（课程与教学论专业论文）新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究.pdf

摘要 本文首先分别调查了学生和教师对利用信息技术教学的看法和 认识，从中发现最主要的问题主要在设备、教师的观念、以及信息技 术与教学进行整合等方面。针对以上问题，本文对利用信息技术辅助 中学数学教学的必要性、可行性及理论基础进行了详细的分析与探 讨；并对其教学原则( 高效性原则、教学方法整合的原则、主体性原 则、教学设计优化性原则、过程性原则) 、教学方法( 情景教学法、 观察发现教学法。讨论与对话教学法、引导探索教学法) 、作了较详 细的阐述：同时结合教学实际，给出了利用信息技术辅助中学数学教 学的课案，以体现可操作性；最后对利用信息技术辅助中学数学教学 进行了结论分析并提出了应注意的问题和建议。 关键词：信息技术数学教学新课程 a b s t r a c t f i r s tt h i st e x t i n v e s t i g a t e s t h e v i e w p o i n t a n d u n d e r s t a n d i n g so f i n f o r m a t i o nt e c h n i q u et e a c h i n go fs t u d e n t s a n dt e a c h e r s ，d i s c o v e r i n gt h em o s ti m p o r t a n tp o i n ti st h eu n i t y o ft e a c h e r s i d e a s ， i n f o r m a t i o nt e c h n i q u e ，e q u i p m e n t sa n ds o o n t oa i ma tt h ea b o v ep r o b l e m ，w ec a r r yo nt h ed e t a i l e d a n a l y s i sa n ds t u d yf o rm a k i n gu s a g eo fn e c e s s i t y ，p o s s i b i l i t y a n dt h et h e o r i e sf o u n d a t i o n so ft h ei n f o r m a t i o nt e c h n i q u e t o t h et e a c h i n gp r i n c i p l e ( e f f i c i e n tp r i n c i p l e ，u n i t yp r i n c i p l e ， t e a c h i n gd e s i g np r i n c i p l e ，t e a c h i n gd e s i g np r i n c i p l e ， p r o c e s sp r i n c i p l e ) ，t e a c h i n gm e t h o d ( s i t u a t i o nt e a c h i n gm e t h o d o b s e r v a t i o na n dd i s c o v e r yt e a c h i n gm e t h o d ，d i s c u s s i o na n d c o n v e r s a t i o nt e a c h i n gm e t h o d ，n e t w o r k s )皿a k e st oc o p a r et o e l a b o r a t ed e t a i l e d l y ， c o b i n i n gt h et e a c h i n ga tt h es 锄et i m e a c t u a l1 y ， g i v i n g t om a k eu s eo ft h el e s s o nc a s eo ft h e m a t h e m a t i c st e a c h i n go ft h ei n f o r m a t i o nt e c h n i q u e ，t h ee n d w ec o n c l u d ea n da n a l y s i st h eu s a g eo ft h em a t h e m a t i c st e a c h i n g o ft h ei n f o r m a t i o nt e c h n i q u ea n da p p l yt ot h es u g g e s t i o na n d p r o b l e m st h a tw es h o u l dn o t i c e k e y w 0 r d s ： i n f o r m a t i o nt e c h n i q u ea t h e m a t i c st e a c h i n g n e wc o u r s e i i 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 第一部分问题的提出 计算器、电脑、课件、网络等等与信息技术有关的词语随着现代社 会高速的发展已经深入到教育的各个层面。