信息技术与小学数学教学整合的研究.doc

信息技术与小学数学教学整合的研究一、课题研究的背景自上世纪九十年代以来计算机技术飞速地发展，特别是近几年网络技术的发展与普及，信息技术正在以前所未有的速度渗透入到所有的行业。当信息技术被逐步应用到教育领域，恰逢我国正全面推进素质教育深化教育改革之时，当我国决定在基础教育领域启动新一轮的课程改革的时候，网络技术在经过了几年的徘徊后正进入高速发展和快速普及阶段，这使得信息技术在教育领域的应用不仅是教学方式与手段的改变，而是担负起促进教育改革的重任。2000年10月，教育部召开全国中小学信息技术教育工作会议，陈至立部长在其报告中指出，“教育信息化并不是简单的技术问题，要在科学的教育观指导下，将信息技术的学习和应用与教育观念的更新有机地结合起来。应用信息技术要努力推进信息技术和其它学科教学的整合，鼓励在其它学科的教学中广泛应用信息技术手段，并把信息技术融合在其它学科的教学中，各地要积极创设条件，逐步实现多媒体教学进入每一间教室。” 信息技术与学科教学的整合，正在成为当前我国信息技术教育乃至整个教育信息化进程中的一个热点问题，开展信息技术与学科教学的整合是我国面向二十一世纪基础教育教学改革的新视点。在高度信息化的时代，新的教学观认为教学具有多方面的功能，它既要传授知识，又要发展学习者的多种能力。如学习能力、信息处理技术、发现问题和解决问题的能力，也就是我们不仅要传道授业，还要着力培养学生运用信息工具获取、处理、应用、生成、创造信息的能力，因此，进行信息技术与学科教学的整合是最好的途径。国家数学课程标准的基本理念的最后一点提出“现代信息技术的发展对数学教育的价值、目标、内容以及学与教的方式产生了重大影响。数学课程的设计与实施应重视运用现代信息技术，特别要充分考虑计算器、计算机对数学学习内容和方式的影响，大力开发并向学生提供更为丰富的学习资源，把现代信息技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具，致力于改变学生的学习方式，使学生乐意并有更多的精力投入到现实的、探索性的数学活动中去。”从学校的发展角度看，我校是太仓市传统的数学窗口学校。早在八十年代，学校的数学特色在市内外已有一定的知名度。学校拥有一支实力雄厚的优秀的数学教师队伍，凭着扎实的基本功和刻苦钻研的优良作风，培养了一大批数学小能手。曾组织学生参加全国性的小学生数学竞赛，如数学奥林匹克赛、“华杯赛”、“小数报赛”等，小选手们都能披金戴银。师生的优异表现迎来了市内外众多的取经者，为学校赢得了荣誉，更积淀了学校浓郁的数学底蕴，孕育了一代代敢于创新的浮小人。我校是年轻的苏州市信息技术实验学校，近年来，一直在努力地推动和促进现代教育技术在学校工作中的应用和开发。伴随着信息设备的日益平民化，学校硬件设备不断完善，多媒体教室、校园网相继建成，Internet接入校园，同时多媒体技术、网络技术的不断发展，各种教学软件逐渐丰富，功能逐渐完善，促进了学校教育现代化的建设。我们在教育教学改革的实践中，已经开始了充分利用现代教育理论和现代教育技术，优化教学过程，造就适应社会需求的现代化人才的探索。确定这一课题的研究是我们实践的深化，它是学校发展的重要内容。我校信息技术的硬件设施已经为开展这一课题提供了条件。有两个网络教室两个多媒体教室，三台实物投影仪，学校校园网的建设卓有成效，校内所有的电脑都能上联网，每个办公室都配备了电脑。从广大教师教育教学改革实际来看，在我校，运用信息技术优化教学过程，提高教学质量的意识已经深入人心。在学校进行的“我最想参加的学习活动”民意测验中，希望加入信息技术培训的教师占80%，可见我校的教师对信息技术所表现的热诚，有这样一支对信息技术事业充满信心的教师队伍，使我们更坚定了确定信息技术与学科教学整合研究的决心。