信息技术与中学数学教学有效整合研究.doc

。信息技术与中学数学教学有效整合研究大连开发区第四中学 洪淑华摘要：利用信息技术对文本、声音、图形、图像、动画等的综合处理及其强大交互式特点，及多媒体技术能创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境，将信息技术与数学课程进行有机整合，将信息技术与数学课的教与学融为一体，将技术作为一种工具，提高教与学的效率。信息技术为数学教学的顺利实施提供形象的教学手段，能有效地减轻学生课业负担，激发学习兴趣，真正地改变传统教学的单调模式，使学生的乐学落到实处。关键词：信息技术课程整合数学教学一 研究的意义二十一世纪的二个重要特征：“计算机无处不在”、“数学无处不在”。二十一世纪是信息化的时代，信息化是当今世界经济和社会发展的一大趋势，以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术已成为拓展人类能力的创造性工具。信息技术的快速发展同时也对现有的教学模式产生了重要的影响。新课程标准指出：“现代信息技术要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。”目前，现代信息技术在教学中的应用已成为一个热点问题。因此，作为教育的内容及方式也必须随着改变，同时对教师也提出了更高的要求。二 研究的问题 什么是信息技术与中学数学教学的整合？信息技术与中学数学教学的整合是指在学科教学过程中，把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和课程内容有机的结合起来，共同完成教学任务的一种新型的教学方式。整合过程不是简单地将信息技术应用于教学，而是要实现信息技术与学科教学的“融合”。它要求突出作为整合主动因素的人的地位，并且以实现人与物化信息之间、网络虚拟世界与现实世界之间的融合。将信息技术与数学学科有机“融合”，必将对数学教学的目标、内容、方法、评价以及师资等方面带来深刻影响。信息技术与中学数学教学的整合是把教育观念的转变、更新与信息技术的应用相结合，有效地服务于广大教师在信息技术环境下的教学活动，借助信息技术的应用带动课程体系、教育内容、教育结构、教育方法和手段的全面改革。那么如何使信息技术与中学数学教学有效整合？三、解决的方法1.信息技术要和数学学科的特点结合，不断提升学生的“数学化”能力数学是一门推理演绎的科学，高度的抽象性和严密的逻辑性是数学的学科特点。传统的数学教学强调学生对知识点的掌握，强调以数学基本概念、原理为骨架和知识体系的构建，追求绝对的逻辑化、形式化。因此这样的教学往往以“会解题”为终极目的，很少站在数学思想、数学文化和数学审美这一层面上，充分体现和展示数学课程对人的品性和人格养成方面的育人功能。我们说，数学教育的目标是无止境的，是不断从低层理解走向深层理解，从具体做法提升到思维模式直至树立观念的过程，是将数学能力迁移并泛化的过程，是追求提高数学地组织客观世界即“数学化”的过程。正如特级教师马明所说，数学教学有四个层次：解题术，解题方法，数学思想，数学观念，我们追求的不能是低层次而是所有层次。信息技术可把数学知识的产生、形成和发展的过程充分地展示给学生，如通过生动的视听创设情境进行概念教学，使某些抽象的概念几何化、直观化；通过动画表现出一般与特殊、运动与变化，让学生领悟解题教学中的数学思想和数学方法。具体来讲，从常量到变量的过渡问题，如代数中的函数教学；从静态到动态的过渡问题，如圆锥曲线概念教学；从平面图形向空间图形的过渡问题，如立体几何的教学；逻辑思维与形象思维的结合问题，如数形结合教学等，都可以“融合”多媒体技术去解决，使学生从“听”数学变为教师指导下“做”数学，突出他们的主体地位，变被动学习为主动学习。