新课程下多媒体与高中数学教学的整合研究报告

新课程下多媒体与高中数学教学的整合课题阶段性研究报告摘要：现代教育技术在高中数学教学中的应用是利用多媒体技术的优势特点，作为教师的教学辅助工具、情感激励工具和学生的认知工具、构筑数字化资源库，学生逐步实现自主学习、探究学习，构建基于多媒体与高中数学课程整合的探究式教学模式，培养学生自主学习、探究学习的能力、创新意识、创新精神和创新能力，大面积提高数学教育质量。一、课题背景以计算机和网络为核心的多媒体技术凭借其开放性、交互性、共享性和协作性的优势，在教育教学中，越来越被广大教育工作者所应用。陈至立同志多次指出：“要把多媒体与学科整合有机结合起来，从根本上改变传统教和学的观念，以及相应的学习目标、方法和手段。”教育部长助理李连宁在全国课程改革实验区多媒体教育研讨会上明确指出：不应把多媒体仅仅作为学习的对象，而应当成为学习的工具，要努力实现多媒体与课程整合，实现教学方式、学习方式的根本改革。北师大著名教授何克抗于1998年最早在我国提出多媒体与课程整合的观点，受到教育部高度重视并成立以何克抗教授牵头的多媒体与课程整合课题研究组，从而使我国现代教育技术的应用步入了多媒体发展的轨道。目前我国发达地区，该项研究走在前列，中西部地区也开展了部分研究，重点是整合，在数学教学中的应用研究也迈出了步伐，并取得了一定的成果。与此同时，新课程改革和新课程标准，要求数学课要自觉应用多媒体，开展研究性学习。新大纲要求，一切有条件和能够创造条件的学校都应使计算机及其网络成为数学课堂教学的辅助工具。二、理论假设党的“十六大”报告中指出，教育要以信息化促进现代化，实现教育的跨越式发展。何克抗教授于1998年率先在我国提出“将多媒体内容整合到中小学各科的课程中去，使多媒体知识与能力培养和各学科教学过程紧密结合起来。”从根本上改变传统教和学的观念，以及相应的学习目标、方法和手段。建构主义学习理论认为，学习是学生主动地建构内部心里表征的过程，它不仅包括结构性知识，而且包括大量的非结构性的经验背景；学习者以自己的方式构建对事物的理解，其结果是不同人看到的是事物的不同方面，不存在唯一标准的理解，情景协作、会话、意义建构是学习环境的四大要素。现代教育技术提供了这四大要素的物理环境。现代教育技术在高中数学教学中的应用，就是要充分利用现代教育技术的开放性、交互性、共享性、协作性、灵活性、广泛性、互动性等优势特点，作为教师教学的辅助工具、情境激励工具和学生的认知工具，构筑其数学学习的数字化资源库，使学生逐步实现自主学习、探究学习，从而构建基于多媒体与高中数学课程整合的探究式教学模式，达到培养学生自主学习、探究学习的能力，培养学生创新意识、创新精神和创新能力，大面积提升数学教学质量的目的。三、课题界定1、现代教育技术：是指计算机和网络环境下，应用多媒体技术、数字技术、网络技术，对信息进行呈现、传递、加工、处理，包括利用数字音像技术、卫星电视技术、软件应用技术等综合技术。现代教育技术水平的高低，决定着应用水平。本课题要求教师和学生掌握相应的技术，并具有一定的水平。2、高中数学教学：是指按国家颁发的课程标准，包括必修和选修课程及校本课程，在高中实施的课堂教学，它包括数学课堂教学、数学课外活动、研究性学习、探究活动等。3、应用：是以现代教育思想为指导，以课程标准为依据、以内容为重点、科学地运用现代教育技术，恰当而有效地与课堂教学进行整合，以突出教学方法、学习方法的改变，实现构建探究式教学模式的目标。四、研究步骤及方法1、整个课题研究分为三个阶段第一阶段：课题准备阶段，时间2011年3月至2011年5月主要任务是了解全国各高中关于本课题研究的情况和进展，收集相关资料，制定课题研究实施方案，举办理论讲座，对教师进行多媒体操作和相关软件应用培训，为课题研究打下技术基础。