二、国内外相关课题的研究现状美国教育部2000年度“教育技术白皮书”中关于数字化学习的完整内涵是：利用现代信息手段，通过信息技术与学科课程的有效整合来实现一种理想的学习环境和全新的、能充分体现学生主体作用的学习方式，从而改革传统的教学结构和教育本质，达到培养大批具有21世纪创新人才的目的。美国国家教育技术标准中提出：“课程整合是把信息技术作为一个工具融进课程，以促进学生对某一知识范围或多学科领域的学习”。“只有当学生能够选择工具帮助自己及时获取信息、分析综合信息并流畅地表达出来，技术和课程的整合才是有效的。信息技术应该像其它所有可能获得的课堂教具一样成为课堂的内在组成部分。”自90年代中期以来，加拿大对信息技术与学科课程整合的实验不断增加，并取得了良好的效果。如1998年2月温哥华学区的“信息技术报告”指出：“信息技术可以创设一个以学生为中心、教师为主导并与社区相联系的学习环境。”由此可见，国外已经非常重视信息技术和学科课程的整合。九十年代中期，随着多媒体技术、网络技术和Internet的日益普及，以计算机为基础的信息技术对人类生活的方方面面都产生了巨大的冲击，人类的行为也因之而改变，通过计算机获取信息、传输信息、处理信息和应用信息成为人们重要的能力之一。部分教师具有创新意识的教师开始研究CAL（computer-assisted learning计算机辅助学习），在软件的公司的参与下，大量优秀的“学件”设计出来供学生学习之用，九十年代后期二十一世纪初期，在充分认识到信息技术的强大作用基础上，越来越多的教师开始利用信息技术创建一种学习环境、一种全新的教学方式来促进学生的学习。关于信息技术与课程的整合随着教育部2000年教育信息化工作报告的召开，在我国迅速展开。涉及到所有学科，教育界上下一心，致力于整合的研究，也取得了一定的成效。信息技术与学科整合上，语文学科取得丰富的成果，在全国中小学计算机教育研究中心领导下，由何克抗教授、李克东教授牵头组织的“小学语文四结合”教学模式改革试验课题组，结合长达7年之久试验研究的实践，在深圳南山实验学校小学的试验取得成功，实现了语文教育的跨越式发展，并且他们和试验学校的教师们提出了几十种信息技术与语文教学整合的教学模式，对语文学科的教学产生了深远的影响。在数学学科上探索整合的有成都高新实验中学，武进区寨桥中心小学，广东始兴实验小学等学校进行过相关的实验。信息技术应用于课程教学主要方式是在改变呈现方式，将不直观的变形等用直观的方式展现出来，或者利用计算机出示简单的数学题供学生练习。几何画板已经被大家所认识，但它的主要应用还是在作为教师制作课件的工具。而各校的数学学科的教师正从数学的角度研究数学课程的教学，数学教育学报、数学通报教育现代化等期刊上登出的数目繁多的教学模式表明了数学教师在这方面的探索。三、理论依据和理论假设 （一）理论依据1、建构主义理论 强调以学生为中心，让学生自主建构知识意义。建构主义学习理论认为知识是不能传递的，学生是信息加工的主体，是知识意义的主动建构者，知识只能由学习者在一定的情境下通过协作、讨论、交流、互相帮助（包括教师提供的指导与帮助），并借助必要的信息资源建构起来。建构主义的教学理论强调教师要成为学生主动建构意义的帮助者、促进者，课堂教学的组织者、指导者，而不是课堂的“主宰”和知识灌输者。 2、人本主义理论 人本主义者马斯洛认为，需要有缺失需要和生长需要两类，生长需要可产生成长性动机，为人类所特有，是一种超越了生存满足之后，发自内心的渴求发展和实现自身潜能的需要。满足了这种需要个体才能进入心理的自由状态，体现人的本质和价值，产生深刻的幸福感。人本主义心理学就是促进人的自我实现，达到人的自我实现关键在于改善人的“自知”或自我意识，使人认识到自我的内在潜能或价值。罗杰斯认为人本主义的实质就是让人领悟自己的本性，并由自己的意志来决定自己的行为，修复被破坏的自我实现潜力，促进个性的健康发展。