（教育技术学专业论文）信息技术与高中解析几何课程整合教学模式及应用方法研究.pdf

摘要 在建构主义理论指导下，信息技术为解析几何教学提供了良好的学习环境，使学生 的主体地位得以真正确立，使自主学习、探索学习、协作学习得以真正实现，使终身教 育和学习社会化成为可能，极大地激发了学生的学习动机，培养了创新精神和实践能力。 信息技术与解析几何课程的整合不能停留在工具层面上，应深入探究教学设计、教学策 略，以形成教学模式，应结合教学理论和实践，以推进解析几何教学的彻底变革。 本文详细分析了信息技术环境下解析几何的教学模式、整合点的诊断方法、整合的 理论基础、整合点的整合模式以及整合点的整合模式支撑软件等，通过对信息技术与高 中解析几何课程整合的教学过程研究和方法研究，得出信息技术环境下解析几何课程教 学模式的实践模型及课例。 关键词：信息技术；解析几何：整合；教学模式；应用方法 a b s t r a c t u n d e rt h ei n s t r u c t i o no fc o n s t r u c t i v i s m ，i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e sc a nc r e a t eg o o d l e a r n i n ge n v i r o n m e n tf o rt h ei n s t r u c t i o no fa n a l y t i cg e o m e t r y , w h i c hc a ne n a b l es t u d e n t s b e c o m et h em a i nb o d yi nl e a r n i n g ，t r u l yr e a l i z ea u t o n o m y , e x p l o r i n g ，c o o p e r a t i o ni ns t u d y , a n dm a k el i f e l o n ge d u c a t i o na n ds o c i a l i z e de d u c a t i o np o s s i b l e i na d d i t i o n ，t h eu s a g eo f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi nt e a c h i n gc a ng r e a t l ys t i m u l a t et h el e a n i n gm o t i v a t i o no fs t u d e n t s a n dc u l t i v a t et h e i r c r e a t i v i t ya n dd e v e l o pt h e i rp r a c t i c a la b i l i t i e s t h ei n t e g r a t i o no f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n da n a l y t i cg e o m e t r yi n s t r u c t i o ns h o u l dn o tb el i m i t e da tt h el e v e lo f t o o l sa n di ts h o u l dr e a l i z et h et o t a lr e f o r mo fa n a l y t i cg e o m e t r yi n s t r u c t i o nt h r o u g h e s t a b l i s h i n gn e wt e a c h i n gm o d eo nt h eb a s i so fe x p l o r i n gt e a c h i n gd e s i g n sa n dt e a c h i n g s t r a t e g i e s t h ep a p e ra n a l y z e st h o r o u g h l yt h ek e yp o i n t so fa n a l y t i cg e o m e t r yi n s t r u c t i o ni nt h e e n v i r o n m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , s u c h 嬲t e a c h i n gm o d e d i a g n o s i so fi n t e g r a t i n g p o i n t s ，t h e o r e t i c a lf o u n d a t i o no fi n t e g r a t i o n , i n t e g r a t i n gm o d ea n dr e l e v a n ts o f t w a r e t h r o u g h t h ep r o c e s sr e s e a r c ha n dm e t h o dr e s e a r c ho nt 