（教育技术学专业论文）基于积件思想的初中数学教学资源设计.pdf

摘要 摘要 初中数学数字化教学资源建设为信息技术与数学课程整合提供了强有力的支持。对 基础教育数学课程改革具有重要的意义。然而通过对国内外信息技术环境下初中数学教 学资源研发现状调查分析表明，目前该领域主要存在以下的几点问题：缺乏与教学过程 紧密相连的自主、合作、探究学习为主的积件资源；已有资源的组织和管理方式不合理： 资源的利用率不高，资源应用策略研究较少等。鉴于此本文提出了基于积件思想设计初 中数学教学资源的思路，目的是解决以上提出的几点问题，同时也为数学教学资源的设 计提供了理论指导。 本文基于积件思想提出了初中数学教学资源设计的基本原则，并建构了基于积件思 想的初中数学教学资源设计的一般模式，即对积件系统生成的三个阶段：分解积件、积 件归类与组织管理及组合积件进行了分析。在分解积件阶段提出了基于数学教学过程分 解积件的一般方法；在积件归类与组织管理阶段，对数学积件的归类方法和数学积件库 中的内容进行了分析，提出了将“单元”、“目录树”和“搜索引擎”相结合作为组织和 管理积件库的基本方法：在组合积件阶段主要介绍了几种常用的组合积件的方式。最后， 根据一般模式设计开发了“概率”单元积件库，在实践中检验其应用效果并得出了相 应的结论。 关键词初中数学积件思想教学资源设计 a b s t r a c l 晨量暑曼! 毫皇寰皇巴鼍昔暑皇晕寡_ 督墨舅墨蕾矗墨墨阜啊鼍晕墨鼻_ 皇摹黑_ 甚_ _ _ _ le ! 曼_ 胃型。! ! 量目目e 。 ! 目。! ! 自离! ! ! 一 a b s t r a c t c o n s t r u c t i n gd i g i t a li n s t r u c t i o n a ll 冶s o u r c e so fj u n i o rm a t h e m a t i c sp r o v i d e sap o w e r f u l s u p p o r tf o rt h ei n t e g r a t i o no fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi n t om a t h e m a t i c sc u r r i c u l u ma n dp l a y s a ni m p o r t a n tr o l ei nm a t h e m a t i c sc u r r i c u l u mr e f o r mo fb a s i ce d u c a t i o n b ya n a l y z i n gt h e r e s e a r c ha c t u a l i t yo fd i g i t a li n s t r u c t i o n a lr e s o u r c e so nb a s i ce d u c a t i o nh o m ea n da b r o a d i ti s o f t e nf o u n dt h a tt h e r ee x i s tt h ef o l l o w i n gp r o b l e m s ：l a c ko fs p o n t a n e o u s ，c o o p e r a t i v e p r o b e o r i e n t e di n t e g r a b l ew a r er e s o u r c e sw h i c ha r ec l o s e l yr e l a t e dt ot h et e a c h i n gp r a c t i c e t h ei l l o g i c a l i t yo fs o m ee x i s t i n gm o d e si nt e r m so fo r g a n i z i n ga n dm a n a g h a gi n s t r u c t i o n a l r e s o u r c e s ，v e r yl o wu t i l i z a t i o np e r c e n to fd i g i t a li n s t r u c t i o n a lr e s o u r c e s ，l i t t l ec o n c e r nf o rt h e r e s e a r c ho nt h ea p p l i e ds t r a t e g i e so fd i g i t a lr e s o u r c e s w i t hr e g a r d st ot h e m ，t h i st h e s i s p r e s e n t san e ww a y i d e s i g no fi n s t r u c t i o n a lr e s o u r c e so fj u n i o rm a t h e m a t i c sb a s e do nt h e t h o u g h to fi n t e g r a b l ew a r eo no n eh a n da n dp r o v i d e