3、巴班斯基的教学过程最优化 巴班斯基指出，最优化教学就是要在规定时间内以较少的精力达到当时条件下尽可能大的效果。他提出教学过程的优选是指教师在具体条件下所遵循的，有科学依据地选择最优教学方案的方法。巴班斯基认为，教学方案的优选要注意从具体情况出发，作具体选择，同时也要参照过去成功地解决问题的经验和防止不合理行动的经验，加以类比，从而选出最好的解决办法。巴班斯基把教学过程分为六个基本环节：一是掌握教学的社会目的和任务，在研究学生、教学条件、教师本身可能性基础上使之具体化。二是考虑全面学生特点，使教学内容具体化。三是计划教学手段，最优地选择出教学活动的形式与方法，制定课的计划。四是计划的执行，这是中心环节，要把教师的教的影响与学习活动统一起来，形成师生在教学中的相互影响。五是对知识、技能、技巧掌握的情况进行日常检查和自我检查，随机应变地调整教学过程的进程。六是分析教学效果，查明尚未解决的任务。4、布鲁纳的知识结构论 布鲁纳强调说：“任何概念或问题或知识，都可以用一种极其简单的形式来表示，以便使任何一个学习者都可以用某种可以认识的形式来理解它。”在他看来，任何学科的内容都可以用更为经济的和富有活力的简便方式表达出来。为了组织最佳的知识结构，布鲁纳提出了三条组织原则。一是表现方式的适应性原则。这里指学科知识结构的呈现方式必须与不同年龄学生的认知学习模式相适应。二是表现方式的经济性原则。这是指任何学科内容都应该按最经济的原则进行排列，在有利于学生的认知学习的前提下合理地简约。三是表现方式有效性原则。这是指经过简约的学科知识结构应该有利于学生的学习迁移。（二）理论假设如果我们把学科内容以多媒体、友好交互等方式进行集成、加工处理为丰富的学习资源，并创设生动的环境，让学生在环境中实验操作，观察思考、科学分析、探究发现，就能激发学生的学习兴趣，开拓学生的学习思路，改善学生的学习方式，提高他们的信息素养和学习能力；就能使教师通过运用丰富多样的信息手段，改革传统的教学方式，实现有效教学，提高教学与科研能力，最终实现教学目标的多元化。四、课题的界定1、信息技术 信息技术是教育信息化进程中的核心内容。按照流行的说法是指：应用信息科学的原理和方法对信息进行获取、传输、处理和应用的技术，它覆盖了微电子技术、计算机技术、通讯技术和传感技术。是一门综合技术和方法体系。本课题中的信息技术界定为以计算机多媒体技术和国际互连网Internet技术为核心的信息技术。2、信息技术与数学教学的整合信息技术与数学教学的整合，就是教师在数学教学活动中，在把信息技术、资源、方法和数学课程内容有机结合，共同完成数学课程教学任务的一种新型的数学教学方式。两者整合是把信息技术作为教学辅助手段和认知工具的基础上，把信息技术看作数学学习的一个有机组成部分，就是在课程的学习活动中有机地使用信息技术，努力使课堂的教学内容、教学方法和形式都发生变革，更好地完成课程目标。从系统论的观点出发，信息技术与数学教学的整合，不是学科知识的简单地、孤立地拼凑和叠加，而是彼此相互联系、相互作用形成的有机整体。“整合”的主要含义是结合、融合、成为一体、一体化等。强调在使用信息技术前，要加强针对性，了解信息技术的优势和不足，以及数学学科教学的需求，将信息技术运用到使用其它方法无法做到或做不好的地方，使信息技术服务于数学教学任务，更好地提高教与学的效果。五、研究目标1、通过本课题的研究，改变学生的学习方式，培养学生的信息素养，发展学生的自主探究学习的能力，提高学生搜集和处理信息的能力。2、通过本课题的研究，使教学内容的呈现、教师的教学方式、及师生的互动方式等发生较大的变革。3、通过本课题的研究，使教师熟练掌握并运用现代信息手段，进一步优化教师的教学行为，基本形成一支有现代信息素养的科研型的师资队伍。4、通过研究，基本构建起以学校校园网为信息平台和信息载体的数学学科资源教育网，并向其它学科领域扩展，达到信息共享和资源共享的目的。