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 ya n d a n a l y t i cg e o m e t r yi n s t r u c t i o n , t h ep a p e rp r o v i d e st e a c h i n gm o d e sa n dc a s e so fa n a l y t i c g e o m e t r yi n s t r u c t i o ni nt h ee n v i r o n m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y k e yw o r d s ：i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ；a n a l y t i cg e o m e t r y ；i n t e g r a t i o n ；t e a c h i n gm o d e ；a p p l i e d m e t h o d s h 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究 工作所取得的成果。据我所知，除了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过的研究成果。对本人的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人 承担。 学位论文作者签名：盟日期： 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的 复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：盐 日 期：幽：查：， 指导教师签名： 日期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：盛至疆芝e 芝 通讯地址：玉丕季显挞监立，芏晕 电话：j ；o “彩辱珥却 邮编：1 三翌! 兰 东北师范大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 近年来，新课程改革引发了我们很多思考，教育领域的专家和一线教师们，都开展 了一系列关于课程整合的理论学习和实践探索。数学新课程改革强调：课程不只是知识 的载体，更是教师和学生共同探索知识的过程。新的普通高中数学课程标准实施建议中 指出：“应重视信息技术与数学课程内容的有机整合，教师可在这方面进行积极的、有 意义的探索。在经历了一个理性认识的过程后，最初的“为了整合而整合逐渐变 得成熟完善起来，在教学中越来越发挥出举足轻重的作用。 1 1 1 研究背景 国家数学课程标准中指出一个重要理念：现代信息技术的发展将对数学教育的 价值、目标、内容以及学习和教学的方式产生重大影响。数学课程要重视运用现代技术 手段，特别是要充分考虑计算机( 计算器) 对数学学习的影响，把现代技术作为学生学 习数学和解决问题的强有力的工具，使学生从大量繁杂、重复的运算中解放出来，将更 多的精力投入到现实的、探索性的数学活动中去。 目前，我国基础教育领域越来越重视运用信息技术手段为基础教学提供新的生长 点。我们用现代教育思想指导新的数学课堂教学，以学生发展为本，以思维训练为核心， 以丰富的信息资源为基础，以现代信息技术为支撑，通过学生自主探究，合作研讨，主 动创新，提高学生的知识技能、数学素质和信息素养。 如何将信息技术与高中数学教学有机的结合，培养学生自主学习的能力，是我们研 究的主要问题。 1 1 2 研究意义 信息技术与课程整合的根本目的是培养学生对所学知识的应用能力；培养学生分析 和创造性地解决实际问题的能力；培养学生交流和协作解决问题的能力；培养学生主动 发现问题、主动探究的能力；培养学生利用现代信息技术获取、处理、发布和交流信息 的能力。信息技术与课程整合的实质是将信息技术作为工具，服务于学科教学，有利于 新的教学方法的实施。 探索实现现代信息技术与数学学科教学的整合的教学模式，即在现代信息技术条件 下为学生创设一个开放的课堂，通过数学教学与信息技术的有效整合，能够充实教学容 量，丰富教学内容，使教学手段多样化，教学方法更加灵活；尤其目前网络环境的普及 使得信息技术对教学的辅助效应如虎添翼，互联网上丰富的教学资源、交互式的获取模 式、种类繁多的学习工具等激发了学生的学习兴趣，给学生更大的信息量，充分发挥学 生的学习自主性，为学生的学习提供丰富的教学环境，为探索复杂问题及理解数学思想 东北师范大学硕士学位论文 提供更多角度，也为一些有需要的学生提供个体学习的机会。使得学生在教师的引导、 帮助下，自主学习，学会分析、归纳材料，学会处理信息，更加注重研究过程，主动完 成知识的建构，为今后进行创新性的研究培养一种良好的学习习惯。同时也方便教师为 特殊需要的学生提供帮助，提高教学质量，优化教学过程，增强教学效果。 1 2 研究现状 1 2 1 信息技术与课程整合研究现状 北京师范大学的马宁、余胜泉在信息技术与课程整合的层次一文中认为，根据 信息技术与课程整合的不同程度和深度，可以将整合的进程大略分为三个阶段和十个层 面。 