st h e o r e t i c a lg m d e l i n ef o ri n s t r u c t i o n a l r e s o u r c e so f j u n i o rm a t h e m a t i c so nt h eo t h e rh a n d t h ep r e s e n ts t u d yp r o p o s e st h eb a s i cp r i n c i p l e so fd e s i g no fi n s t r u c t i o n a lr e s o u r c e so f j u n i o rm a t h e m a t i c sb a s e do nt h et h o u g h to fi n t e g r a b l ew a r ea n dc o n s t r u c t sg e n e r a lm o d eo f i n s t r u c t i o n a lr e s o u r c e so f j u n i o rm a t h e m a t i c sb a s e do nt h i st h e o r yw i t hs p e c i a la t t e n t i o nt ot h e a n a l 3 7 s i so ft h r e es t a g e so ft h eb u i l d - u po fi n t e g r a b l ew a r es y s t e ms u c ha st h eb r e a k - u p ， c a t e g o r i z a t i o n m a n a g e m e n ta n da s s e m b l i n go fi n t e g r a b l ew a r e ，w h i c ha n a l y s e st h eg e n e r a l m e t h o do fa n a l y z i n gi n t e g r a b l ew a r e ，c a t e g o r i z a t i o no fm a t h si n t e g r a b l ew a r ea n dt h ec o n t e n t o fm a t h si n t e g r a b l ew a r eh o u s ea tl e n g t ha n dm o d e so fo r g a n i z i n ga n dm a n a g i n gi n t e g r a b l e w a r ch o u s e 、r u d e rt h en a m eo ft h e “u n i t ”“s e a r c he n g i n e ”& “c a t a l o gt r e e a n dt h eg e n e r a l m 川j 。d so l 、a s s e m b l i n gi n t c g r a b l e1 v a f c a c c o r d i n gt ot h e g c u e r a m o d e ，_ p i o b a b i l i t y 、 i n t e g n a b l ew a r ec e l lw a r e h o u s ei sd e s i g n e da n dd e v e l o p e da n dt h e nt h er e s u l to ft h i sr e s e a r c h i sv e r i f i e di np r a c t i c e k e y w o r d s j u n i o rm a t h e m a t i c st h et h o u g h t o f i n t e g r a b l ew a r e i n s t r u c t i o n a lr e s o u r c e s d e s i g n i i 河北大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师指导f 进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北大学或其他教育机构的学位或证书 所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了致谢。 作者签名：逸避 日期：丛年上月坠一只 学位论文使用授权声明 本人完全了解河北大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留著向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在一年月同解密后适用本授权声明。 2 、不保密曰。 