成立课题研究组，落实实验教师、实验班级。第二阶段：课题研究实施阶段，时间2011年5月至2012年3月主要任务是按课题研究方案组织实施。举行理论培训，提高教师对应用多媒体技术开展数学教学的重要性的认识。举行软件应用培训，重点培训几何画板、Potoshop、Flash等相关软件，使教师能运用这些软件制作课件；举行课件制作比赛；实行联合备课；收集网上教学资源，建立学科教学资源库；建立学科研究性学习；实验教师每学期使用多媒体技术上课不少于20节；开展网上研究性学习，建立校本课程体系；组织论文撰写与评选；进行实验评价；组织研讨会交流实验经验。第三阶段：课题结题阶段，时间2012年3月至2012年5月。主要任务：收集整理相关资料，对实验过程、方法、内容及效果进行分析、整理、总结提炼，完善研究成果，写出实验研究报告，作好申请评审和结题工作。2、课题研究方法：对比实验法、经验总结法。五、研究任务及过程课题研究任务现代教育技术是在高中数学教学中的应用研究主要任务之一：改变一支粉笔、一块黑板的传统教学模式，通过媒体精妙的动画、优美的音响、数学美的奇特功能，将枯燥无味、古板机械的传统教学改变为既有激情韵味、优雅动听、直观形象、真实生动又有吸引力的数学课堂。任务之二：构建“主导立体主线”三位一体的探究式教学模式。教学中强调学生的主体性，要求充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。在学习过程中，主动地有目的去获取材料和知识；而教师是教学过程的组织者、指导者、促进者和咨询者，教师的主导作用使教学过程更加优化，是教学活动中的重要一环，三位一体的探究式教学模自始至终是以学生自主探究为主体的。任务之三：构建现代多媒体与高中课堂教学整合的教学平台。这个平台系统以因特网和校园网为载体，主要包括“几何画板”、“Flash”、课件库、“数学组网页”、高中数学“模拟实验室”等组成。任务之四，构建研究性学习模式，提供选题确定课题组建课题组实验研究网上查询撰写报告交流研讨成果鉴定。课题实施过程1、举办理论讲座。之前，我校教师对什么是因特网、什么是校园网、什么是现代教育技术几乎是一张白纸。早在1998年北师大多媒体教育研究所所长何克抗教授向教育部提出现代教育技术与课程整合的全新教学理念之后，全国有条件的学校相继开展了此项研究。而我校刚刚建立校园网，并实现了远程教育，因特网同时开通的大好时局。为此，我校与联想集团合作，联想集团软件工程师来校直接培训，并由联想集团出面请来何教授的研究生来我校讲学，举办现代教育技术与课程整合的理论讲座。我校还经常聘请省地专家来校培训，从而使我组教师提高了理论素质，提高了对现代教育技术在学科教学中应用的重要性的认识。2、举办软件培训。为了使组内教师更好地掌握多媒体操作技术、“几何画板”等相关软件应用技术，为了提高现代教育技术应用水平，学校和教研组每学期都举行十次培训，分别由学校多媒体教研组和本组掌握软件应用能力都强的教师担任培训工作。其中课题组长胡国晓老师负责“几何画板”、“Flash”等应用软件应用的培训工作，信息教师老师负责课件制作及网络联接应用、下载等方面培训工作。通过培训使全组教师提高了软件应用水平，提高了网络信息收集、分析、整理、应用水平。学校先后购买了大量的CAI课件，有武大华软、科利华及全国、全省部分优秀课件光盘等。通过观看、学习和试用，提高了课件制作、运用水平。教师现代教育技术水平的不断提升，为课题深入开展奠定了良好的基础。3、举行课件比赛。教师在应用多媒体进行教学，由于受武大华软和科利华公司开发的CAI课件的影响，老师们在课件制作中比较追求课件的完备性、整体性、生动性，因而费时多，软件应用水平要求较高，制作难度大，推动此项工作缓慢。