l 、封闭式的、以知识为中心的课程整合阶段，此阶段基本上都是封闭的、以个别 化学习和讲授为主，信息技术整合的进程又可细化为以下三层： ( 1 ) 信息技术作为演示工具( 总第一层) ( 2 ) 信息技术作为交流工具( 总第二层) ( 3 ) 信息技术作为个别辅导工具( 总第三层) 2 、开放式的、以资源为中心的课程整合阶段，此阶段教学观念、教学设计的指导 思想、教师的角色和学生的角色等都会发生较大的变化，信息技术整合进程细化为如下 四层： ( 1 ) 信息技术提供资源环境( 总第四层) ( 2 ) 信息技术作为信息加工工具( 总第五层) ( 3 ) 信息技术作为协助工具( 总第六层) ( 4 ) 信息技术作为研发工具( 总第七层) 3 、全方位的课程整合阶段。当前七个层次在较大范围内得到推广和使用并取得很 大成功时，信息技术在教学中的应用得到更系统、更科学的探讨和细化，必然会推动教 育发生一次重大的变革，促进教育内容、教学目标、教学组织架构的改革，从而完成整 个教学的信息化，将信息技术无缝的融合到教育的每一个环节，达到信息技术和课程改 革的更高的目标。 ( 1 ) 教育内容改革( 总第八层) ( 2 ) 教育目标改革( 总第九层) ( 3 ) 教学组织架构改革( 总第十层) 笔者认为，目前的传统教学和大多数教学多停留在第一阶段，有部分突破也只是能 够达到第二阶段的部分层面，而对于全方位的课程整合对于大多数学校和教师而言是一 个遥远的层次。 1 2 2 信息技术与解析几何课程整合的现状 数学离不开抽象思维及严谨的数学语言表述，而抽象与严谨正是学生疏远数学的原 因，信息技术手段的运用是解决这种抽象问题的最好方法。在数学学科，尤其是抽象的 2 东j t - m j i l i 范大学硕士学位论文 数形结合的解析几何方面，信息技术是推广和应用是相对比较广泛的，并且通过信息技 术和解析几何的课程教学整合也解决了很多实际中的教学问题，改善了解析结合的教学 现状。例如现在应用很广泛的几何画板工具，为师生提供了一个观察、探索和试验的几 何环境。但是，目前的整合也还是只停留在信息技术仅仅作为教学演示、交流工具的阶 段，在此阶段信息技术虽充分发挥了其特点及优越性，但更深入的层次还是无从涉及， 还有很大的研究空间。 1 3 研究目标及研究方法 本课题选择解析几何学科的圆锥曲线一章作为研究对象，通过研究椭圆、双曲线、 抛物线三种曲线之间的数学关系，把三种曲线作为及独立又互相关联的整体，运用“专 题探索网站开发 的模式，把圆锥曲线作为一个专题，对问题情境进行全程干预， 在实践活动中找到有关理论依据，研究如何通过信息技术与课程整合的教学模式及现代 教学方法优化教学，并作出评价。 本课题在研究过程中分为四个环节： l 、计划：根据教学需求拟定每课时的研究目标和试验对象，计划包括“总体计划 和每一具体行动步骤的计划方案。计划必须有充分的灵活性、开放性，允许行动者进行 修正。 2 、行动：行动是指计划的实施，如教师培训、教学设计研究、上课实践等，它是 行动者有目的、负责任、按计划的行动过程。行动要考虑实际情况的变化，可以对计划 进行不断的调整。在行动中，要对行动过程、结果、背景以及学生学习特点的观察，收 集学生的参与情况，分析学生的学习成果，学习体会。 3 、观察：观察的方式是一个多视角的观察，要形成一定的观察r 记或录像、照片 等。对观察到的各种现象加以归纳、整理、比较，对行动的过程和结果作出判断评价， 检讨发现活动中存在的问题，为下一阶段的行动计划的制定提供参考。 4 、反思：分析、阶段总结、找出问题和改进策略，根据反思结果，拟定新的研究 目标、任务和计划。 1 4 概念界定 信息技术：广义上的信息技术是指对知识进行信息编码和解码的技术，狭义上的信 息技术主要是指多媒体技术和网络技术，是一门对信息进行编码、解码、压缩、编辑、 存储、传递的数字化技术。在本课题中，信息技术也泛指以这些技术构建的信息技术环 境，称为网络环境或数字化环境，它不仅包括硬件设备、配套软件、丰富的资源、善于 利用的人，还包括与这相应的流程规则、信息习惯和文化氛围等。 课程整合：广义上的课程整合主要是指将两种或两种以上的学科融入到课程整体中 去，改变课程内容和结构，变革整个课程体系，创立综合性课程文化。它针对教育领域 3 东j t i j ：范大学硕士学位论文 中各学科课程存在的割裂和对立问题，通过多种学科的知识互动和综合能力培养，促进 师生民主合作，实现以人为本的新型课程发展，课程整合涉及到课程结构、课程内容、 课程资源以及课程实施等各个方面。狭义上，课程整合就是将两种学科( 或两种以上学 科) 融合在一堂课中进行教学。从这一层面上来说，课程整合对教师、学生、教学本身 都提出了更高的综合性要求，这种要求并非面向知识，而是强调把知识作为一种工具、 媒介和方法融入到教学的各个层面中，培养师生的学习观念和综合实践能力。 所谓整合就是运用信息技术手段的优势，整合优秀教师和专家的智慧，传承优秀的 教学模式、实现资源共享；营造教与学的环境，改善教与学的过程和方式、解决学科教 与学过程中所存在的传统手段难以解决的各种各样困难，提高教与学的质量和效率。如 在教师的自身提高、教研、培训，备课、课堂教学、指导学生、与学生交流、训练与评 价、中高考辅导等方面存在的困难；如在学生自主学习、协作学习、训练、探究、实践、 与教师交流、综合思维能力提高、终身学习能力建立等方面的困难等等。