r 请在以上相应方格内打“j ”) 作者签名： 导师签名： 日期：丝年月一盟开 日期： ! ，年一月l 2 一同 第一章前言 _ _ | _ _ - _ _ _ - - _ _ _ l _ _ _ _ _ _ _ ii i i _ _ _ _ - l 目_ 目_ 目_ 目_ e $ 第一章前言 一、研究背景 信息技术是基础教育课程改革的契机和切八点，它对于改变教师的教学方式、学生 的学习方式和师生互动方式，培养薪形势下所需要的具有创新能力、实践能力的人j z 具 有极重要的意义，它为基础教育课程改革提供了有力的支持。 我国教育部基础教育课程改革纲要中也明确指出，“大力推进信息技术在教学 过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、 学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势， 为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育资源环境和有力的学习工具。” 教育部颁布的全目制义务教育数学课程标准( 实验稿) ( 以下简称“课标”) 基 本理念部分也特别强调信息技术在数学教学中的应用。课标明确提出：“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的影响。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、计算梳对数学学习 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的工具，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。信息技术将成为数学教学中的基 本要素，信息技术的发展影响着学生数学学习的目标、内容和学习数学的方式。信息技 术进入数学课堂，能够为学生提供更为丰富的学习资源，成为学生学习数学和解决问题 的强有力的f ：具，改善学生的学习。” 教学资源的建设为垫础教育数学课程改革提供1 r 物质保障。教师应川优质的数学资 源进行备课和授课，教学效率才能提高；依托良好的教学资源，学习者的自主、合作探 究学习才能取得良好的效果。因此为了促进基础教育数学课程改革，急需设计开发出依 据谋标的有针对性的数学教学资源。 河北大学教育学硕士学位论文 _ e ! 目_ l z g _ 自目_ _ _ _ _ im n i i l in n 。, n ! ! ! 二、国内外信息技术环境下初中数学教学资源的研发现状 ( 一) 国内的研发现状 通过分析总结，近年来我国在数学教学资源建设方面主要取得了以下方面的研究成 果： 1 各种信息技术工具和基于这些工其的数学教学应用研究 为了提高数学教学质量，在数学教学中研发了各种各样的信息技术工具，并基于这 些工具开展了数学教学应用研究。在初中数学中使用最多的工具是“几何画板”和“z + z 智能知识平台”，基于这些工具进行研究也是当前信息技术与数学课程整合的热点。比 如沈阳东北育才学校的邱发文老师开展了基于“几何画板”的研究，其中的研究课题之 一是计算机与数理综合课的整合及仓q 造力培养，已经取得了一定的成果。此外还有 “几何教师”、“几何推理者”、“m a t h e m a t i c ”、“l o g o 语言”等，它们也是数学应用研 究的重要工具。比如广西桂林张霞老师的( ( m a t h e m a t i c 软件在中学数学教学中的作用， 对“m a t h e m a t i c ”工具软件进行了研究。目前在数学学科中常见的信息技术工具还：育 “m a t l a b ”、“m a t hc a d ”、“g l o b ”和“数学实验室”等。澳门培道中学的韦辉粱老 师主持开发了“g l o b ”平面实验室，并在澳门进行相关实验研究：贵州省教育局教研室 的符美瑜老师从2 0 世纪8 0 年代便开始利用“l o g o 语言”技术辅助数学教学，取得了 丰硕的成果，近期她j 下在主持全国教育科学“十五”规划重点课题( l o g o 语言技术用于 西部中学数学仓q 新素质教育研究。 2 资源库 目前国内有许多家公司和机构从事基础教育资源库建设，比如“k t 2 ”、“基教育星”、 “肖年树人”、“河北远程教育网”等。这些公司在资源建设方面各有特包，都取缁j 些成果，但是也存在一些问题。在资源平台的建设方面，它们都独立开发平台，由于采 用不同的资源建设标准，不同平台的通用性受到了限制。在资源库内容建设方面，k 1 2 的资源库( h t t p ：2 0 2 9 7 2 5 4 1 0 4 n a g a f v p h p 3 7 b a n k i d = 6 ) 是其中很有代表性的一一 种。k 1 2 教育资源库主要是针对教师的“教”设计的，教学资源以课掌演示型课件、论 文、题库和基础性的元素材为主，而针对课标丌i 发的自主探究、合作学习的资源相 对较少。 3 教师自主开发的课件 ， 第一苹前言 目_ l ；i l ，s e 自日目e ! ! ! 蝴 教师自主开发的课件主要是学科教师根据自己的教学需要制作的。由于学科教师具 有一定的教育学、心理学和学科教学理论，他们开发的这部分课件具有针对性强，教育 价值高的特点。但是却不利于推广，原因在于每个教师的教学风格不同，教师自制的这 部分课件不能适应各个教师的个性化需求。 ( 二) 国外的研发现状 1 数学互动赍源平台 该平台依据美国国家课程标准，根据数学课程的特点，建构课程实施方案。它以系 列l e s s o np l a n 为活动组织线索，以j a v a 软件作为实现数学、科学模拟实验的手段。 它以问题为导向，利用计算机模型的模拟开展自主探究和学习的新型课程，具有在线、 交互和多媒体的特点，既用于基于项目的研究性学习活动，也作为学习支架和工具，广 泛用于同常的数学和科学教学中。数学互动资源平台将数学课程架构在信息技术介入的 新型学习环境基础之上，建构了数学互动课程。互动课程独特的成功之处不仅在于基于 项目的研究性课程，而且更重要的在于把探究方式引入同常的课堂教学，使信息技术真 正走入课掌，并且成为改变学生的学习方式，提高学生数学素养的重要途径。学生通过 互动课程的重要组成部分“互动程序”来模拟整个学习过程，进而使学生的探究活动无 论在深度和广度上都能超越局限于具体实验的水平。从辅助教学到学生自主学习，互动 谋程为我国中小学数学教学课件设计的转型和发展提供了范例。如图l l 所示数学互动 资源平台首页( h t t p ：w w w i l l u m i n a t i o n s n c t m o r g ) ： 2 “在线学习”数学平台 图卜l 数学互动平台 河北人学教育学硕士学位论文 新加坡在教育信息化方面走在世界的前列，在信息技术与数学瀑程整合的资源建设 方面，新加坡从2 0 0 2 年起使用的新数学教材很具有特色，也从个侧面反映其信息技 术与数学课程整合中资源建设的现状。该教材系列特别强调“在线数学”的学习并在 公众网站提供了有关的资料，随时供教师和学生浏览、下载等。新加坡的“在线数学” 是一种基于网络的数学学习环境，“在线数学”可分为以下6 种方式：在线浏览、在线 检索、在线下载、在线讨论、在线传递、在线登录。除了在线数学资源，教材充分利用 教学光盘为学生提供丰富的学习资源，利用动态软件如几何画板为学生学习提供强有力 的学习工具，拓展学生学习数学的内容和空间。 国外研究资料表明：各国在数学数字化教学资源建设方面各有特色，美国、新加坡 等国家构建了楣应的数学资源平台为师生学习数学提供了强有力的工具，这些研究成果 对于我国基础教育数学教学资源的建设有一定的借鉴意义。 三、信息技术环境下初中数学教学资源建设中存在的问题及分析 国内外信息技术环境下初中数学教学资源建设已经取得了一些成就，但是也存在一 些不足。结合上述的研发现状，并通过对河北省保定市中小学学校应用信息技术进行数 学学科教学现状进行访谈调雀，以及对“河北远程教育网站”的“资源应用现状”和“资 源调查报告”进行分析的综合考虑，可以得出，信息技术在数学教学中还没有得到普遍 的应用，初中数学数字化教学资源建设中还存在一些问题。归纳起来主要包括以下几点： ( 一) 缺乏与教学过程紧密相连的自主、合作、探究学习的资源 目前国内已有的初中数学教学资源库，多数局限在题库系统、课件系统和文本教案。 大部分课件是以教师的经验为背景开发的。停留在素材水平和演示型谋件水平，独最j 二 数寨和学习活动的资源较多。在以“教”为中心教! 警模式中，这些资源在辅助教师教学 力皤作用确实很大。但是基础教育数学课程改革主张自主、合作和探究的学习方式，已 有的这些教学资源已不能满足基础教育数学课程改革所需要的与教学过程紧密相连的 自主、合作和探究学习的大量资源的需求，也就是对大量的与学习过程紧密集合的互动 课件、与学习主题相关的教学资源的需求。 ( 二) 已有教学资源的组织和管理方式不合理 目前已有的大部分资源库的组织管理方式不合理。搜索引擎系统不规范，习题、教 第一章前言 案、课件中心检索不太方便：教学资源的排列无规律、归类不合理，不便于教师查找自 己想要的资源。对于教育资源库的组织和管理方式，大部分教师希望它是按照课本的章 节或者是主题排列，从而很方便地获取所需要的教学资源。 ( 三) 教学资源低水平重复建设，优质资源不能共享 目前教育资源低水平重复建设现象比比皆是，制作者合作意识欠缺，优秀教学资源 无法实现校际甚至校内共享。各个组织机构之间都建立自己独立的平台，但是缺乏基于 网络的统一的数学教学平台，致使不同机构间的资源不能通用，给用户应用不同机构之 间的资源带来了不便。因此，国家或者地方教育部门需要加强资源建设的宏观调控，建 立统一的资源应用平台实现资源的广泛共享。 ( 四) 大而全的课件不能满足教师的个性化需求 现有的许多教师自制的课件，追求大而全，都想把最优秀的教学思想、教学模式、 教学策略放在一个完整的课件里，希望以此来满足所有教师的教学要求，这部分课件存 在着通用性不够、灵活性和开放性较差的不足。因为教师自制的课件，个性化特色很强， 而课件的使用者千差万别，教师的教学方式、教学经验、教学习惯等各不相同。而且， 教学对象也存在着多元化。一个样板化的课件不能适应多变的教学要求，大而全的课件 不利于教师个性的发挥，也不利于教师对这些教学资源进行重新组织。对于希望提供给 的资源类型，多数教师希望得到制作课件的积件，一般不会直接使用提供给的大而全的 课件，愿意自己将相关的积件进行整合，他们认为目前已有的课件资源中有针对性的积 件资源太少，希望得到与教学过程相配套的丰富的积件资源。 ( 五) 大璺的网络资源在教学中利用率比较低 冽络上猿然潜在肴大遗的信息资源，它们是教学资源的最1 1 锯成豁分，1 络f 、； 息资源良莠不齐、大部分没有经过二次开发，这使信息素养不高的老师和学生在巨大的 网络信息资源中寻找合适的教学资源是存在困难的，致使网络资源在教学中的利用率比 较低。比如很多教师在网络环境下进行教学时，只是把通过搜索引擎奁找到的相关网页 资源直接提供给学生，忽略了对无关信息的过滤和与学习主题相关的资源的分类工作。， 这些没有经过加工的网络资源，相当于穿上了计算机外衣的厚本教科书，知识易被割裂， 最终与新课程改革想要实现的学习目标相背离。特别是对于自制能力和信息素养还没有 涧北大学教育学硕士学位论文 ! ! s _ _ 自目目_ _ j _ _ _ 目- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 口_ _ 自_ _ - - _ m i f i i 目! s ! e s ! b 自自! 达到很高水平的初中生来说，如果放手让他们到因特网上学习，大部分学生获得的都是 无层次、不系统、针对性差的素材性资源，很难达到应用网络进行学习的预期的目标。 所以应该加强对网络资源的二次开发，将网络资源以适合的组织方式提供给教师和学 生，提高网络资源的利用率。 ( 六) 数字化教学资源的应用策略研究较少 目前教学资源中存在利用率低，制作与使用相脱节的问题。这也是许多教育软件公 司长期以来一直担忧的问题。资源的设计制作的最终目标是应用，面对资源利用的现状， 应该仔细思考这个问题，问题到底出在哪旱? 目前制作资源的公司很多，其中也不乏精 品，但是为什么却得不到推广应用呢? 可能的原因是多方面的，其中一个很重要的原因 就是一部分教师不知道如何去使用提供给的资源，不知道怎么使用才能取得良好的效 果。很多教育资源公司制作资源的时候，缺乏需求分析，在提供给用户教学资源的时候， 缺乏相关的资源应用策略研究，这将是导致资源利用率低的重要原因。因此，需要在需 求分析的基础上设计资源，加强资源应用策略研究。 由上面的论述可见，教学资源的设计和应用中存在各种问题。辅助教师“教”的素 材性教学资源居多，缺乏与教学过程紧密相连的自主、台作和探究的资源；缺乏供教师 下载和组合的丰富的积件资源；网络教学资源在教学中利用率低；所提供的资源库组织 管理方式不合理；制作出来的资源得不到推广，对于资源的应用策略研究较少；教学资 源局限在小范围内共享，其推广共享受到限制等问题。 四、研究目的、内容和方法 ( 一) 研究目的 神：信息技术环境f ，数学教学资源的建发是基础教育课程改辑的物质缧婚，旧爿：h 前初中数学教学资源建设中还存在以下的几点问题：缺乏与教学过程紧密相连的自主、 合作、探究学习为主的积件资源；已有资源的组织和管理方式不合理；资源的利用率低， 资源应用策略研究较少等问题。因此本研究充分考虑基础教育课程改革中数学学科的特 点和信息技术在初中数学教学中的作用，并借鉴已有的积件思想和积件系统理论将积 件思想应用于教学资源的设计中，提出了基于积件思想的初中数学教学资源设计的般 模式，目的是解决以上的几点问题，同时也为基予积件思想的初中数学教学资源设计提 第一章前言 供理论指导。 ( 二) 研究内容 1 基于积件思想的初中数学教学资源设计的基本原则 2 基于积件思想的初中数学教学资源设计的一般模式 主要就积件系统生成的三个阶段一分解积件、积件归类和组织管理及组合积件进行 了比较深入的分析。首先，提出了在对初中数学教学过程分析的基础上分解数学积件的 般方法；然后，就积件归类方法和数学积件库中的“教学内容库”、“微教学单元库” 和“教学策略库”进行了详细的阐述，在“教学策略库”中提出了积件策略“问题互动 式教学策略”，供教师在教学过程中参考使用：其次，提出了以“单元”、“搜索引擎” 和“目录树”相结合作为组织和管理积件库的基本方式；最后，就积件组合的三种方式 和积件组合平台的发展趋势进行了分析。 3 初一数学“概率”单元积件库的设计 根据基于积件思想的初中数学教学资源设计的一般模式设计开发了初一数学“概 率”单元积件库，具体体现在三个阶段：“概率”单元分解积件阶段、“概率”单元积 件归类和组织管理阶段和“概率”单元组合积件阶段。 ( 三、研究方法 1 文献研究法 大量查阅、收集国内外初中数学教学资源的研究资料并对之进行分析整理。 2 访谈和问卷调查法相结合 运用访谈和问卷调查相结合的方法了解和分析目前初中数学教学资源建设中存在 的问题，师q 二在基础教育课程改革 - t ，所需要的教学资源类型和期望的教学资源妻h 织琵，弦 j 3 式。 3 行动研究法 通过与学科老师合作，在实践中应用所设计开发的“概率”单元积件库，并在实际 教学中进行实验，咨询师生意见，在此基础上评价和反思基于积件思想的初中数学教学 资源设计的般模式，进一步完善设计模式。 河北人学教育学硕士学位论文 墨生墨鼍罩_ e _ 曩奠蕾皇由皇墨墨舅舅邕摹_ _ j _ 皇墨墨曩墨墨_ _ 日_ i i ii l i l l i 皇皇皇曼鼍蛸碲型皇皇! 墨e e 皇! 五、相关概念界定 ( 一) 教学资源 “教学资源是指支持学习活动的各种人力和物质条件，有人力资源和非人力资源两 大部分组成。非人力资源主要包括学习材料和学习环境。”【1 】本文所指的教学资源主要 指学习材料。