但为了不断推动课题的开展，配合学校多次开展课件制作竞赛，我组在全校各组中是获奖级别最高、人数最多的组。实践证明，完整课件制作不但难度大，而且耗时又费力，效果不佳。特别是课堂教学不能充分体现学生的积极参与，不能体现学生新的发现、创新和学习的主动性，而且束缚了老师的教学思想和灵活应变能力。实践出真知，实践出成果，课题组老师率先提出的“小课件、新模式”的教学理念产生了积极的作用。由于小课件可边教边操作，灵活简便，为学生和老师留有很大空间，从而使多媒体教学步入了崭新阶段。摆脱了课件制作难的困境，为课题实验提供了极大的方便，受到老师们的好评。4、推行联机备课。由于教师掌握计算机及相关软件应用水平参差不齐，学校教学资源库的资源容量有限。为了解决上述矛盾，为使组内更多教师较好地应用现代教育技术开展教学研究，我组推行联机备课制。一方面发挥部分软件应用技术水平较好的教师的技术，另一方面挖掘经验丰富的老教师的教学经验，使其达到比较完美的结合，真正实现资源共享、技术互用、经验互惠、成果同乐，从而使教学实验研究更加具有成效，并逐步建立和完善数学教学资源库。5、课堂教学实验。设置实验班，采用分组平行实验。从2010年上学期开始，我组在高一、高二两个年级分别选取四个班作为实验班，主要为学校的B层、C层班，学生数学成绩偏低，学习兴趣有明显差异。选取综合评估基数基本相同的班级进行对比实验。实验变量控制。实验中的自变量：主要是师生现代教育技术的意识，教师的现代教育技术水平，教学环境、相应的教学评价机制。在实验中尽量保证实验班的实验教师的现代教育技术水平高于对比班的老师，现代教育技术环境尽量为实验班提供保障，教学评价以学校评价系统为依据。实验中的因变量：建立现代教育技术环境下的数学课常教学体系，学生利用现代教育技术进行探究活动、课外活动体系。由于我校学生主要来自农村经济条件较弱的地区，家庭不可能提供计算机，初中基本没有接触过计算机，更不懂得应用网络和应用软件。为了保证数学课堂教学的需要，一方面是靠多媒体课提高学生操作水平，另一方面实验教师组织专门培训，提高学生应用水平，计算机教学环境主要靠学校提供保障，特别是研究性学习、探究性学习活动等，从而保证变量因素差异减少到最小。实验内容选取。教学实验内容根据数学课的特点并不是每一节内容都使用多媒体教学，而是有选择地进行。主要有函数、三角函数图象、立体几何、解析几何，其他章节根据实验教师的现代教育技术水平决定。研究性学习课题：主要以课本中的研究性学习材料为主，比如：函数应用模型的研究、分期付款的有关计算、多面体欧拉公式的发现、圆锥曲线的几何性质的研究等。构建“三主”模式。“三主”模式即教学中坚持教师主导、学生主体、自主探究为主线。我们在实验教学中，尽量构建“三主”探究式教学模式，例如在讲三角函数 的变换时，相对于y=sinx来说，到底参数 、 、A对于三角函数 的图象变换起到了什么样的影响？请同学们利用几何画板进行探讨，四人一组，通过取特殊值观察、分析、讨论、归纳，最后得出周期变换、相位变换、振辐变换规律。当学生归纳不完整时，教师再引导和提示，充分体现了学习过程中的学生主体地位，探究过程中的主体作用。又如利用几何画板进行椭圆参数方程的教学时，如何理解离心角是一个难点。我们采用了如下处理方法，使学生较好地理解了离心角的含义。先让同学们在几何画板上画出图1，然后再推动A点，难察。当缓慢拖动主动点A绕着点O转动时，左上角显示出这两个的大小都在变。可以清晰地看出：在第一象限时， ；当A拖动到y轴的正向时， ；继续拖动， （A在第二象限）。不必再继续，一个高二的学生自然知道，与XOM有四次“相等”，其他都不等；可以用离心角的范围来表示椭圆弧。