如今在数学教学过程中运用 信息技术已经非常普遍，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，新的课程标准也明确提出，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，把现代教育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。但是教学的实际情况是否如预期 的一样，带着这样的疑问本人对本地的部分学校的教师以及学生针对多 媒体技术在数学教学中运用情况分别作了问卷调查，希望籍此能对正在 运用计算机进行教学的教师有所帮助，提供参考。现将调查情况分述如 下： 1 1 、对教师运用多媒体教学情况的调查分析 1 1 1 、问卷调查情况统计( 注：问卷见附录一) 问卷目的：了解教师对多媒体教学方式的观念和实际运用情况， 问卷对象：本市区部分学校的中学数学教师 发放问卷数：1 2 0 份实际收回数：1 2 0 份 从这次问卷调查所收集来的信息可以发现，绝大多数的老师对电脑、 计算器等现代教育技术很有兴趣且接触过，几乎每个学校都有多媒体课 室，自己有电脑的占了9 1 7 ，1 0 0 o 的老师接受过计算机基础知识的 培训，绝大多数的老师使用过多媒体上课，自己制作过课件。有7 5 0 1 教育硕七学位论文 表格一问卷一；数据处理结果 打所占百分 题号 打人数 打人数比 打所占百分比 l 1 2 0 o 1 0 0 o 0 o 29 03 07 5 o 2 5 o 3 1 2 0 01 0 0 o o 0 44 08 03 3 3 6 6 7 54 08 03 3 3 6 6 7 6 1 l o l o 9 1 7 8 3 7 5 0 7 0 4 1 7 5 8 3 81 0 02 08 3 3 1 6 7 91 2 0o1 0 0 o 0 0 l o 1 0 0 2 0 8 3 3 1 6 7 1 1 1 1 0 l o9 1 7 8 3 1 21 2 001 0 0 0 o 0 1 3l l o 1 0 9 1 7 8 3 1 47 05 05 8 3 4 1 7 1 51 0 1 1 u 8 3 9 1 7 1 6 0 1 2 0 o o 1 0 0 o 1 79 03 07 5 o 2 5 o 1 8 8 04 06 6 7 3 3 3 1 99 03 07 5 0 2 5 o 2 09 03 07 5 o 2 5 0 9 6 2 15 07 04 l _ 7 5 8 3 虬 2 22 0l o o1 6 7 8 3 3 2 33 09 02 5 o 7 5 o 2 48 04 06 6 7 3 3 3 2 57 05 05 8 3 4 1 7 2 6 1 1 0 1 09 1 7 8 3 2 71 1 01 09 1 7 8 3 2 81 1 01 09 1 7 8 3 2 9 1 2 001 0 0 0 o 0 3 0l o o2 08 3 3 1 6 7 3 l7 05 05 8 3 4 1 7 3 28 04 06 6 7 3 3 3 的老师说用计算机辅助教学的课并不多。也有4 1 7 的老师因为找不到 合适的课件或自己不会做而不用计算机辅助教学。而教师不使用计算机 上课的另一个重要原因是制作课件很麻烦而教学效果却不明显。( 具体 数据见表格一) 2 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 1 1 2 、存在的问题： 1 、现在各个普通中学校所谓的多媒体的配置多为电脑、投影屏幕、投 影机、实物展示台、电视、音响、话筒等等，而且只能由教师操作，学 生还是坐在下面听课，亲自动手的机会很少。有的学校配备有人手一台 电脑的教室，但与多媒体课室是分开的，只有少数重点中学才有网络环 境下的多媒体教室。有的学校为了爱护设备，甚至连粉笔和黑板都不准 一起使用。有的学校资金不足，所购置的多媒体设备有限，只有一间多 媒体课室，根本不能满足全校所有的老师的使用。因此教师的积极性受 到影响，一阵风之后就冷淡下来 2 、很多教师往往只在上公开课时使用多媒体，平常用的比较少；有的 老师是为节省时间只使用实物展示台投影书本的例题或者考试的题目 等需要展示的内容，替代粉笔在黑板上的抄写过程；有的用多媒体实际 就是专用电脑进行演示，完全不另在黑板上写一个字；还有的不管什么 内容都用多媒体来上课，虽然有动画，有声音，但本质上与传统教学没 有太大的区别，甚至效果还不如从前。 3 、一些教师的多媒体技术以及网络的知识有限，不会使用电脑或者粗 通的人还有很多，教师所使用的课件很多不是自己制作，有的从网络下 载后稍作修改就拿来用，往往对原创者的制作意图不是十分明了。能制 作出高水准的课件的教师不多，即便有的老师有了一些奇思妙想也不能 随心所欲地付诸实施。有的制作的课件很死板，不能变通，对教学中途 出现的不同情况，不能灵活转变。即便有的老师会制作课件，但备课时 间延长，要花费太量的人力和精力，至于教学效果还另当别论。所以老 师的积极性并不是很高。 