主要包括可利用的各种教学信息资源和教育教学软件。具体在数学教学中 的教学资源，是指支持教师进行教学和学生进行学习的各种网络资源素材、互动课件、 以及支持应用这些素材的平台、工具软件、教学策略等。 ( 二) 积件和积件系统 1 积件 “积件”定义是：“积件是构成课件的基本教学元件，它是基于某一知识点的微教 学单元、教学素材或微教学策略等，人们根据教学需要对他们进行编排、组合和运用， 生成具有一定教学功能的多媒体教学程序。”( 2 】 2 积件系统 积件系统由积件库和积件组合平台两部分组成。“积件系统”是一个主要以“积件 库”为资源的资源开发、组合与生成的资源系统。“积件库由实库( 多媒体教学资料库和 微教学单元库) 和虚库( 虚拟积件资源库、资料呈现方式库和教学策略库) 构成。” 知这种 积件库在实践中存在的弊端是积件库的构成不合理，整个积件系统过于庞大，以至于到 目前为止已建成的教学资源库没有能完全按照这种思想进行设计的，这种积件库设计思 想的不合理性主要表现是： 首先，积件库的元素分类不够科学，教学素材弓非教学素材没有区分，没有体现朝 终慰想、如：鲣体素材的里现方式并不足辛勾战课件的基奉教学l 豢，它i i 以r j 慵y 习* 的注意和为课件增添美感为目的，伴随着教学素材的出现而出现的。它的种类有限，且 很难由使用者自行设计，因此，这种教学素材不应以积件的方式出现，而应以多媒体素 材库的形式独立于学科积件系统。另外，虚拟积件资源库的内容与多媒体教学资料库和 微教学单元库没有本质的区别，基于网络学习者可以随时将全国乃至全世界的资源进行 检索、重组，并结合教学需要灵活地加以组合。虚拟积件资源库只是一个积件运行的网 络环境，没有必要另成一类。 第一苹前言 其次，积件库层次结构，各种库的种类、结构、内容不明确，没有统一的标准。 种积件系统中使用的积件库可能在另一种积件系统中无法使用，故可操作性较差，很难 实现资源共享。如用于中学教学的积件库，是按“学科”建库还是按“学科加年级”建 库，可以建成哪几种积件库，库内应记录元素的哪些属性等等，如果没有明确，这些资 源很难形成共享。积件库的构成、组织和管理应参照数据库管理系统的管理模式，积件 的组合生成可采用基于页面、或流程、或时间序列的多媒体编著系统的模式。 基于对已有积件系统理论的分析，本文所设计的积件库以学科和年级为基本的分类 标准；资源库中与教学内容无关的素材库则另外建立，作为附属成分链接在积件系统卜。 这种积件系统的构成与运作模式可用图卜2 来表示： 圈【_ _ 2 珙件氛锍 积件库主要由教学内容库( 以知识点为表达的中心) ，微教学单元库( 一个完整的知 识点的教学过程) 和教学策略库( 模块化的基本教学策略) 组成。对于积件组合平台，出 于到目前为止还没有真正符合积件组合平台要求的平台出现，本文将常用的组合积件的 几种平台称为类积件组合平台，因为这些著作平台主要着眼于多媒体软件的设计和运 用，还缺乏从中小学课堂教学需要、教学策略与表达方面来考虑平台的功能，所以只能 称之为类积件组合平台。类积件组合平台主要包括三种：网页式：f r o n t p a g e 、 河北大学教育学硕士学位论文 g e 目! ! 幽ii ii,i ! ! 自 d r e a m w e & v e r ；幻灯片式：p o w e r p o i n t 等；可执行文件式：a u t h o r w a r e 、洪图、方正奥 斯、v b 、几何画板等。真正的积件组合平台应该从a u t h o r w a r e 、p o w e r p o i n t 等优秀平 台软件中吸取素材组合的设计思想，如简单的图标调度方式、o l e 20 对象链接和嵌入思 想，并从积件本身来考虑组合平台的教学功能。 第二章基于积件思想的初中数学教学资源设计的基本原则 第二章基于积件思想的初中数学教学赍源设计的基本原则 一、积件思想 积件思想是我国在对c a i 领域存在问题进行长期探讨与反思后提出的，它是一种“以 不变( 积件) 应万变( 教学实践) ”的发展我国课堂计算机辅助教学的新思路，积件思 想同样对解决数学教学资源建设中存在的问题也有启发和指导作用。 “从辩证法的角度看，积件思想是一个分析与综合相结合的思维过程。它是对具有 某些特征的一一类事物进行分析，寻找出构成该类事物的各个基本元素，然后根据问题的 需要，利用这些基本元素重新设计组合新的事物。这是一个从整体到部分、再从部分到 整体的过程，也是从具体到抽象、再从抽象到具体的过程。从系统理论的角度来看，积 件思想是一种在对系统的功能进行分析、分解的基础上，重新设计、构造、重组或生成 新系统的系统分析和系统设计的思维过程。” 2 1 积件思想由两个基本过程构成：首先是分析、分解过程，它是通过对一个系统的功 能和结构加以分析，并将其分解为一些基本的、功能单一的子系统或元素；其次是构造 重组的过程，根据实际问题的需要，利用这些子系统或元素，组合设计出具有所需功能 的新系统。要保证整个过程能顺利完成，分解出的子系统或元素必须具有尽量单一的功 能，且不宣进一步分解，如果再进行分解，功能就会丧失( 单一的功能也为后来灵活地 重组提供了保证) ，这就是基元性，具备这一性质的子系统或元素可简称为基元：而具 有基元性的子系统或元素应该能够与别的子系统进行组合且组合后能够发挥其原有功 能或产生新的功能，这便是可积性。