因此，信息技 术与课程整合的前提是参与整合的教师必须能够准确把握学科脉络 i 。 4 东北师范大学硕士学位论文 第二章信息技术与高中解析几何整合教学过程研究 2 1 高中解析几何教学模式的分析 传统解析几何教学偏重知识的传授，而现代解析几何教学则重视创造性思维的培 养，重视解析几何运用能力的培养，重视学生的实践活动，让学生在教学过程中主动学 习、探究【2 】。 信息技术与解析几何课程的整合追求的是培养学生主动探究和协作学习的能力，笔 者对此教学模式作了如下分析： l 、运用问题导学与变式探究教学，根据解析几何学科性质和具体的教学内容特点， 由教师和学生把教学内容转化为各种形式的有价值的问题，并在网络上呈现出来，作为 学生探究性学习的逻辑起点。 2 、学生主动地获取由教师汇编整理并放置在网络上的相关资料以及其它的网络资 料，在课堂教学或在网络讨论平台中，围绕着相关的问题进行自我探究或集体讨论，教 师以平等的姿态参与和引导学生的讨论，使教学过程由传统的传承型转变为探究型。 3 、在教学活动中，强调培养学生从网络资源中获取知识和素材，改变过去从教科 书和课堂获取知识的单一状况，自我改造、重组、创造教学内容的能力，养成学生从网 络获取资源的能力和习惯，同时也培养学生的组织问题能力。 4 、教学模式改革的目的在于培养学生的创新精神，所以如何获取知识只是学习的 一方面，要着重培养学生学习能力。的由于上述的改革，使学生的主体地位得以真正的 确立，学习的自主性、能动性、合作性得到发挥，有利于培养学生的创新意识、创新思 维和创新人格。 2 2 解析几何教学整合点诊断的方法 我们所说的整合点，更直观的说是在学科教学中，何时、何处准确引入信息技术手 段。在教学过程中，只有当常规教学手段进行教学活动存在质量和效率方面困难，而通 过引入信息技术能够有效解决或能够提高质量和效率时，才有必要在学科教学过程中引 入信息技术手段。要想利用信息技术提高学科的教与学质量和效率，关键是要准确找到 教育教学当中常规教学手段在实施教学时所存在哪些困难，才能研究如何利用信息技术 手段解决这些困难。 在一节课的教与学过程中，如果存在具有下列性质的教学步骤或环节，我们就称之 为整合点：常规教学手段支撑其实施存在困难或质量及效率方面存在问题，信息技术手 段能够有效支撑或能够提高实施的质量及效率。 5 东北师范大学硕士学位论文 在学科教学过程中引入信息技术手段，关键是要准确诊断出整合点，在此基础上研 究如何利用信息技术解决的办法。下面，我们提出了一种在学科教学过程中引入信息技 术手段的基本方法，我们称之为基于课程实施过程的基本整合方法( m i b p ) ，它主要包 括下列五个步骤： 1 、本节课理想情况下的教学过程设计； 2 、本节课理想教学过程中整合点的诊断； 3 、本节课信息化教学环境的选择； 4 、本节课理想教学过程中各整合点的整合方法选择； 5 、本节课的课件设计与集成。 理想情况下的教学过程设计： 我们所说的理想情况下一节课的教学过程设计，是指在不考虑教学条件的情况下， 突破时空限制来构思课堂教学的步骤，尽可能提高学生的学习质量和效率。 关于学习效率问题，在教学设计时，应尽可能以学生能够高效率接受的形念为主要信息。 教学设计的关键是设计学习内容有效的呈现形态，提高学生接受信息的质量和效率。 整合点的诊断： 在完成理想情况下的教学设计之后，就可以进行整合点的诊断。整合点的诊断过程 是，首先要分析每一个理想教学步骤是否能够在常规教学手段支撑下解决质量及效率方 面存在问题，完成的效率和质量如何，然后分析信息技术手段对每一步的支撑情况如何， 是否能够解决或比常规教学手段质量或效率高，如果确实能够解决且质量或效率高的 话，该步骤就可能诊断为整合点。 信息化环境的选择 信息技术手段有诸多常规教学手段无法比拟的优势，诸如可交互性、可计算性、可 控制性、可图示性、实时性、可复制性、可共享性、可传递性、可存储性、可检索性、 大容量性、可扩大性、可程序化、可模拟性、可仿真性、可智能性、可组合性等，因此， 它在教学上能够从多方面发挥作用。它可以营造多种形态的教与学环境。在不同的信息 化环境下，能够有效实施的教与学活动也不尽相同。目前，比较典型的信息化教学环境 主要有多媒体教室、计算机教室、校园网络和互联网络。 在选择信息化教学环境时，我们必须清楚每种环境的功能特点，才能有针对性地选 择合适的信息化教学环境开展一节课的教学活动。 整合点的基本解决方法 在信息技术与课程整合的过程中，针对不同类型的整合点，要选择合适的信息技术 手段解决整合点的困难。不同类型整合点的解决办法，我们称之为整合点的整合模式。 研究整合点解决模式的途径有两种，一是从物理学科入手开展研究，分别研究每节课各 整合点的解决办法，另一种途径是从信息技术入手，研究信息技术到底能为各物理学科 整合点的解决提供哪些可能的模式。前者难以梳理有规律性的方法，后者可以梳理出规 律性较强的方法。不论从哪入手，最终的解决方法是两者的交集。 从信息技术入手梳理出的整合点可能的典型解决模式有虚拟仿真模式、虚拟模仿模 6 东北师范大学硕士学位论文 式、信息检索模式、文本数字化模式、图片数字化模式、音视频数字化模式、信息集成 模式等。 