概括地说，数学学科“融合”信息技术，提升学生的“数学化”能力过程中，既要重视解决具体问题的方法技能，也要不断追求方法技能的观念化、策略化，甚至于哲学化。使学生不仅更快地掌握基本技能，而且形成良好的思维习惯、模式，塑造健全的精神品格，而不是将数学教学的目标固化于“会解题”。2.充分利用信息资源环境，以人为本，关注学生的“现实”我们赞同这样的观点，引入一个新概念，却缺乏足够的具体事实作为基础，或者反复介绍一个概念，却没有具体的应用，这都无法使学生产生求知的冲动；过早地形式化不可能有效果，而过早地抽象化也会引起学生的抵触情绪；因为他们希望知道这究竟有什么用处，又为什么是互相关联的。因此数学教学必须关注学生的“现实”，因材施教，利用多媒体信息集成技术、超文本技术、网络传输技术，构筑数字化的学习环境，将信息技术作为学生的认知工具，指导学生在“现实”中自主地探索解决问题的方法，从而也在探索中学习数学技能，形成数学观。随着信息技术的快速发展，可以用计算机来模拟现实世界、刻画数量关系、描绘空间图形、推证公式定理、演示数学实验等，使学生有更多的时间观察、分析日常生活现象，解决生活中可能遇到的实际问题，考虑如何探索获取更多的知识，同时也使得有更多的内容以方便的形式介入学生的学习过程中，尤其是一些现代数学的内容能够及时地渗透到中学数学内容体系之中，真正实现数学内容的弹性化、学生发展空间的扩大化。网上的信息资源浩如烟海，学生可在世界范围内的许多数学网站上有指向地获取数学知识，重新建构自己的知识结构。借助于计算机，学生可以根据自身情况自主选择学习，在实际中形成概念，掌握技能，解决实际问题，对数学的理解逐步走向深层次，从而提升“数学化”水平。真正做到体现数学新课程标准的理念:“人人学有价值的数学；人人都能获得必须的数学；不同个体的在数学上得到不同的发展。”3.合理运用信息技术，尝试多种教与学方法的优化组合我们研究某些成功的教学活动，往往忽略被我们认为是“非本质”“次要的”因素，如教师的学识、品格，学生的学习方式、知识基础和能力以及教学环境等，而热衷于归纳出形式化的“教学”。事实上，当前数学教育改革的核心是学生数学学习方式的变革，是变被动接受的学习为主动参与的学习，使学生有机会在一种真实的、体现数学发明与证明过程的环境中接受挑战性的学习任务，进行实验、研究和发现。在这一过程中，很多时候需要运用直观的支撑，合理地运用信息技术，尝试多种教与学方法的优化组合显得尤为重要。具体要求为：（1）要与先进的教育理论相结合，有几种理论是数学教学中要注意的，如“信息传播论”、“系统论”、“最优化理论”和强调以学生为中心，在一定“情境”中，通过“协作”与“会话”实现“意义建构”的“建构主义理论”等；（2）教学容量要符合学生实际，重点、难点处要给学生充分时间思考、理解和记录，师生互动要把握分寸；（3）教学中，教师必须充分考虑学生的实际情况，注意信息反馈，及时调整教学进度和教学方法，掌握适当的教学节奏；（4）根据教学内容的性质和特点来选择合适的技术手段和表现形式，不能只为了照顾信息化教学的特点而忽略了数学的严谨性；（5）尽量与传统教学相结合，现在提倡现代教育技术，决不是要否定传统教学。各种教学手段都具有其各自的特点和独特的功能，在教学中，他们是相互补充、取长补短的关系，只有将现代教育技术与其他教学手段结合起来才会获得更好的教学效果；（6）尽量将课件设计成开放性的超媒体系统，让教师比较容易按自己的教学路径选择材料组织课件，也能方便地对内容进行补充、调整、修改、删除。4.建立科学合理的评价机制，促进评价的多元化目前，数学信息化教学的评价体系还不健全，不恰当的评价体系往往引发功利行为。有的学校，甚至把是否应用了现代教育技术手段作为评价一堂课质量高低的主要依据。我们知道，传统教学和现代教学的本质区别是：把以教师为中心的教变为以学生为中心的学，把以教师为主体的教学实践过程变成以学生为主体的学习实践过程。