六、研究原则 1、科学性原则 所谓科学性原则，就是指整合要反映信息技术与数学课程的客观联系，符合教育教学规律。要有正确的教育理论做指导，要考虑到学生的个别差异，要考虑到数学学科的特点和信息技术的特点及其相互联系。使用信息技术的硬软件，必须注意到小学数学课堂教学的组织形式，需要科学地服务于教材内容。2、发展性原则 以学生的全面发展为着眼点，这是进行科学教育、人性化教育的最基本的原则，在课题研究中，要充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性，使他们得到可持续发展。3、智能并重原则 信息技术和学科教学整合的最基本特征是要立足于学生能力的培养。要让学生在学习信息技术和学科知识的同时，增强动手能力、发现问题和解决问题的能力。4、整体性原则 所谓整体性原则，是指必须将信息技术与数学课程按相互间的内在联系组成一个统一的整体，充分发挥课程整合的整体功能5、有效性原则 所谓有效性原则，就是指信息技术与数学课程整合既要讲究效率，又要追求效益。效率是速度问题。对教师来讲，要在规定时间内以较少的精力达到当时条件下尽可能大的效果。对学生来讲，利用网络资源，可以使学生多种感官并用，加快了知识的理解和记忆。学生可以在很短的时间内获取大量的教学信息，提高学习效率。6、个别指导与协作相结合原则 信息技术为学生提供了一个开放的、有利于实施因材施教的平台，在实践中，每位学生可以采用不同的方法和工具来进行学习，有利于教师进行个别化教学。同时，计算机又为师生们构建了相互协作的实践平台。7、针对性原则 使用信息技术，要有选择性，针对性。适度把握，慎用勿滥。七、研究内容1、信息技术与数学教学内容、方式的整合研究（子课题）2、以校为本 强化教师信息技术培训的研究（子课题）3、资源库建设的实践与研究（子课题）八、操作措施（一）加强师资培训，提高教师素养。以先进的教育思想、教与学的理论作为指导，加强理论学习，提高认识，提高教师的信息素养，为具体实施做好准备工作。1、继续加强教师对教育理论的学习、对教学经验的积累。课题研究要顺利进行，设备条件是重要的，但最关键的是人。在信息技术环境中，人们不仅需要现代化的信息技术手段，更需要全新的理念去重新审视和指导教育教学活动的各个领域和环节。聘请专家学者来校讲座。利用网络资源进行阅读、学习有关知识。课题组定期分发教育科研信息摘编。利用请信息技术人员对学科教师进行信息技术的再培训和辅导，提高技术水平。2、继续提高全体教师的信息技术素质。自2000年开始，我校就进行了一系列的教师骨干、青年教师的计算机培训。目前，我校的部分教师能使用PowerPoint、Word、Authorware等来为自己的教育教学工作服务，有的教师已经掌握了用FrontPage、Dreamweaver、Flash、Photoshop等软件制作网页。我校将继续进行有关信息技术的专业基本功的培训，力争普及与提高。3、创设情境，为教师提供研究的平台。学校将组织全体教师参加网页制作培训、课件制作、脚本设计评比等。青年数学教师现场制作课件与课堂教学评比活动，拓展教师网上搜集信息、运用教学实践与课堂教学整合的空间，推动青年教师上网搜集、处理、整合信息的能力。开展教师“网上论坛”、“网上论文”评比活动。改变过去封闭的、静态的论文撰写方式，发挥网络技术的作用，进行开放的、动态的交流方式，促进全体教师网络技术水平的提高。 进行形式多样的课题研究课观摩活动。 （二）以应用为目的，探索整合方式。1、信息技术与教学内容、教学方式的整合。（1）信息技术与数学内容的整合课标中指出：数学学习内容应当是现实的、有意义的、富有挑战性的。数学课本作为学生学习，教师教学的参考书。因此，现实的生活材料和生活事例应该是学习数学的载体，它能够提高学生的学习兴趣，让学生感受到学有所用，学以致用，使学生认识到生活中到处是数学，数学就在生活中。