此外，为r 保证同一一功能存各组合部分重复使，m 这些予系统或元素还应具有可复制性，即基j 曲重复无限制地使用。 基元性和可积性是互相联系的。就教学资源的设计而言，教学资源素材愈是基本的， 附加的边界约束条件愈少，其重组的可能性就愈大。例如，一段下雨的素材( 图片、动 画、电视) ，语文老师可用来讲散文、古诗或作文意境：生物老师可以用来讲生物。这 些素材可以方便师生根据教学需要重新组合集成，生成新的课件。而“附加的边界约束 条件”则是指基本教学元件具有教学功能的产生条件，附加的边界约束条件越少，功能 越单，重组的可能性就越大，可避免因重组后的功能重叠和：元余而导致的浪费。但是 河北大学教育学硕士学位论文 i i ；目自! e ! ! 目_ i i i i ! ie ! ! _ e ! ! _ _ ! ! 如果基本教学单元分解得太小，则可能会失去应有的功能。比如对于具有交互功能的数 学积件，在积件设计的时候必须有一些相关的边界约柬条件说明其发挥教学功能的方式 和方法，否则就不具有教学功能，也不能称其为积件；相反，如果分解得不够，功能不 单一一，则重组的可能性就较差。所以对于积件的分解应该根据学科特点和教学需要来灵 活选择，不应该局限于某一种单一形式。这种具有基元性和可积性的綦本教学元件，爿 是真正意义上的积件，它可以是基于某一知识点的，具有一定教学意义的教学资源素材 ( 素材积件) ，也可以是体现某一教学策略的功能模块( 策略积件) ，或是能完成某知 识点教学的微教学单元等。 二、基于积件思想的初中数学教学资源设计的基本原则 ( 一) 教学过程导向设计原则 信息技术与课程整合是基础教育课程改革的一项重要任务。为了_ 防止信息技术的应 用流于形式，信息技术的应用应阻落实三维教学目标( 知识与技能、过程与方法、情感 和态度) 为根本目标。为此，信息技术的应用应依据教学目标分析得出的知识技能、学 习能力和情感与态度发展的任务，选择适宜的信息技术应用类型，有效地发挥各类信息 技术在教学中的功能。信息技术应用的设计，还需要结合教学过程的分析来设计，依据 教学过程中认识活动对信息资源提出的需求，按照认识活动中的心理学规律，设计信息 技术应用的具体内容和方法。基于积件思想的初中数学教学资源的设计跟教学过程的设 计相结合，在对教学过程分析的基础上进行教学资源的设计，找出适合信息技术表现的 知识点，设计相应的积件类型。 ( 二) 多种形式有机结合设计原则 岍l ：数亨化技术的多样牲，数字化教学资源l 虹多种多样。从奖嘿i 哲包辣纷、 教学软件工具、多媒体素材、网络资源等；就特征而言，具有多媒体化、网络化和智能 化等多种形式。依据建构主义学习环境创设理论，知识的多重表征有利于学生对知识的 获取和利用。要让知识具有多重表征，需要充分利用多样化的教学资源，剖设多样化的 教学环境。而随羞科学技术和新媒体技术的发展，通过文本、声音、三维动画等设计多 种表现形式的教学资源已成为可能。另外，由于不同教师的教学设计理念和过程各有特 色，多种表现形式的教学资源也为教师提供了更多的选择。所以存设计积件的时候，特 第二章基于积件思想的初中数学教学资源设计的基本原则 一i i ii 自_ 别要考虑教师多样化的教学需求，并就同一个知识点提供多种层次的、多神表现形式的 积件，便于教师在教学中根据各自的需求灵活选择，也便于为学生提供多样化的教学资 源，使数学学科教学面向全体学生，满足不同层次的学习者的需求，使不同层次的学习 者获得所需要的有价值的学习资源。 ( 三) 动态可持续发展设计原则 可持续发展的数学教学资源不是僵化静态地表现为一堆数学符号、概念、命题的集 合，它应该是富有活力的动态的具有生长力的“有机体”。传统的教学资源，比如教学 网站，以试题、课件和论文为主，其功利性的目标使得数学教学资源“退化”为考试工 具“数学试题”，这样的资源显然没有生命力。数学教学资源的发展动因，可以来自数 学自身的发展，比如数学问题的激活、数学观念的变革、数学思想方法的丰富：电可以 来自数学与社会应用的结合，比如问题情境设计的趣味性和丰富性、应用环境的多样性、 闻题解决的挑战等，还可以来自学生学习的心理发展和学习方式的需求，如学习的建构 性、学习中的个性发展需求、学习共同体的交互行为的驱动等等。数学教学资源的设计 需要在“促进人的发展”的课程核心目标之下，寻求上述各因素的平衡点和结合点，并 将其整合于数学教学资源的设计中。仅仅利用静态的资源库( 存放已开发好的素材、课 件、积件、网上课程、教案、文章等产品供师生浏览下载使用) 是远远不够的，因为这 些已开发出的资源只是人们“过去的”、“有限信息”的固化形式，随着时代的进步，教 育改革中新的理念、新的内容的出现，其中很大部分已经无法很好地适应新的教与学的 需求。而动态的资源不仅留有能够不断丰富和更新的空间，对学生而言，也更具有吸引 力，学习效果会更好。 我们提侣建设具有“流动生成性”的积件库。让每一个教学的参与者成为信息、知 b j , i , j 提供哲荆积件的建设者，将积竹的建设o o 发埏融入到师生l 向教。0 学的7 1 ；，巩h 引 库将随着使用的进程，动态性地由教师和学生随时加入新的内容，不断得以充实和丰富。 