所以，评价一节课优劣的标准应该看它是否以学生互动、师生互动为主体；是否体现了教师和学生在课堂教学中的地位；是否从学生已有的知识和经验同化或顺应，形成了新的认知结构。具体说来，评价一节课运用现代教育技术成功与否，可从教育性、科学性、技术性、艺术性、实用性等多元化角度进行衡量，应具备下列基本条件:（1）重点、难点突出，利于学生理解知识，有利于调动学生学习的积极性和主动性， 有利于学生的思维和技能训练，有创新性，注重能力的培养；（2）内容正确，逻辑严谨，层次清楚，模拟仿真形象，课件的演示符合现代教育理念；（3）媒体多样，选材适度，设置恰当，创意新颖，构思巧妙，节奏合理，界面简洁，不花哨；（4）能创造一个轻松、自然、活泼的教学环境，教学效果良好。5. 加强适应信息化教学需要的高素质教师的培养信息技术与课程整合是教育信息化的需要，是时代的潮流，也是当前教学改革的必然走向。要开发制作出优秀的计算机辅助教学课件，除了计算机技术外，还必须对课件所表现的学科内容有深刻的理解；有先进的教学思想和丰富的学科教学经验；能灵活地运用教育学、心理学、学科教学论的有关原理。所以，为适应信息化教学需要有必要培养具有一定知识结构和能力结构层次的学科教师群体，各成员的知识结构和能力结构互补，彼此交流，互相学习。数学虽然是一门基础课程，但它的专业性很强，课件开发中的教学设计、脚本编写、编辑制作还是要以数学教师为核心，因为计算机辅助教学的出发点不是使用计算机，而是课程和教学。在信息技术快速发展的今天，要求数学教师精通计算机是不现实的，也是不必要的。但他们应掌握必要的现代信息技术，能熟练地运用互联网查阅和访问世界各地的教育资源，对选择出的教育教学信息资料进行分析、加工、组合、储存和运用，会运用多种教学软件实现教学的最佳化。只有这样，才能适应信息化教学的需要，更有效的发挥现代教育技术的作用。四、研究的案例1.用计算机进行课堂演示。 在这种模式下，传统教学过程中教师通过黑板、教具模型、投影片等媒体展示的各种信息，可由计算机加工成文字、图形、影像等资料，并进行一些必要的处理（如动画），将这些资料组合起来。课堂教学时，可以利用教室的多媒体计算机、投影仪，也可以在网络计算机教室中进行。例如：如九年级圆心角、弧、弦、弦心距之间的关系这一课的引入，我用flash做了一组动画：滚动的汽车轮胎，转动的水车还有快速旋转的风车等，展示现实生活场景，用来说明圆的中心对称性和特有的旋转不变性，进而用这个性质导出本节课的内容。通过这样巧设新课引入背景，可以激发学生的求知欲.2.利用计算机进行自主的探究式学习。 在信息技术环境发展的背景下，以学生为中心进行合作学习，以问题共同解决、培养能力为中心并且强调终身学习的思想将深入人心。问题是数学发展的动力，现代数学教育更是强调要进行“问题解决”，在解决问题过程中锻炼思维、提高应用能力。而传统的数学教育由于多方面的限制，片面强调了数学重视演绎推理的一面，忽视了数学作为经验科学的一面。现在，学生自主探究的教学模式可以得到信息技术的有力支持，已经有许多学生利用计算机软件和图形计算器自主地在“问题空间”里进行探索和做“数学实验”。 例如，在二次函数的图像与性质一课中，让学生理解a、b、c大小与抛物线关系是一个难点，以往主要靠系数取个别数之后画出相应的抛物线，利用个别案例来说明抛物线的开口方向、开口大小等的制约条件，而这样做要花费很多时间。几何画板提供了一个十分理想的让学生积极探索问题的“做数学”的环境，学生完全可以利用它来做“数学实验”，这样就能使学生在问题解决过程中获得真正的数学经验，而不仅仅是一些抽象的数学结论。我让做好二次函数曲线族y=ax+bx+c的图像，学生可依次调整a、b、c的大小，观察图像的开口方向、开口大小、对称轴的位置、图像与y轴交点的位置变化，总结二次函数图像的性质。 