r 教育硕士学位论文 针对以上的问题，发现存在的问题主要集中在三个方面： 1 、硬件设备上的问题。 硬件设备上的短缺阻碍多媒体技术的推广和使用，特别是在新课程 改革的背景下，现代信息技术是“作为学生学习数学和解决问题的强有 力工具”加以强调的，如果还是和从前一样使用粉笔加黑板的传统教学 手段，那么许多新理念，新观点、新技术就不能充分地被贯彻和实施， 我们的学生将不能适应现代社会的迅猛发展，更不用说国家的富强和民 族的振兴。不过，现在还是现代信息技术运用的初期，存在设备不足的 现象是在所难免的，随着经济的发展和对教育投入的加大，以后各个学 校多媒体的普及程度也必将会进一步加大，这方面的问题将迎刃而解， 也就不再是问题了。 2 、教师方面的问题。 新课程改革正在如火如荼地进行，它与旧课程最根本的区别就在于 理念，新课程所蕴含的先进的理念反映了当今时代经济全球化、文化多 元化、社会信息化的特点，体现世界教育发展的趋势。折射出人们对美 好未来的追求。新课程发展的核心是新课程理念的落实。能否把国家意 志、专家思想变为千百万教师的教学行为，是新课程能否实现的关键1 。 但是有许多教师还没有完全理解新课程改革的内涵和意义，有些甚至是 被动地被推上改革的前线，虽然在使用新的课程标准、新的教材，但是 思想上还没有作好准备，心中充满了迷惑不解，再加上改革初期，万事 欠缺，素材，资料、经验缺乏，显得不知所措，教师们坐在一起时大多 感慨“不知道怎么去教了”，比如对新教材中出现的“做一做”、“想一 想”、“试一试”“读一读”等等的处理上简单化，走过场一样一带而过， 4 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 没有去思考编者的意图，还是按照老教材的方式去上课，反映在教学上 就是“穿新鞋，走老路”。改革之路任重而道远，教师观念的转变才是 关键问题，只有改变教育教学理念才能改变教学行为，如何才能让教师 接受新的课程理念，并将这种接受转变成一种素质，正是本文将要探讨 的问题之一。 3 、数学学科与信息技术整合的问题。 上文中所提的课件制作反映出来的问题实质上是学科与技术整合 的问题，我认为它包括了理念与知识两方面的内容。理念指导教师的思 维方式和行为准则，决定我们应该做什么，采取什么方式去做，要达到 什么目的。而知识可以将我们的理念转化到具体的行为当中，让我们自 如地把理念不露痕迹地运用在教学的各个环节当中去。那么到底怎样去 整合才是有效的呢? 这也是本文重点探讨的问题之一。 1 2 、学生对多媒体教学与传统教学的态度和看法的调查分析 1 2 1 、问卷调查 以下是对学生在使用多媒体教学初期的一个问卷调查( 注：问卷见 后面的附录二) 调查的目的：了解学生对多媒体教学以及与传统教学进行比较的态度和 看法。 调查对象：本校七年级两个班的学生共9 5 人，发放问卷9 5 份，收回9 5 份。 调查结果分析： 计算机多媒体应用于教学，其图文声像并茂的动态传播，能 激发学生的学习兴趣、启迪学生思维，为学生创造一个直观的学 5 教育硕士学位论文 习环境。在调查中我发现最喜欢多媒体组合教学的有5 3 人，占了5 7 o ， 喜欢讲授手段的占了2 8 。使用多媒体辅助教学后有5 3 的同学认为对 数学的兴趣更浓，5 2 7 的同学感觉学习数学轻松，3 9 4 的同学希望老 师尽量多的使用多媒体。总的来说，大部分的学生对使用新技术来上课 是很有兴趣的，希望也愿意老师多使用多媒体，但是教师若使用不当， 如果一厢情愿地使多媒体充斥于课堂教学的全过程，看似热闹， 实则学生被当成可随意填塞知识的“容器”，学生长期处于被动 的教学情景中，其学习效率自然就大大降低。( 具体数据见表格二) 另外，从与学生的接触中，我们还发现多媒体并不是使用得越多越 好，学生在最初的新鲜劲过去之后，其本身对待数学学习的态度会恢复 到没使用多媒体之前的状态，也就是说教师想单纯利用电脑来改善学生 学习数学的兴趣的做法并不能称心如意。在学习内容、教师所采用的引 导方法不同的情况下，学习的效果不全相同。所以，我们更应该认真思 考将现代信息技术合理地运用于中学数学的路子。 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 表格二：学生对多媒体教学的问卷调查统计表 题号选a 人数选b 人数选c 人数选d 人数总人数 百分比百分比百分比百分比 百分比 l2 8 2 9 5 4 2 4 4 2 1 1 1 l i6 1 4 1 4 7 9 5 1 22 6 2 8 o 3 3 2 1 1 1 l - 8 5 3 5 7 0 9 3 l 33 6 3 8 3 4 8 5 1 1 4 4 3 6 6 4 9 4 1 45 1 5 5 4 1 3 1 4 1 2 8 3 0 4 9 2 1 58 8 5 1 5 1 6 o 6 0 6 3 8 9 61 1 1 1 7 9 4 1 64 9 5 1 6 6 6 3 2 3 2 4 2 1 7 1 7 9 9 5 1 73 9 4 1 9 3 2 3 4 4 2 2 2 3 7 9 3 l 85 0 5 3 2 3 5 3 7 2 9 9 6 9 4 1 94 9 5 2 7 1 1 1 1 8 3 3 3 5 5 9 3 l 1 03 7 3 9 4 7 7 4 2 4 2 5 5 2 6 2 7 7 9 4 l 教育硕士学位论文 第二部分：理论综述 2 1 、有关信息技术的理论 2 1 1 、什么是信息技术? 