机械、重复性劳动,提高效率和效果。这是信息技术最基本的作用。这种作用虽然与探究距离较远,但它却为探究提供了手段。例如,利用几何画板,可以方便地画出各种几何图形利用任何一种科学计算器都能进行六则运算,求对数,求三角函数值,进行统计运算等利用TI图形计算器,可以方便快捷地进行数据拟合利用Mathematica软件可以处理各种各样的计算问题,进行函数的迭代等重复性工作。这样,学生从重复机械的劳动中解放出来,可以将有限的工作记忆资源用于理解数学本质、探索数学规律上,从而提高数学学习的效率和效果。(二)信息技术是构建多元联系表示的数学学习环境的工具多元联系表示的基本思想是使用几种方法表示同一数学概念,不同的表示法侧重于概念的不同方面,引导学生有意义地把几种表示法中的信息组合在一起,使不同方面建立起概念性联系,从而深刻、全面地理解概念。多元联系表示要求根据学习内容的具体需要,以组合的或动态的方式灵活地向学生提供图、表、文字或符号等不同的概念表示方法,把隐藏的数学关系显性化,从而创设一种具有挑战性的学习情境,让学生在比较高的层次上进行数学思考与学习,给学生提供探索数学规律、发现数学本质的机会。多元联系表示对于学生理解数学有重要影响,主要是因为它能使同一数学对象(数学的概念、法则、公式、定义等)的不同方面特征得以显示,它可以帮助学生在把握数学对象不同方面特征的基础上,组合不同表示法中蕴涵的信息,从而大大增加建立数学对象不同方面的联系并把握其本质特征的机会。信息技术在构建多元联系表示学习环境上的力量是其他工具无法比拟的。在信息技术环境中,多元联系表示的潜力之所以能得到充分发挥,重要原因是计算机使得功能强大的图形表示法成为可能,能使抽象的符号、复杂而零散的数据得到直观表示,而且还可以对数学对象直接进行操作(如局部放大、变换研究对象的空间排列位置、重复引起变化的关键因素、动态显示等),使学生在一种直观、动态的情境中观察数学对象和关系的变化,这会帮助学生意识到这些关系的存在,并为理解其本质奠定坚实基础。在信息技术的支持下,数学概念的多元联系表示可以极大地拓展数学学习空间,有力地支持学生的学和教师的教,使学生自主探究式学习成为可能并得到落实,并能有效地激发学生的数学学习兴趣,使学生学得更加生动活泼。(三)信息技术能提供数学实验和其他数学实践活动的手段开展数学实验是信息技术与数学课程教材整合的一个重要手段。当你的脑子中出现某种数学思想(一种想法)时,你就通过计算机去实验一下,这就是数学实验所要表达的主要意思。通过分析数学知识体系的基本成分,数学工具软件研制者将这些成分组织成可操作的模拟、模型的结构表示,进而构建起数学学习平台。在平台上,学生可以通过操作菜单选项,根据问题的条件构建模型,并对模型进行操作、探究和实验,从而使学生能从与传统方法不同的角度来学习数学。因此,数学实验有可能改变学生所面对的数学对象和过程的性质,使学生学习数学家思考问题的方式和方法,从中体会数学探究的过程。例如,几何画板提供的学习平台支持数学实验,促进高水平、深层次的数学思维活动,学生可以利用它对数学对象进行灵活操作、自主探索,在动态变化的环境中进行观察,开展尝试、模拟、猜想、归纳、概括等思维活动,学习解决问题TI手持技术便于携带,具有随时随地使用的优势,能为学生利用信息技术进行操作、实验、猜想、归纳等数学实践提供强有力支持。(四)信息技术能促进数学思维数学之所以难学,主要原因是它的高度抽象性。因此,数学对象的形象化、数学关系的显性化对于数学思维有很大的促进作用,有利于学生发现数学本质。几何画板、Mathematica、Maple等数学软件具有强大的形象化功能,通过对知识的重新组织,能让学生从整体上处理数学对象,通过参数赋值、拖动等进行对象变换,在各种表示法之间相互转换以发现它们的内在联系,等等。信息技术可以对学生的数学猜想进行演示、验证,甚至直接把对象构造出来,这就能极大地提高猜想的成功率,提高数学结论归纳的准确性和全面性。总之,信息技术可以推动实验、尝试、模拟、猜想等非形式化的、具有创造性的数学思维活动,使形象思维与抽象思维相得益彰。二、整合的初步经验在数学教科书中具体表述用信息技术进行数学学习的内容,在我国数学教材建设史上是第一次以整合本为基础进行数学课程与信息技术整合实验,也是前所未有的。经过两年多的实践,我们取得了一些初步经验。(一)教材编写编写一套体现数学课程与信息技术整合思想的教材,是整个实验研究的基础。根据发达国家的经验,整合所走的道路是从点到面,先对某些适宜使用信息技术的内容进行研究和实验,取得经验后逐步扩展。借鉴国外成功经验并考虑到我国高中教育现实,我们认为应以现行高中数学教材为基础,通过改编的方

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