河北大学教育学硕士学位论文 第三章基于积件思想的初中数学教学资源设计的一般模式 信息技术与数学学科教学的整合是基础教育课程改革的一项重要任务，数学教学资 源建设是整合中的关键因素。为了使信息技术的应用恰到好处，信息技术的应用应以落 实三维教学目标( 知识与技能、过程与方法、情感与态度) 为根本目的，教学资源的没 计应跟教学目标和教学过程紧密结合起来，根据教学过程分析选择适宜信息技术表现的 知识点，根据各类教学资源的功能选择适合的积件表现形式。基于积件思想和对初中数 学教学过程的分析，本文提出了基于积件思想的初中数学教学资源设计的一般模式t 图 3 1 ) ，主要包括三个阶段：分解积件阶段、积件归类与组织管理阶段和组合积件阶段。 其中前两个阶段是设计的重点，对于第三阶段，由于目前成型的积件组合平台尚未出现， 本文只是对常用的几种类积件组合平台进行归纳总结，为教师和学生组合积件提供参 考，这一阶段并非本模式设计的重点，在文中只是略作介绍，故在图中用虚线标明。 第三章基于积件思想的初中数学教学资源设计的一般模式 积作 组合积弘 分解积件阶段 业 类 与组 织管 网 理阶 页 段 文 件 可 确 执 定行： 数 适 积 文 学教合什 教 与信 确 件 学学息 定 积 摩 件的 目 +活 技+积_ i 归 组 标动 术件 分设 表 娄 类 绂 幺j 析 计 现 犁 管 刿 的 理 片 知 文 识 竹 点 图3 1 基于积件思想的初中数学教学资源设计的一般模式 一、分解积件阶段 阶段 教研人员、数学学科教师和教育技术人员对数学知识点进行深入研究，从数学实际 课堂教学的要求和相关教学实践出发进行教学目标分析，明确教学设计对三维教学目标 知识与技能、过程与方法、情感与态度) 的分析结果，分柝落实实现教学目标的教与 学的活动对信息技术的需求，要从有利于多媒体网络辅助教学的角度，分析哪些教学内 容能发挥信息技术的“动态”、“交互”、“情境创设”、“丰富资源”和“数学实验” 的特点，把这些教学内容分解成若干个相互独立的教学知识点，基于知识点确定积件类 制北大学教育学硕+ 学位论文 鼻鼍蕾皇巴! ! 邕皇毫曼墨! 审_ 皇皇墨墨曼崮曲蕾基皇墨曩_ _ i , i 兰鼍墨舅皇世堂皇! ! ! 鼍皇鼍皇皇曼皇兰邕! 曼皇鼍! 曼 型。 由于教与学的活动形式多种多样，需从不同的角度分析适合信息技术表现的知识 点。基于建构主义的以“学”为主的教与学活动设计主张发挥学生的主体性，主张自主、 合作探究的学习方式，体现了基础教育课程改革所提倡的理念，所以基于建构主义教与 学活动设计束分解积件的一般方法具有代表性。本文选取了基于建构主义的教与学活动 设计流程来分析“分解积件”的过程，目的是提供“分解积件”的一般方法。教师和 教研员在实际知识点的分析过程中，可以参考这个一般方法，也可以根据实际需要、教 学内容以及自身的教学实践经验来灵活选择适合的教与学的活动，确定适合表现的知识 点。基于建构主义教与学过程来分解积件的一般过程用表3 1 表示如下。 表3 1 基于建构主义教与学过程分解积件的一般过程 数学教学教与学活 目标分析动设计 确定适合信息技术表确定积件 现的知识点类型 创设学习丰富的媒体资源 情境教学实例 多媒体教学素材：文本、 提供信息 与学习主题相关的信 图片、表格、视频、动画： 息资源 知识与技 资源网址；演示性课件等 能、数学支架式教学策略 思考、解 自主学习 决问题、 策略设计 抛锚式教学策略 互动程序 随机进入式教学策略多媒体教学素材 情感和态 协作学习 小组讨论、协商 教学策略 度 策略设计 学习过程 与学习效在线测试、电子学档 多媒体教学素材 果评价设 b 1o 耍 1 - 1 教学结构 的设计 教学过程设计教学策略 ( 一) 数学教学目标分析 按照建构主义以“学”为主教学设计的目的，数学教学目标分析的目的是确定活动 的“主题”。由于主题包含在教学目标所需要的教学内容中，通过教学目标分析得出总 目标与子目标的形成关系图，即意味着得到了达到该目标所需的全部知识点，据此即可 1 6 第二章基下积件思想的初中数学教学资源设计的一般模式 确定当前所学知识的主题。“基础教育数学课程标准”将数学教学总体目标分为四类： 知识与技能、数学思考、解决问题、情感和态度。学科教师和教研人员在研究总体目标 的基础上，根据课堂实际情况，编写出单元教学强标和课堂教学目标，根据单元教学目 标和课堂教学目标确定相应的活动“主题”。 ( 二) 教与学活动设计 以“学”为主的教与学的活动是根据不同的教学目标确定实现教学目标的相关的学 习活动主题，围绕主题设计教与学的活动。“以建构主义理论为基础的教与学活动设计 主要包括以下六个阶段：仓i 设学习情境，信息资源设计，自主学习策略设计，协作学习 策略设计，学习过程与学习效果评价设计，教学结构设计。”h j 1 创设学习情境 创设与当前学习主题相关的，尽可能真实的情境。在数学教与学的活动中，数学问 题情境的创设使学习者更好地进行数学思考。面对大量的问题，能够从数学的角度去思 考问题，能够发现问题中存在的数学现象并运用数学的知识与方法去解决问题。数学问 题情境的创设可以通过多种方式来实现。比如可以用信息技术来创设问题情境，通过网 络提供给学习者大量的与同常生活相关的背景性资源：也可以通过教师的讲