信息技术的定义目前约有数十种。就广义而言，信息技术是指能充 分利用与扩展人类信息器宫功能的各种方法、工具与技能的总和。就狭 义而言，信息技术是指利用多媒体计算机、网络等各种硬件设备以及软 件工具，在一定科学方法指导下，对图文声像等各种信息进行获取、加 工、存储、传输与使用的技术。本文取其狭义，主要指多媒体计算机 技术与网络技术，强调与一般电子媒体( 投影、录音、电视) 不同，重 点指多媒体计算机技术：计算机交互式综合处理多种媒体信息文本、图 形、图像、声音、视频等，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个具有 交互性的系统圆。 2 1 2 、信息技术与教育技术的关系： 教育技术是应用系统方法来分析和解决人类学习问题的过程和手 段，其宗旨是追求教育的最优化。教育技术分为有形技术和无形技术两 大类，有形技术指利用自然科学、工程技术学的成果，把物化形态的技 术应用于教育，借以提高教学效率的技术，它包括从黑板、粉笔等传统 的教具到计算器、多媒体计算机及网络等一切可用于教育的器材、设施、 设备等及相应的软件。无形技术主要指利用教育学、心理学、系统科学、 传播学等方面的成果以优化教育过程的技术。 彭绍东信息技术教学论纲电化教育研究2 0 0 l ( 1 0 ) 1 0 祝智庭现代教育技术教育科学出版社2 0 0 2 ( 3 ) 6 5 8 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 显然我们所讲的信息技术只有当它能应用在教育教学中时才称得上 是教育技术，是教育技术中有形技术的一种，而教育技术还包含一些无 形技术。教育技术追求的目标是实现教育的最优化。如果我们只从狭义 角度去理解现代教育技术，现代教育技术是新出现信息的技术，这样就 会忽视传统技术的应用，把目光完全集中到现代信息技术上来。信息技 术的正确应用会弥补传统教学的不足，但要实现教学的最优化，必须同 时对所有资源( 不管是原有的，还是新出现的) 进行设计、开发、利用、 评价和管理，只有二者有机结合才能以最小代价求得最大效益。如果我 们放着简单媒体不用，而只单纯考虑用价格昂贵、技术复杂的新设备去 解决教学问题，这不现实，也没有必要。 2 1 3 、有关多媒体的概念 多媒体技术：多媒体技术是指以计算机为核心，交互地综合处理文本、 图形、图像、视频、活动视频和动画等多种媒体信息，并通过计算机进 行有效控制，使这些信息建立逻辑连接，以表现出更加丰富、更加复杂 信息的信息技术和方法。 从以上定义我们可以看出，多媒体技术是以计算机为核心的，这是 最基本的条件，所以我们开展多媒体教学首先要会用计算机；其次， 就是交互性地处理多种媒体信息，这是多媒体技术与其他媒体技术相 区别的一个重要特征。但是多媒体代表一种技术范畴，我们可以这样理 解：多媒体的“多”是指多种媒体表现、多种感官作用、多学科交汇、多 领域应用；多媒体的“媒”是指人与客观世界的中介；多媒体中的“体”是 指综合集成一体化，包括各种信息及其关系的编码一体化，设备控制一 体化，并具有实时交互控制环境。 9 教育硕士学位论文 多媒体技术的4 个主要特点： 1 集成性：多媒体技术的集成性主要表现在两个方面，即多种信息媒 体的集成和处理这些媒体设备的集成。多种信息媒体的集成包括信息的 多通道统一获取、多媒体信息的统一存储与组织、多媒体信息表现合成 等多方面。对于多媒体设备的集成而言，则要求处理多媒体的各种设备 应该成为一体。 2 可控性：多媒体技术并不是多种设备的简单组合，而是以计算机为 控制中心来加工处理来自各种周边设备的多种媒体数据，使其在不同的 流程上出现。计算机是整个多媒体系统的控制中枢。多媒体信息可以在 时间域上加工处理，如进行信息数据编辑等，也可在空间域上加工处理， 如开设窗口等。多媒体技术的可控性也体现在其友好的界面技术上，可 以充分增强和改善人机界面功能，使其更加形象、直观、友好，能表达 更多的信息。 3 交互性：交互性是多媒体技术的特色之一。交互性是指用户可以与 计算机的多种信息媒体进行交互操作，从而为用户提供更加有效地控 制和使用信息的手段。由于交互可以增加对信息的注意力和理解，延长 信息保留的时间，因此，借助于交互性，人们不是被动地接受文字、声 音、图形、图像、活动视频和动画，而是主动地进行检索、提问和回答。 例如c d r o m 可以轻而易举地将几十卷的百科全书存储在一张光盘上， 读者可以随时查询浏览c d r o m 中的信息，并选取感兴趣的内容阅读， 这一特点是普通书籍、录音带、录像带所远远不及的，它使c d r o m 被 广泛地应用到教育领域中去。 计算机辅助教育：计算机辅助教育来自于英文“c o m p u t e rb a s e d 1 0 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 e d u c a t i o n ”，其原意是“基于计算机的教育”或“计算机化教育”，当时 出于对这一新的教育技术的谨慎态度，国内将其译为“计算机辅助教 育”，简称之为c b e ，是指以计算机为媒介所进行的各种教育活动。 