课件的设计与集成方法 在诊断了整合点，选择了合适的信息化环境，确定了整合点的基本解决方法之后， 接下来的工作是按照整合点的解决方法选择合适的软件，并按照一定的规则将这些软件 集成为一节课的课件。 针对不同的信息化教学环境，需要集成出不同的课件。在多媒体环境下，只需要集 成教师用的课件就可以了，这种课件在任意时刻只能有一个使用者。在计算机教室环境 下，需要集成出两种课件，教师机上用的课件和学生机上用的课件。在计算机教室这种 情况下，教师机上的课件由教师操作，一般情况下只有一个使用者。学生机上的软件， 理论上讲，只要网络能够支撑，则可以有任意多个使用者。教师机上的软件和学生机上 的软件之间，学生机上的软件之间可能存在相互联系，到底是否存在联系，存在何种联 系，主要取决于一节课教学设计中采取何种学习方式( 比如接受式、探究式或研究性) ， 以及教师和学生之间的关系( 比如自主、主体主导、接受讲授) 。在课后利用网络学 习的情况下，要集成出两种课件，一个是学生独立或协作学习的软件，另一个是教师了 解学生学习情况或与学生交流的软件。 2 3 高中解析几何教学整合点诊断与分类 我们把整合点的诊断分为两类，一类是从学科入手来研究，分别研究每节课各整合 点的解决办法。另一类是从信息技术入手来研究，研究信息技术到底能为各学科整合点 的解决，提供哪些可能的模式。前者难以梳理有规律性的方法，后者可以梳理出规律性 较强的方法。不论从哪入手，最终的解决方法是两者的交集。 从学科入手，研究整合点解决方法的基本思路是，对学科教学内容系统分类，研究每种 类型内容的有效的教学过程，每种可能教学过程中的共性整合点，在此基础上，分别研 究每类整合点的共性解决办法。这里的整合点包括两种情况，一是教学内容方面的，另 一个是教学形式方面的。 从信息技术入手，研究整合点解决方法的基本思路是，分别研究信息技术对教学内 容方面和教学形式方面，整合点上各种可能的支撑方式及共性规律。 下面是从信息技术入手，梳理出的整合点可能的解决模式和方法。 1 、虚拟仿真模式，通过建模、计算等方法在计算机上，实现真实对象及过程的模 拟仿真； 2 、虚拟模仿模式，通过软件示意性模拟对象及其过程； 3 、信息检索模式( 条件检索、关键词检索) ，通过软件到网上或数据库中快速搜索 所需要的信息： 4 、文本数字化模式； 5 、图片数字化模式； 6 、音视频数字化模式，将文字资料音视频化，或通过音视频方式呈现教学内容； 7 东北师范大学硕士学位论文 7 、计算模式； 8 、统计汇总模式； 9 、信息集成模式，将某一主题相关的各种学习资料和软件，有机集成为一个整体 的模式； 1 0 、学习步骤支撑模式，包括作业、答疑、讨论、评价、发布等步骤的支撑模式； 1 1 、学习过程管理模式，包括研究性、探究性、接受性等学习过程的支撑模式。 8 东北师范大学硕士学位论文 第三章信息技术与高中解析几何整合的方法研究 3 1 整合教学模式的理论基础与分类 近年来，信息技术与课程整合模式的研究很广泛，教育界的专家提出了不少信息技 术与课程整合的模式，如何克抗教授提出的5 类网络教学模式 3 ，祝智庭教授总结归 纳的2 3 种信息化教学模式 4 ，李克东教授提出的4 种数字化学习模式 5 。这些信息化 教学模式对于信息技术与数学教学整合有很好的借鉴作用。 理论基础 以建构主义为理论研究基础，主要研究建构主义和数学新课程标准对信息技术环境 下的课掌教学的影响，通过理论的学习与研究，对网络教学、探究性学习以及高度交互 的教学模式等概念作一个清晰的明辨。 建构主义( c o n s t r u c t i v i s m ) 也译作结构主义，是认知心理学派中的一个分支。建构 主义理论一个重要概念是图式，图式是指个体对世界的知觉理解和思考的方式。也可以 把它看作是心理活动的框架或组织结构。图式是认知结构的起点和核心，或者说是人类 认识事物的基础。因此，图式的形成和变化是认知发展的实质，认知发展受三个过程的 影响：即同化、顺化和平衡。 同化( a s s i m i l a t i o n ) 是指学习个体对刺激输入的过滤或改变过程。也就是说个体 在感受刺激时，把它们纳入头脑中原由的图式之内，使其成为自身的一部分。 顺应( a c c o m m o d a t i o n ) 是指学习者调节自己的内部结构以适应特定刺激情境的过 程。当学习者遇到不能用原有图式来同化新的刺激时，便要对原有图式加以修改或重建， 以适应环境。 平衡( e q u i l i b r a t i o n ) 是指学习者个体通过自我调节机制使认知发展从一个平衡状 态向另一个平衡状态过渡的过程。 建构主义认为：知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文 化背景下，借助学习获取知识的过程，其他人( 包括教师和学习伙伴) 的帮助，利用必 要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。建构主义学习理论认为“情境 、“协 作”、“会话和“意义建构 是学习环境中的四大要素或四大属性，主张以学生为中 心，通过建构学习情境，组织学生协作和会话，最终达到知识意义建构的目的。建构主 义提出了知识建构的概念，揭示了学习的本质，形成了建构主义理论下的学习观、教学 观。重新明确师生的角色定位，重新界定信息技术在课堂教学中的作用，形成新型的教 学设计思想和教学模式，这对本课题的研究有着举足轻重的作用。 