开展研究性学习。利用校园网建立虚拟数学实验室，开展以培养学生创新精神、实践能力和数学科研能力为宗旨，以学生研究性学习为主要学习方式的完全探究式学习模式。由教师提供选题，提出研究目的、研究步骤、研究方法及介绍相应网址，学生自主组织课题组，实施探究式研究，通过查阅资料、交流、协作学习，撰写报告、交流研讨、成果鉴定。课题主要以课本内的研究性学习课题为主，适当选用有兴趣的数学课题。通过开展研究性学习，培养学生完全探究能力，逐步构建自主探究式的教学模式。构建数学教学平台。组建高中数学与多媒体整合教学平台是课题研究的任务之一。课题组组建的高中数学整合平台系统主要包括：“几何画板”、“Flash”、“图形计算器”、“高中数学虚拟实验室”、数学组网站、课件库和联接因特网的校园网组成。“几何画板”是一个运用于几何（解析几何、立体几何、三角函数等）的教学平台。它为老师和学生提供了一个几何图形内在关系的环境，由于它操作、简单易行，生动形象，深受教师和学生的喜爱。同时，能使学生在操作中把握科学的内涵，有利于培养学生的观察力、问题解决能力，并发展思维能力。“Flash”是制作小课件、动画效果要求较高的课件教学平台，可将一些深奥的数学知识转化为形象生动的数字化环境，使学生学习起来轻松愉快，往往起到化难为易，化抽象为具体形象的效果。数学组网页、课件库和题库主要是为学生学习提供相关资源，有利于扩展学生视野，开拓思路。高中数学虚拟实验室，含有学习方略、资料库、软件库、教案库、课题研究库、题库，供教师教学和学生使用。友情链接：中国数学网、中教星资源平台、e21网站、中数教学网站、数学奥林匹克俱乐部、趣味数学王国等。六、课题研究主要成果经过研究实验，由于老师们认真实验，细心总结，反复研究，取得了比较明显的成果。1、确立了现代教育技术与高中数学课程整合的基本原则。现代教育技术是教师教学的辅助工具。基于数学课程的特点，部分课程选用现代教育技术进行多媒体教学和在网上开展研究性学习效果较好。它有利于将难度较大、抽象和难于理解的内容，转化为生动形象的图形效果，使教学起到事半功倍的作用。如：三角函数的图象的变换、圆锥曲线的性质等。现代教育技术是学生学习的基本认知工具。以多媒体教学技术和网络技术为核心的现代多媒体成为最理想、最实用的认知工具。在课程整合中，强调多媒体服务于具体的任务，学生以一种自然的方式对待多媒体，把多媒体作为获取信息、探索问题、协作解决问题的工具，并且把这种工具熟练化。事实上，课题研究中，教师已帮助学生掌握这种工具，并把它作为学生学习、探究、发现、加工、协作、研发和情感激发的工具。现代教育技术为个别化学习和协作学习和谐统一提供实践平台。多媒体提供了一个开放性的实践平台，利用它实现相同的目标，我们可以采用不同的方法，对于一个课题，当教学目标确定之后，每位学生可以采用不同的方法、工具来完成同一任务，这种个别化教学策略对于发挥学生的主动性，进行协作学习将起到不可估量的作用。2、构建“主导主体主线”三位一体的教学探究模式。课题实验中，充分利用信息教学平台和课件，坚持教师主导，学生是学习主体的原则，充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性、创造性，学生是知识建构的参与者、完成者，教师起组织、指导、促进和咨询者的作用，教学过程始终贯穿学生自主探究的主线。3、构建了完全探究式学习模式。利用多媒体平台和网络，以培养学生创新精神、实践能力和数学研究能力为主，开展网上研究性学习，以科学探究为主的高中数学完全探究式学习模式。4、构建高中数学虚拟实验室。以数学组网页为载体，构建学习策略库、资料库、课件库、题库、教案、软件库、友情链接、中国数