计算机辅助教学：计算机辅助教学( c o m p u t e ra s s i s t e di n s t r u c t i o n ， 简称c a i ) 是计算机辅助教育( c b e ) 的重要组成部分。狭义地理解， c a i 是一种教学形态，是利用计算机的功能和特点，代替( 或部分代 替) 教师面向学生，促进学生实现有效学习的教学形态。随着c a i 的 深入发展，我们可在更加广泛的意义上来理解这一概念。多媒体c a i 即多媒体计算机辅助教学( m u l t i m e d i ac o p u t e r a s s i s t e d i n s t r u c t i o n ，简称m c a i ) 是将多媒体计算机用作教学工具，为教学 提供一个良好的环境，教师和学生利用计算机对各种教学媒体( 比如 文本、声音、图形、图像、活动视频和动画等) 信息存储、处理和多 形态呈现的功能来支持自己的教和学的一种活动方式。 作为教学媒体，多媒体计算机与其他教学媒体( 如黑板、投影仪、电 视机和录像机等) 没有什么不同，都能够帮助教师改善教学效果、扩 大教学范围、延伸教师的教育功能。在利用多媒体计算机辅助教学时， 学生能够自主的选择学习内容和进度，能够根据自身的需要选择不同 的学习路径，从而实现个别化教学和因材施教：教师能及时收集每个 学生在学习过程中的反馈信息，可随时根据需要调整教学进度，及时 评价学生的学习情况。学生在这样的学习环境中，注意力必须保持高 度的集中，不允许走神。显然，这些功能是其他教学媒体不具备的。 多媒体计算机之所以能做到这一点，一方面是计算机设备本身具有的 能力：另一方面，也是最重要的方面，就是教师事先编制好了具有各 1 1 教育硕士学位论文 种功能的多媒体c a i 课件，计算机只是执行这些课件 由于多媒体c a i 课件在存储、表现和传递教学信息时具有集成 性、数字性、超文本性、交互性及可诊断性，因此，多媒体c a i 课件 的引入使传统的教学方式发生了更加深刻的变革，其最为显著的教学 优势可概括为以下几方面： ( 1 ) 能优化课堂教学结构 多媒体c a i 课件以文字、声音、图形和活动图像等多种符号载体来呈 现教学内容，在教学内容组织上可采用大量色彩鲜明、活泼有趣的演 示动画，设计成游戏的形式，寓教于乐，极大地调动了学生的学习积 极性，改进了教学环境。给教、学双方提供r 多元化的信息展示方式， 这有利于克服单一媒体符号系统在信息交流中存在的困难和障碍，优 化了课堂教学的结构。 ( 2 ) 有利于突出教学重点、突破难点 对重要的教学内容和实验现象可以进行回放。一些重要的实验现象不 仅要引导学生观察，而且要求学生记忆，有些实验操作比较简单，但 原理却不易理解。这些都可以通过多媒体课件进行演示。 ( 3 ) 能培养学生多维化的思维方式 多媒体c a i 课件采用多种教学媒体综合处理教学内容，传递教学信 息，因此，给学生提供的外部刺激不是单一的刺激，而是诸如视觉、 听觉，甚至包括触觉和嗅觉( 虚拟现实类的多媒体c a i 课件就可以让 学生感受触觉和嗅觉) 等多种感官的刺激，这种刺激不仅能引起学生 的学习兴趣和提高学习积极性，而且能使学生进入视听并用、抽象逻 辑思维与具体形象思维共同参与学习过程的多维动态，因此学习者的 12 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 思维活动易于突破抽象思维的难点与局限，使教学活动更加符合学生 的自然习惯，从而获得更好的教学效果。 ( 4 ) 可有效地提高教学效率 多媒体c a i 课件中视觉媒体和听觉媒体的使用能充分发挥人五个感 官的全部作用，必然会获得更多的教学信息，保持更长久的记忆，进 而提高教学效率。因此，多媒体c a i 课件能有效地提高教学效率。 ( 5 ) 能给学生创造多层次的学习目标 多媒体c a i 课件采用超文本和超媒体结构来组织教学内容，而且 基于超媒体的c a i 可以在每一个结点处提供多个不同的选择，易于实 现“学习控制”的个别化教学策略，将教学系统的流程控制权交给学生。 学生可以根据自己的兴趣、爱好、知识经验、任务需求和学习风格来 选择使用相应媒体信息( 图形、文字、声音、动画任取) 和自己需要 的路径，也可以按照自己的目的和认知特点重新组织教学内容，按照 不同的路径进行学习另外，由于超文本结构信息组织的联想方式和非 线性，符合人类的认知规律，故而便于学生进行联想思维。 2 1 4 、多媒体教学与传统教学的区别 传统数学教学有它的优势，现代教育技术的使用也体现了强大的优 势，但我们不能为了现代教育技术的优越性而把传统教学的精华嗤之以 鼻。同样一堂课，有经验合富于情感表达的教师或许在传统教学模式与 教学条件下讲得更富有吸引力。由此在一定意义上讲，教学不在于形式 而在于内容，不是形式而在于魅力。现代数学教学，教师不是被计算机 替代了，而是换了个新的方式工作，从新的视角思考问题，首先我们来 看看传统教学于多媒体教学有什么区别。 1 3 教育硕士学位论文 ( 一) 教学工具不同 多媒体教学改变了传统的教师边讲边板书的教学方法而采用多媒 体计算机为教学工具，是一种现代教育手段。 ( 二) 信息媒体的不同 传统教学中教师往往采用讲解、板书以及演示来教学，多媒体教学 则采用多种承载信息的媒体如文字、图形、图像、声音、动画、视频等， 具有图、文、声、像并茂的优势。在数学科中，使用信息技术可以用计 算器计算画图；用计算机写教案；用计算机作图；网上布置作业。以 前想到做不到的都能做到了，如黑板上写的画的东西自动被储存：随意 隐藏显示：改变颜色大小位置：图形动态化、立体化、组合化；参数可测 量、可复制打印；大规模的数值和符号计算等；原来想不到的知识表示 方式，现在可以设计出来了，比如设计制作引人入胜的动画；游戏式的 课件和学件：自动解题和交互解题；几何图形的信息搜索等。 ( 三) 教与学关系的转变 在传统教学中，以教师为中心，评价一节课的好坏，是看教师“教” 的怎样，学习是让学生弄懂和掌握教师所教的内容，教师从备课到授课 都是围绕如何“教”做文章。多媒体教学则强调以学生为中心，评价一 节课的好坏，是看学生“学”的怎样。多媒体计算机能很好地创设情境， 人机间的交互和教师的参与组织，让学生根据现有问题联系已有的知 识，并通过这种联系认真思考而完成自身认知的发展。因此，教师要围 绕学生如何“学”做文章，进行教学设计，实现真正意义上的计算机辅 张景中信息技术与数学课程的整合现代中学数学2o 04 ( 1 ) 新谋程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 助教学。 2 1 5 、多媒体教学与传统黑板教学的比较案例 课题：专题学习制成一个尽可能大的无盖长方体( 北师大版七年级 数学教材上p 2 1 3 ) 说明：本节内容分别采用多媒体教学和传统的黑板教学两种方式在两个 七年级的平行班上课。基本情况分述如下： 方案一：多媒体教学法 实验对象：七( 1 ) 班时间：2 0 0 4 1 2 2 9 教学过程： 师引入问题：用一张正方形的纸怎样才能制成一个无盖的长方体? 生答：将正方形纸片的四个角的部位去掉四个一样的正方形，然后将其 折起就可以制成一个无盖的长方体。 师：那我们现在就来试一试，怎样才能使制成的长方体的容积尽可能 大? 教师在电脑中开始利用几何画板软件演示作图过程： 1 、画大的正方形，显示其边长的长度a ， 2 、作出四个角部的小正方形，显示其边长的长度h ， 3 、利用几何画板的特性，作出一个长方体，其底面边长扩2 h ，高为h ， 显示其体积为v ：( 口一2 ) 2 叻， 提问：怎样才能使制成的长方体的容积尽可能大? 探索过程： 用鼠标拖动如图一的点e ，则小正方形的边长随之变化，长方体的容积 也随之变化( 如图一左图至右图) ，在拖动点e 的同时让学生仔细观察 1 5 教育硕士学位论文 所显示的v 的值时如何变化的 图一 方案二：传统黑板教学法 实验对象：七l 2 ) 班时间：2 0 0 4 1 2 2 9 教学过程： 师引入问题：用一张正方形的纸怎样才能制成一个无盖的长方体? 生答：将正方形纸片的四个角的部位去掉四个一样的正方形，然后将其 折起就可以制成一个无盖的长方体。 师：那我们现在就来试一试。 让学生拿出事先准备好的正方形纸片( 边长为2 0 c ) 和剪刀以及作图工 具等开始制作。 找出原来的正方形的边长与制成的长方体的体积之间的关系，即有 v ：( 口一2 ) 。 探索怎样才能使制成的长方体的容积尽可能大? 引导学生思考，如果剪去的小正方形的边长h 按整数值依次变化，即分 别1 c m 、2 c m 、3 c m 、4 c m 、5 c m 、6 c m 、7 锄、8 c m 、9 c m 、l o c m 时，折成的 长方体的容积将如何变化? 制作统计表来表示这个变化。( 见表格三) 1 s 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 观察表格三v 的数值，学生发现，其容积的大小并不是随着h 的增加一 直增加，而是先增加后又减少，在a = 3 c 时容积最大。 再引导学生，如果将小正方形的边长h 从2 5 到4 0 按每隔0 5 取小数， 看h 为多少时，折成的长方体的容积最大? ( 见表格三) 观察表格三v 的 数值，学生发现，其容积的大小在3 5 c m 时，长方体的体积最大。最大 容积为5 9 1 5c m 3 。 1 、再将剪去的小正方形的边长从3 0 到3 7 5 按每隔0 2 5 取小数， 看h 为多少时，折成的长方体的容积最大? ( 见表格三) 学生发现， 其容积的大小在3 2 5 c m 时，长方体的体积最大。最大容积为 5 9 2 3 l c 群。 2 、让学生将大正方形的a 值改为1 0 c m 再进行以上步骤，发现当小 正方形的边长为1 6 0 c m 时，长方体发最大容积为7 3 9 8c m 3 ， 3 、引导学生将取得最大值时的h 和a 值相比，得到两个比值分别为： 丝。o 1 6 ，坐。o 1 6 2 0l o ，因此学生得出这样的结论：当小正方形与大正 方形边长的比值约为0 1 6 时，得到的长方体的容积最大。 