9 东北师范大学硕士学位论文 3 2 整合教学模式分析 从李克东教授在2 0 0 1 年提出了“专题探索网站开发 的教学模式以来，很多 教育工作者积极关注并且探索这种新的教学模式和方法，越来越多的任课教师开始创建 专题学习网站，并基于专题学习网站进行研究性教学实践。目前专题学习网站很多，可 是真j 下实用的并不多，原因是方方面面的，例如专题选择不恰当、专题内容过多或过少 缺乏针对性、知识结构不合理、互动性差、缺乏情境导入等，但归根结底主要原因是教 师对专题学习网站理论研究不够，对专题学习网站基本结构及本质认识模糊，没有真正 理解“专题探索网站开发 这种学习模式。本课题对“专题学习网站的教学模式 结合高中解析几何学科进行了深一层的分析： l 、专题选择 笔者认为，专题是由多个不同且相关联的知识单元所组成，每个知识单元包含相应 的知识点，专题网站作为一个整体的体系，通过某一专题作为联系学科教学的纽带，实 现信息技术与学科的整合。专题选择是否恰当直接决定整个专题学习网站知识的组织结 构以及在专题网站上展开的教学应用范围，在本课题的研究中，笔者选择了圆锥曲线一 章作为研究专题。 首先，对选题进行需求分析，明确关于该专题的学习需求，能否为学习者综合能力 的提高提供详实准确、科学系统的学习资源，圆锥曲线作为解析几何乃至整个高中数学 学习中非常重要的一个章节，其曲线动态规律非常有代表性，很适合作为专题来研究； 其次，分析选题的可行性，能否体现信息技术与学科课程整合的特点，所要系统描述的 专题是否有必要采用信息技术作为表现手段，圆锥曲线的动态形成过程及其定义、方程 很抽象，学生用平时的思维很难理解到位，用信息技术可以很直观的表现出其本质特点； 最后，进行选题的应用价值分析，即专题的选定能否由该专题拓展到各学科的相关层面， 具有较高的应用价值，圆锥曲线作为解析几何中非常有代表性的章节，也有很高的应用 价值。 此外，在选择专题时，还要考虑以下一些原则： ( 1 ) 趣味性和亲和力 选题如果让学生感到熟悉、亲切、有趣，便能增加学生的学习积极性，要与学生的 生活、学习密切相关。 ( 2 ) 劣构性 现实生活中的问题多是劣构性的，定义不明确，有多种解决方法和途径，并没有唯 一正确的答案，是情境化的，。劣构问题能较好地培养学生的综合能力、批判性思维能 力、自主探究能力、问题解决能力等。 ( 3 ) 挑战性 选题具有挑战性，即解决问题所需要的能力一般稍高于学生已有的智力非智力水 平。挑战性的主题有助于激发和保持学生的学习兴趣。当然这种挑战，要注意掌握一定 的度，不能让学生觉得太难而出现沮丧的情绪，要充分发挥其积极性和主动性；同样， i o 东北师范大学硕士学位论文 也不能太容易，如果太容易，学生就不会做深度思考，不利于其思维的拓展，更谈不上 创新能力的培养。 2 、专题学习网站建设应注意的问题： ( 1 ) 在专题学习网站建设中，为展示某一知识点中对某一特定环境，我们通常以 生动形象、制作精美的多媒体信息呈现，通过对情境的渲染，为学习者提供直接的视觉 与听觉刺激，使学习者如同身临其境。但是，如果要求学习者发挥想象力，最好不要完 全采用这种表现方式，它容易把学习者的思维局限在一个狭窄的范围内。 ( 2 ) 在专题学习网站的评价环节中，不要呈现唯一j 下确答案，这容易让学习者认 为答案是唯一的，不利于其创造性思维的发展，学习者无法确定自己思考的答案是否正 确，久而久之，他们就习惯于依赖网站所提供的唯一答案，而不愿意去积极思考。因此， 在专题学习网站学习内容的组织建设中应集合优秀教师，对学生可能会出现的思考结果 做出全面分析，并连同解题步骤一起呈现给学习者，解释思考的结果j 下确与否，给学生 留出积极思维的空间。 ( 3 ) 避免用固定的程序来控制学习过程，虽然我们在专题学习网站的建设中，注 意学习者学习策略的形成，并力求通过详细的教学设计来设计知识结构，但这很容易造 成学习者千篇一律的学习方法，体现不出学习者的个性，同样这也不是我们利用优秀的 教学媒体进行素质教育的初衷。为解决这个问题，我们可以在设计知识结构时，总体上 采用层次结构，同时同一层次上的内容采用树状或网状结构，这样学习者就可以根据自 己的需求灵活地控制学习过程。 ( 4 ) 注重对情感的培养，这点是非常重要的。专题学习网站的交互是人与计算机 的交互，或是人一计算机一人的交互。因为计算机和互联网都是没有思维的工具，即使 有了一定的“思想 ，也是虚拟的智能，是人事先设计好的程序，所以它永远不能取代 社会中的人。因此在专题学习网站中，要尤其注重对学生情感的培养，营造虚拟的现实 氛围，在这种虚拟氛围下，师生或生生能打破时间的界限自由地交流，也能培养学生的 协作交流学习能力。 3 3 整合点的整合模式特点分析 在“圆锥曲线专题中，要求学生必须建立运动的观点，并用运动的观点思考问 题，如曲线都是动点的轨迹，直线的平移、坐标系的平移等都必须从事物的运动形成过 程角度来思考。同时要用变化的观点思考点的坐标和曲线的方程，特别是动点坐标与曲 线方程的联系。圆锥曲线的动态运动规律是本专题的重点和难点，同时也可作为整合点， 设计支撑软件时主要要研究椭圆、双曲线、抛物线的动点轨迹形成过程、图形的性质特 征以及直线与圆锥曲线的位置关系变化过程。 