3利用计算机进行知识复习和学习评价。 在课后，可以利用一些辅导软件来复习和巩固某些已经学会的知识和技能。提高学生完成任务的速度和准确性。这种课件教学内容的组织多按章节划分知识点模块，同时提供文字、图形、动画和视频图像，文、图并茂。学习者可以自己决定进度，针对自身情况逐步深入地复习已经学过的知识内容。另外，利用计算机信息容量大的特点，可以做成一些智能题库，或利用教育软件，学生可以用它做题、复习知识。以往的复习课，教师总要设计一条复习线路：复习概念-巩固练习-系统归纳。全班学生一视同仁，学生 学习程度不整齐往往很难兼顾周全，教师要照顾学困生，就只能让好的等一等，反之则是牺牲培养尖子生的机会。所以这种课差生学得累，好生学不足。复习课尝试 网络教学，教师为学生设立一个起点，或引导学生为自己设立一个起点，然后告诉他到达终点时的要求，再提供可以帮助他完成任务的资源，学生可以在网上课堂内 根据自己的认知水平自由选择学习路线自己走，只有当他需要老师时，才会发现教师就在自己的身边。自主探索学习是基于网络环境下的创新性学习的一种学习模 式。这种模式是依据创新性学习原则，以建构主义学习论为支点。建构主义学习论强调学习以学习者为中心，学生在一定的学习环境下主动探索，主动发现，主动建 构知识意义，即通过自主学习完成学习目标。自主探索学习设计以学为中心，以情境创设为前提，以问题驱动为导向，引出学习主题，学生围绕主题展开学习，查阅信息资料，进行逻辑推理，完成对问题的理解、知识的应用和意义的构建。数学复习课尝试网络教学，着眼于学生的发展，挖掘了学 生的潜力，注重学生的自主学习。学习者利用网络学会发现，学会探究，学会解决问题，同别的学习者展开讨论，使学生能利用自身优势，发挥自身潜能，优化自身 的素质结构，积极主动地得到发展，获得终身学习的本领。在自主探索学习中，教师是设计者、组织者、导航者，也可以以学习伙伴和合作者的身份参与探索和协作 学习过程，指点学习路径，点拨学习疑难，丰富学习交流，深化学习结论。 计算机还能同时测试答题者对于某些知识点的掌握程度，从而智能地调节题型、题量，并在线调出相关知识点的理论讲解，复习教学内容。教师或学生也可以利用智能题库随意生成程度不同、内容不同的电子试卷，进行在线考试。4利用网络进行合作学习。 如今的Internet，是一个拥有信息最丰富、交流信息最为快捷的媒介。每天，千百万人正在通过Internet学习、交流，从某种意义上说，Internet可以称为世界上最大的学校。学生可以在世界范围服务器主页上浏览，可以利用E-mail双向异步交流，可以通过聊天室双向同步通话，可以通过BBS进行双向同步讨论，可以使用同步多媒体环境的虚拟教室。这样，可以让远方的专家、教师替代计算机有针对性地来帮助，让学生集体通过交互讨论、合作解决复杂问题。所以有了网络，合作式的学习（学习小组）就大大发展了，这会给个别化教学提供另一种解决方式，使学习效果大大增强。信息技术与中学数学教学的有机整合为教师和学生提供了更大的学习数学的空间。也使得“听数学”变成了“操作数学”和“实验数学”。打破了传统的“教师讲授模仿练习强化记忆测试讲评”的“讲、练、记”教学模式，改变为“问题实验观察收集数据，分析数据会话、协商得出结论证明再验证练习回顾总结”的新模式。由于多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机，主动参与学习，从而发挥其主动性与积极性。五、研究的结论1.数学是集严密性、逻辑性、精确性、和创造性与想象力于一身的科学，数学教学则要学生在教师设计的教学活动或提供的环境中通过积极的思维不断了解、理解和 掌握这门科学，于是揭示思维过程、促进学生思考就成为数学教育的特殊要求。计算机是信息处理的有效工具，但它在数学教育的优势却不是自然就有的。2.信息技术与数学