分析： 方案一的优点： 随着拖动点e ，小正方形由小变大，同时长方体的形状也随之变化， 从旁边所显示的v 的数值也跟着变化，其变化的大小清清楚楚，非常直 观生动形象，其变化规律一目了然，数据精确并且变化连续，可以反复 操作验证，得出小正方形的边长与大正方形的边长的比值为0 1 7 时长 方体的容积取最大值的结论，改变a 的值，大量取值，验证其正确性也 教育硕士学位论文 非常方便可行。 表格三长方体的容积随小正方形的边长变化的数据统计图 ( 注：大正方形的边长a = 2 0 c m ) 小正方长方体的体小正方长方体的体小正方长方体的体积 形的边积形的边积形的边 v = ( 口一2 厅) 2 西 长v = ( 口一2 ) 2 西长 v = ( 口一2 厅) 2 哦长h ( c m 3 ) h ( c m )( c 3 )h ( c m )( c m 3 )( c m ) l3 2 42 55 6 2 53 o5 8 8 2 5 1 23 o5 8 8 3 2 55 9 2 3 l 35 8 83 55 9 1 53 5 05 9 1 5 45 7 64 05 7 63 7 55 8 5 9 3 55 0 04 05 7 6 63 8 4 方案一的缺点： 数据的处理过程由计算机代替，学生看到的只是最终的计算结果， 对其是对其是如何来的有些疑惑。电脑由老师来演示，速度较快，有些 学生的反应跟不上，基本属于被动学习。 方案二的优点： 学生可以亲自动手进行操作，亲自经历数据的处理过程，一边算一 边提出问题，并尝试去解决。在解决问题的过程中又会产生新的问题， 让学生初步形成探索研究问题的习惯。 方案二的缺点： 1 8 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 计算量比较大，在一节课的时间内最多只能将a 取2 0 和1 0 两个数 据，使最后得出的结论不准确且不具备广泛性。所取数值断断续续，变 化不连续，对于转折的地方到底在哪里，精确度不够使结论不够准确。 图形的变化不直观，学生的感性认识比较模糊。 由以上案例可以看到，在计算机引入数学课之后，计算机手段与传 统教学应该有机的组合，不是计算机用得越多越好，计算机作为有效的 辅助认知工具是为教学服务的，要把它用得恰到好处，传统教学的优势 应该保留，如教师的示范作用、教师与学生之间富于人情味的及时交流， 教师组织起来的探讨问题的活跃氛围等等。理想的教学应该是把教师与 计算机的优势同时发挥出来，把计算机辅助教学与传统教学完美地结合 在一起。 2 2 信息技术条件下数学教学的学习理论基础 今天信息技术条件下的数学教学是在以前计算机辅助教学的基础上 发展而来的，它分媒体组合教学、计算机辅助教学、信息技术与学科整 合等几个阶段，其理论基础也在不断变化。 2 2 i 、行为主义学习理论： 在2 0 世纪的前半个世纪，占主导地位的学习理论是行为主义，学 习被看作是明显的行为改变的结果，所以在6 0 年代初至7 0 年代末，计 算机辅助教学( c o p u t e r a s s i s t e di n s t r u c t i o n ) 的初级阶段， 在这种理论的指导下c a i 课件设计是基于框面的，小步骤的分支式程序 设计，多年来它一直成为数学课件的主要模式。它对c a i 的影响可从下 表中清晰的看出： 教育硕士学位论文 确认信息前馈强化 教 cai 信息处理 价值信息反馈反应 学提问信息传递刺激 目 讲解信息呈现思维理 标解 计算机辅助教学( c a i ) 是信息技术条件下教学的萌芽状态，它的 出现尤其是c a i 系统的交互性使个别化教学成为可能。 2 2 2 、认知学习理论： 8 0 年代末开始出现的媒体组合教学( m u l t i m e d i ac o m b i n e d i n s t r u c t i o n ) 即运用教学设计理论将传统媒体和电教媒体有机结合起 来，实现教学过程优化的教学方式。同时计算机辅助教学处于积极的发 展阶段且出现了计算机和其它媒体的整合，在这一阶段作为理论基础的 主要是认知主义学习理论，在此期间的c a i 课件设计中，人们开始注意 学习者的内部心理过程，开始强调学习者的心理特征与认知规律，不再 把学习看成是对外部刺激被动做出适应性反应，把学习看成是对当前外 部刺激所提供的信息主动做出的、有选择的信息加工过程；这一时期的 课件和媒体组合教学突出的强调利用学习者原有的认知结构，强调调动 学习者的学习兴趣。在教学中还出现了教学模拟机与教学游戏机。 2 2 3 、建构主义学习理论。： 建构主义认为，学习者的知识应该是他们在与环境的交互作用中自 行建构的，而不是灌输的。建构主义的学习观点可概括为以f 几个方面： + 。彭立多媒体课件制作与教学资源应用 m 东北师范大学出版社2 0 0 1 2 0 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 ( 1 ) 学习是学习者主动地构建内部心理表征的过程，它不仅包括结构 性的知识，而且包括大量的非结构性的经验背景。知识的获得是学习个 体与外部环境交互作用的结果，人们对事物的理解与其先前的经验有 关，因而对知识正误的判断是相对的，而不是绝对的。学习者在形成自 己对知识的内部表述时，不断对其进行修改和完善，以形成新的表述， 故此这一内部表述是一个开放的体系。