整合时要突出数学的思想与方法，展现知识的发生、发展过程，改进教学方式，完 善教与学互动系统，提高教学质量。在进行信息技术与课程整合时，笔者就多媒体环境 和网络环境两方面进行分析。一是利用多媒体课件作为教师的课堂演示工具，二是构建 东北师范大学硕士学位论文 专题学习网站平台，提供学习资源，让学生自主学习，改进学生的学习方式和学习环境， 激发学生的学习兴趣，培养学生自主探索精神和创新能力，发展学生的思维能力、培养 学生的获取处理能力，达到掌握终身学习的本领。 模式一：多媒体教学 数学目 0 提出问题应，曦】媒体学生讨论敦师萨评问题解j 起 模式二：网络教学 厂 广髑奄3 气 教学竭标p 提出问运用蜒络学生讨论i尹教p 评价 t憝解决厂ii飞题解决i 模式一为程序性结构，教师运用媒体创设情境，以问题为中心，将要讲解的内容直 观形象的展现出来，以启发学生分析问题、解决问题，实现教师媒体学生三元 互动的教学结构。 模式二为网络学习结构，运用网络教学平台，以专题学习网站的形式开放教学内容， 把学习的主动权交给学生，让学生在自主探究中实现知识建构，形成以教师为主导、学 生为主体、问题为主线的三位一体自主探究式教学模式。“专题学习网站”教学设计的 基本原则是以问题为核心驱动学习，强调以学生为中心，学习问题必须在真实的情景中 展开，强调协作学习的重要性，强调非量化的整体评价。教学设计的流程：创设情境一 提出问题一自主探索一网上协作一网上测试一课堂小结。教学设计的特点是：l 、教师 是教学过程的组织者、学生建议的促进者、学生良好情操的培育者，占主导位置；2 、 学生是信息加工与情感体验的主体，是知识意义的主动建构者，占主体位置；3 、教学 媒体既是辅助教师教的演示工具，又是促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具； 4 、教材的教学内容是学习的核心，但不是学习的唯一内容，通过教师指导、自主学习 和协作交流，学生可以从多种学习对象和多种教学资源获取多方面的知识。 3 4 整合点的整合模式支撑软件研究 在信息化教学过程中，教学支撑软件是非常重要的。资源和软件应该按照不同对象， 即教师、学生、教师和学生共同，分体系建设，应分为教材体系、公共资源体系、学科 基本支撑体系、中高考体系。这些不同体系的资源和软件从大的类别上资源可分为素材、 试题、试卷、文献、教案、案例、学例、辅助资料等类型；从用途上资源可分为讲解、 背景、自主、协作、测评、训练、探究、实验、例题、情景、启发、吸引、指导、答疑、 竞赛、模拟、演示、活动、引导等类型；从媒体形式上资源可分为动画、影视、声音、 1 2 东北师范大学硕士学位论文 图片、文字类型。工具软件可分为支撑工具软件、学科资源制作工具软件，备课、讲授、 测评，评价，交流，自主、协作、研究性学习，远程教学，训练，实践，答疑等；资源 管理、教学管理、信息发布、配送、共享等e s 3 。 在专题网站建设过程中，以教育教学理论为指导，研究现代信息技术与教学实践的 整合；从更新教学手段，改进教学方式，完善教与学互动系统为出发点，突出数学思想 与方法，展现数学知识的发生、发展过程；激发学生兴趣，培养学生自主探索精神和创 新能力，发展学生的思维能力，从而提高教育教学水平和教学质量。软件的教学实践， 将以高二的学生为主体学习对象，探索软件运用的教学过程和学生的学习过程，研究软 件运用的教学成果和教学模式。下面做深一层的分析： 1 、资源库建设 专题学习网站建设最重要的内容就是学习资源的建设，包括学习资源的收集、整理、 分类、更新等。资源库建设一般有两种类型，一是按资源的存储类型进行建设；二是按 知识点进行建设。我们以学习者的立场出发，在进行资源的组织时，按知识点进行建设， 体现为专题学习资源的“小专题化 组织。 在专题资源库中，教师根据专题，确定跨学科课程的连接、各种资源素材的连接， 以及学习活动的连接。每个专题单元都可以包括教学目标、课程标准、教师材料、学生 材料、评价等多方因素，组成为树状或网状结构，方便学生查找、借鉴。 在建设专题资源库时，要防止为了追求数量而放弃质量，如在建设资源库中的图形 图像素材和课件时，避免使用几兆的大图片和上百兆的a u t h o r w a r e 课件，应尽量使用 小图片和几十k 大小的f l a s h 课件，既方便储存整理，又便于下载，节省空间，且使用 时来更为灵活，更有实际价值；同时也要防止为了质量而舍弃数量的问题，专题资源库 建设若没有一定的数据量，就很难开展应用。 2 、网站的建设 ( 1 ) 要有正确的理论指导。 南国农教授说：“依靠两支翅膀，一支是现代信息技术，另一支是现代教育思想， 靠一支翅膀，飞不起来，双翼才能腾飞” 7 。因此，专题学习网站的设计与开发既要 基于网络技术，又要基于建构主义的学习理论、人本主义课程论和教学设计理论等，两 方面要紧密结合，针对不同的专题内容、学习目标和学习对象，科学、合理地组织学习 材料，选择学习策略，提供交互方式，给出适时的评价与反馈等，以更加有效地帮助和 促进学生的学习。 ( 2 ) 任何一个专题学习网站都有很强的针对性，并不是普遍适用的网站，一旦专 题内容确定，它就地有了特定的使用对象。学生在不同的年龄阶段，思想、情感、接受 能力、兴趣方向等方面具有不同的特征。因此专题学习网站建设除考虑教师教学的实际 需要外，还必须考虑每一阶段学习者身心发展的不平衡性与连续性。 ( 3 ) 要加强对学习策略的研究，这点是最重要的。我们说，对学生来讲，最重要 的学习是学会学习，最有效的知识是自我控制的知识 8 。这就是一个学习策略问题。 在专题学习网站中加强对学习策略的研究，目的是使学习者通过专题学习网站能对学习 1 3 东北师范大学硕士学位论文 的组织方式进行学习，解决在专题学习网站的情境中学什么、何时学、何处学、为什么 学和怎样学的问题。利用专题学习网站提供的资源，在专题学习网站的知识内容体系中 融入学习策略的设计，并通过w e b 浏览器作交互界面，可以促进学习者与教师之间的交 互，并在交互的过程中体会学习策略的能动作用，从而逐渐达到学会学习的目标。学习 策略与知识结构体系之间并不是包含与被包含的关系，而是要将学习策略融合在知识结 构体系的设计中，并在知识结构体系中加以体现，使学习者在学习过程中能将学习策略 潜移默化地转移到自身的知识结构中。 ( 4 ) 对资源库中教育资源的设计、开发，要注意对知识含义的全面理解。如对事 实层面的了解，即知道“是什么的知识 ；对知识的原理和规律的掌握，即知道“为什 么的知识”；对实际操作技能的知识的掌握，即知道“怎么做的知识”；能够从哪罩获得 知识并有效地利用它们，即知道“是谁的知识 等。 ( 5 ) 专题学习网站建设应加强研究性学习与协作学习平台的研究，研究专题学习 网站最重要的目的，就是创设在互联网环境下学习者的自主学习与协作学习环境，让学 习者学会在信息时代如何基于互联网络开展自主学习与协作学习，实现信息技术与学科 课程的有效整合。而基于网络的研究性学习与协作学习平台是保障师生广泛参与专题建 设和专题学习的基础，也是实现网络化协作探究教学模式，培养学生创新精神、实践能 力与协作学习能力的重要手段。 1 4 东北师范大学硕士学位论文 第四章信息技术环境下高中解析几何教学模式的实践研究 4 1 信息技术环境下高中解析几何教学模式研究与分类 信息技术环境下教学模式建构的三大支柱： 理念支柱：素质教育与新课程理念； 理论支柱：建构主义学习理论； 技术支柱：作为学习工具的信息技术。 关于理念支柱与理论支柱，本文前面的章节已有论述，本章主要研究信息技术方面。 目前，教育工作者对信息技术环境下的教学模式做过很多研究，国内外又非常多的 教学模式，笔者列举了比较常用的十种： 1 、基于资源的主体教学模式； 2 、基于项目的教学模式； 3 、基于问题的教学模式； 4 、w e b q u e s t 教学模式； 5 、基于网络协作学习的教学模式； 6 、基于案例学习的教学模式； 7 、情景化教学模式； 8 、基于概念地图的教学模式； 9 、基于电子学档的教学模式；。 1 0 、基于多元智能的个性化教学模式。 4 2 多媒体环境下高中解析几何教学模式的实践研究 4 2 1 多媒体技术的特性 在计算机和通信领域，我们所指的信息的正文、图形、声音、图像、动画，都可以 称为媒体。目前流行的多媒体的概念，主要是指这些文字、图形、图像、声音等人的器 官能直接感受和理解的多种信息类型，这已经成为一种较狭义的多媒体的理解。其实从 计算机和通信设备处理信息的角度来看，我们可以将自然界和人类社会原始信息存在的 形式一一数据、文字、有声的语言、音响、绘画、动画、图像等，归结为三种最基本的 媒体：声、图、文。传统的计算机只能够处理单媒体一一“文 ，电视能够传播声、图、 文集成信息，但它不是多媒体系统。因为通过电视，我们只能单向被动地接受信息，不 能双向地、主动地处理信息，没有交互性。可视电话虽然有交互性，但我们仅仅能够听 到声音，见到谈话人的形象，也不是多媒体。所谓多媒体，是指能够同时采集、处理、 1 5 东北师范大学硕士学位论文 编辑、存储和展示两个或以上不同类型信息媒体的技术，这些信息媒体包括文字、声音、 图形、图像、动画和活动影像等。 多媒体技术有三个显著特性：集成性、交互性、非线性。 在信息技术与课程整合的教改中，如何发挥多媒体技术特性编制课件，成为我们在 理论与实践的结合上要解决的关键问题。 1 、多媒体技术集成性与课件编制 集成性是多媒体技术最为显著的特性。它能够集成各种媒体功能和信息形态，采集、 贮存、加工、合成各类信息资源。教学资源通过它的集成处理，使得同一教学内容可以 用不同的形式来表现：任何教学内容都可以用有效的方式来表现。 集成性所提供媒体信息的多样化，在创设学习情境、激发学习兴趣等方面，非常有利于学 习者对知识的感知、获取和保持。课件利用集成性的优势，通过语言、文字、图像、音 乐、动画演示等多重因素提供了多重的感官刺激，使抽象化的学习资源以直观、真实的 方式呈现，可以把事物放大缩小、把过程加快减慢，实现了微观物质、宏观形态的直观化， 无象事物、抽象概念的形象化，有效的解决了其它教学媒体解决不了或解决不好的教学 问题，较好地实现了行为主义与认知主义两种学习理论的结合，达到好的学习效果。 但是有些教师德教育思想和教学观念没有更新，导致在信息技术的环境中迷航，在 课件的制作上一味的追求信息技术本身，对多媒体技术集成得过于多且杂，游离于教学 目标之外的滥用，反倒会影响教学效果。比如学生将注意力完全放在眼花缭乱的多媒体 信息上，会分散注意的兴奋点，干扰学生的注意力，这就违背了我们的初衷。 2 、多媒体技术交互性与课件编制 交互性是创设建构主义学习环