信息技术的引入和广泛应用，无疑是注入了时代活水。通过internet，可以为学生提供丰富的资源，最大限度的扩充教学知识量，使学生跳出只学课本内容的局限性。在课前可将相关资源作一些整理，保存在文件夹下或学校局域网络上，让学生访问该文件夹或网站去获取有用信息。随着学生信息水平的逐渐提高，可为学生提供网址，搜索引擎等，让学生通过internet到资源库中去搜集素材。（2）信息技术与教学方式的整合信息技术作为教学的演示工具便是一种最基本的形式整合。教师可利用现成的教学软件用于自己的讲解，也可用powerpoint或其它制作工具充分利用各种素材编制适合自己教学的演示文稿和教学课件，形象地演示其中某些难于理解的内容，或用动画等展示动态的变化过程和知识的形成过程，或用外接传感器来演示一些当时当地无法看到和无条件演示的现象，帮助学生理解所学知识。21世纪人类社会将进入全新的信息时代，信息化整合数学学科教学应该增加新的教学形式。基于这一思考，我们将有意识地让学生自己去查阅资料或进行社会调查，把学习数学由课内延伸到课外，不仅开阔学生的知识视野、丰富了课余知识，并且培养学生自主探求知识的能力，提高学生搜集和处理信息的能力。2、深入钻研教材，选择合适的内容，精心设计整合方案，夯实整合的基础。 针对整合的跨学科特点，在实验的设计中我们将做以下工作： （1）调查研究，组织前测工作。根据课题研究的需要，我们根据学生的实际情况，设计科学的调查表，了解不同年龄学生的心理、学习情趣和爱好、学习成绩、学习方式的现状。然后对调查表进行分析，把握第一手资料。我们将在不同年龄段选择个案，注重收集原始材料，及时分析，进行个案研究。（2）选定内容，做好准备工作。由于是信息技术与数学的整合，是用信息技术来学习数学知识，所以要求师生的信息技术素养都要有一定的水平。我们分工合作：数学老师确定整合的数学学科内容，信息技术老师负责培养学生用信息技术来学习的基本技能与习惯养成。初步确定内容与课堂教学的初步结构。我们将把研究对象分成低、中、高年级三个年级段，根据不同年龄段的学生进行信息技术与数学教材内容的整合，各课题组成员对本年级段的教材内容，慎重筛选，确定能够整合的教学内容。内容细化到某一单元的某一特定内容的某一片段。课题组将整合内容系统整理，列出目录，制定整合方案。（3）、研讨方案，形成整合设计。在网页制作和教案设计方案初定后，我们将请教培研中心负责的有关老师及学校教导处人员、课题组成员反复研究、讨论整合的教学结构的可行性与科学性，最后拿出集大家智慧于一体的、较成熟的整合方案。（4）实践设计，完善整合方案。理论需要实践的检验。课题组成员进行研究课的实验。全体人员根据现场的教学反映，进行剖析与评价后，再进行改进后的实验验证，直至达到另人满意的效果。（三）开展实施“整合”的学科教学平台与资源库建设的实践与研究。建设原创性专题教学资源网站。开发专题教学资源网站是实施整合、开展信息学习最有效、最具可操作性的一种模式。我们在信息技术与数学学科整合的研究实验中，将自主开发资源型学习网站 。我们将高度重视数学学科的教学资源库建设。要求教师们努力收集、整理和充分利用网络上的已有资源，进行合理的运用。在必要时由教师自己开发研制。形成电子素材库、电子教案、电子题库、网络课件等形成学科资源网站，进行相关网站或子页的链接、导航。并向其它学科领域扩展，达到信息共享和资源共享的目的。九、研究方法1、文献研究法： 信息技术与数学学科教学的整合研究，体现了新课程的教学理念，因此有必要了解国际国内多媒体网络技术的教学现状和成果，在文献研究中学习相关的理论和借鉴他人的成功经验，为本课题的研究提供实践的依据和事实材料。2、行动研究法：本课题研究与课堂教学紧密结合，是在教学中和对教学的研究，为了使研究工作有效实施，确定行动研究法为本课题的主要研究方法。3、个案研