学习者在对知识单元进行学习 时，实际上是形成了一个个的知识体。每一个知识体就是一个小的结构， 一个新的知识单元的学习是建立在原有的知识结构的基础之上的。每一 个知识结构包括两个基本要素，即知识单元和链。链就是一个开放的等 待完善的连接体，它保证了新的知识单元的追加。只有当学习者真正掌 握了所学的内容之后才能形成可靠的知识结构。也只有可靠的知识结构 才是追加新知识单元的基础。当然，这些知识结构并不一定是线性的， 随着学习者的认知发展阶段的变化，它应当朝着多分支的方向拓展。也 就是说，同时可以有着许多的链在等待新知识单元的追加。 ( 2 ) 学习者以自己的方式构建对事物的理解，从而不同人看到的是事 物不同的方面，不存在唯一的标准的理解。但是通过学习者的合作可以 使理解更加丰富和全面。 ( 3 ) 学习必须处于丰富的情境中 学习发生的最佳境态( c o n t e x t ) 不应是简单抽象的，相反，只有在 真实世界的情境中才能使学习变得更为有效。学习的目的不仅仅是要让 学生懂得某些知识，而且要让学生能真正运用所学知识去解决现实生活 中的问题。在一些真实世界境态中，学习者的知识结构怎样发挥作用， 学习者如何运用自身的知识结构进行思维，是衡量学习是否成功的关 ，1 教育硕士学位论文 键。 正是基于以上的理论和研究，上世纪9 0 年代末开始了信息技术同 学科整合的( i n t e g r a t i n g i n f 0 瑚a t i o nt e c h n o l o g yi n t ot h e c u r r i c u l u ) 的研究，尤其是最近三四年它成为现代教育技术研究的热 点。它重视学生对所学知识的意义建构，教学设计从以知识为中心、转 变为以学为中心，以资源为中心，学生在丰富占有资源的基础上完成各 种能力的培养，学生成为学习的主体，教师成为学生学习的指导者、帮 助者、组织者。 2 3 数学薪课程基本理念综述 2 0 0 1 年6 月教育部制定了基础教育课程改革纲要( 试行) ，明确 提出：“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扰势，为学生 的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工巽。 数学新课程的基本理念在义务教育阶段主要包括以下几个方面： 1 、突出体现数学教育的基础性、普及性和发展性，实现人人学有价值 的数学，人人都能获得必须的数学，不同人在数学上得到不同的发展。 2 、数学是一种人类文化，它是人们生活、劳动和学习必不可少的工具。 3 、学生的数学学习内容应是现实的、有意义的、富有挑战性的。 4 、数学教学必须建立在学生的认知发展水平和己有的知识经验基础 上。 5 、评价的目的是促进学生全面了解数学学习历程，鼓励学生的学习和 改进教师教学，评价体系应多元化。 ， 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 6 、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。 教育部颁布的全日制义务教育课程标准( 实验稿) 分学科提出 了对现代教育技术的要求。“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。”。 教育部基础教育司组织、数学课程标准研制组编写全日制义务教育教学课程标准( 实验稿) 解读 s 北京 北京师范大学出版社2 0 0 2 2 3 教育硕士学位论文 第三部分：数学教学中运用信息技术的原则。 教学原则是指导教学工作的基本准则。在总结教学实践经验基础 上，根据一定的教学目的，以及对教学规律的认识而制定。在教学工作 中正确而灵活地运用教学原则，是提高教学质量的重要保证，各原则在 实践中彼此紧密相联：相辅相成，形成个完整休系，任何成功的教学， 都是整个教学原则体系综合运用的结果。那么，在数学教学中，利用信 息技术辅助中学数学教学应遵循哪些教学原则呢? 3 1 、高效性原则 做任何一件事，都需要讲求效率，作为教学更是如此。计算机辅助 教学的目标，是解决传统教学所面临的难题，提高教学效率。因此，我 们在进行数学教学的时候，首先应该考虑有没有必要用多媒体，用与不 用的效果如何? 如果不用，学生在理解上是否有困难? 像这样的一些问 题，都应该仔细思考，决不能为了用多媒体而用多媒体，哗众取宠地追 求表面热闹，不考虑教学实际需要，投入大而效率提高不明显。因此， 在数学教学中，我们应该从教学实际和效率原则出发，能用传统媒体达 到预期的效果，就没有必要使用计算机，能三言两语讲清一个数学问题 的实质，就没必要去设计数学课件。 3 2 、教学方法整合性原则 传统教学具有丰富的遗产和宝贵的教学经验。在常规教学中，教师 能用三言两语把某个复杂的问题讲得清楚并带有强烈的感情色彩和逻 许正川计算机辅助中学数学实验教学的研究 硕士学位论文 西南师范大学2 0 0 2 4 新课程理念下现代信息技术运用于中学数学教学的研究 辑力量，它是任何现代教育技术都不能代替的。但传统教学的局限性和 不足亦十分突出，传统教学局限来自教师课本传递结构的限制，传 统的教学系统没有能力解决大幅度提高效率的问题。计算机辅助数