发挥现代信息技术优势建立数学实验室

1、发挥现代信息技术优势建立数学实验室培养学生自主探究能力的研究北京十二中初中分校 数学教研组一、课题的提出：（一）我国数学教学改革的历史背景和现状当前的中学数学教学中，一方面，教材体系中的数学知识往往是以一种简约化的演义形式直接体现在学生的面前，因而难以再现前人对知识的探索过程；另一方面，传统的教学手段又制约了教师的教学创造。对学生来讲，数学学习意味的往往是知识的被动接受，以及大量的解题；而前人探索的数学规律是所体验的发现和创造则成为一种难以企及的奢侈品。数学与实际相脱离，教师一味灌输，学生被动接受的现象普遍存在。实践证明：“问起于思，思源于疑”。当每个学生都沉浸在学习之中而忘却自己曾是被迫而来

2、的时候，学习的环境就是积极的，效果远远大于被动的接受。因而，在基础教育领域各级各类学校进行了大量的改革探索，也取得了不小的成绩。随着信息传播的途径日益丰富，教育手段逐渐走向现代化，信息化技术本身具有交互式、高速、准确的特点，它是传统的教学工具和教学手段无法比拟的，也是近年来计算机辅助教学（CAI）得以广泛应用的原因。当然，计算机辅助教学还存在着问题，如：用多媒体计算机加上大屏幕投影来简单地代替黑板，把教师逐句板书变成逐段展示，出现了演示型的电子板书，对于学生在课堂上提出的某些问题无所适从；教师演示动画，学生只是观看，并没有参与到动画产生原因的探究过程，这样一来不利于学生理解知识的发生、发展的过

3、程及知识间的因果关系。 以上出现的问题，既有教学观念上的问题，也有教学模式上的问题。现代信息技术是改变传统教学结构、实施素质教育、培养创新人才的一条有效途径，也是目前国际上基础教育改革的趋势与潮流。（二）课题研究价值的分析： 现在提倡终生学习，如果学生只是被动地接受式的学习，而没有掌握一定的学习方法，不会去获取自己所需的知识并将其内化，这样的人终将会被时代所淘汰。有人说，数学是聪明人去做的事。实际上，反过来说更有道理，也更重要：“做”数学的人会变得聪明起来,这就需要培养学生的自主探究和创新实践能力。现代信息技术的迅速发展为实现这样的目标提供了一种可能。教师可以利用现代信息技术创设富有启发性的情

4、境，可以利用它创造一个有交互性的“数学实验室”，极大限度地调动学生的学习积极性，学生的学习方式有了很大的变化。教师必须从学生认知的需要出发，把学生作为学习的主体来设计教学，在“数学实验室”中就可以让学生参与到自主探究、发现、论证这几个过程中，这样就可以变被动为主动，变“听”数学为“学”数学，“做”数学。这就离不开工具型软件，如几何画板，它可为学生提供自己动手、自主探究问题的机会：当面对问题时，学生可以通过思考和协作，提出自己的假设，然后用“几何画板”进行验证。教师在数学实验室中创设教学环境，激发学生的学习兴趣；使学生的主体参与意识得以加强，创新意识得以提高，自主探究能力得以发展，并且学生得到获

5、取所需知识的方法。我们在前期的大胆初步尝试取得了较好的效果，但是还需要进一步深入研究，得到科学的方法。(三)课题理论研究的分析：建构主义学习理论为本课题的研究提供了坚实的理论基础。建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是理想的学习环境中的四大要素或四大属性。传统的教室和教学方式很难建构这样的学习环境，而我们可以利用现代信息技术的优势建立数学实验室这样理想的学习环境。建构主义学习理论告诉我们：知识是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（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。建立数学实验室是“以学生为中心”，让学生自身基于自己的

6、经验背景而建构知识，自主探究，达到真正的理解而不是被动的复制式的学习。二、课题的界定：(一)概念界定： 1现代信息技术计算机多媒体技术与计算机网络技术在数学教学中的综合应用。2数学实验室我们的实验室是一个虚拟的实验室，它以网络机房（保证一个教学班的学生人手一机并且连接互联网）为基地，以“几何画板”、“Z+Z智能教育平台”等软件为基础，以互联网、局域网为依托，为学生提供从事探究发现、分析归纳等实践活动的学习环境或情境。3自主探究学生在教师的指导下通过主动地探索，发现和体验获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。4建立数学实验室培养学生自主探究能力以“主体、探索、创新”为基本理念,在数学教学中，通

7、过选择和使用合适的课程材料，在数学实验室中，使用先进的教学技术，选择恰当的数学工具，组织数学实验，使学生在数学实验的过程中进行观察、分析、探索、猜想和归纳，亲身体验数学，理解数学，从而培养学生自主探究的能力。(二)研究内容界定 1初中数学适合学生自主探究的内容的研究：教学内容探究形式初中代数一元一次方程的应用：商品利润、银行贷款等问题实践活动一元一次不等式的应用：优化组合，最佳策略实践活动分式方程的应用：环保调查实践活动一元二次方程的应用：贷款购物互联网a=bc型数量关系实践活动正比例函数的性质及应用Z+Z智能教育平台反比例函数的性质及应用“Z+Z”初中代数一次函数的性质及应用“Z+Z”二次函

8、数的性质及应用“Z+Z”数形结合的探究几何画板初中几何平行线的性质与判定几何画板三角形内角和定理推广到多边形内角和定理几何画板等腰三角形的性质及判定几何画板轴对称互联网全等变换几何画板勾股定理互联网中心对称互联网特殊四边形的性质与判定的综合应用几何画板相似三角形的性质与判定几何画板位似变换几何画板解直角三角形的应用实践活动直线和圆的位置关系几何画板圆和圆的位置关系几何画板侧面展开图几何画板正多边形的旋转变换几何画板镶嵌实践活动2数学实验室建立的研究（1）几何画板，Z+Z智能教育平台等软件的研究研究几何画板，Z+Z智能教育平台等软件的综合运用及配套课件的利用与开发；培养学生的识图能力、变换能力、

9、归纳猜想的能力及自主探究的能力。（2）运用互联网的研究利用互联网的时效性、高效性和信息量大的特点，在数学实验室中，使学生能更快捷、更准确、更直接地获取自己需要的有用信息并加以整理运用，从而提高学生去粗取精、加工处理信息的能力。（3）在局域网中建立学生数学学习资料库的研究教师在局域网中建立数学学习资料库，不仅为学生创建一种更适宜进行自主探究数学问题的情境，而且还提供丰富的适合（支持）学生自身发展的有用信息。学生可以通过在局域网上的学习提高自主学习的能力及与他人互相帮助、合作的能力。3建立学生学习档案的研究建立学生学习档案，记录他们在学习过程中的成绩、能力、观念等方面的整个发展全过程。4学生成绩综

10、合评定的研究只以考试成绩评价学生具有片面性，所以要全面了解学生，对其进行综合评定。考试分数占综合评定分数的70%，另外的30%是学生自主探究学习的过程及成果评价。评价的内容与学习的目标一致，包括：（1）学生自主探究学习的态度；（2）掌握科学研究的方法和技能；（3）创新精神和实践能力的发展状况；（4）学习的结果。(见附件1，附件2)三、课题假设充分发挥现代信息技术的优势，建立数学实验室，提供环境、创设情境，扩展获取知识的空间，能使学生自主探究能力得到提高。四、课题研究方法与步骤：研究方法：本课题研究的基本方法为行动研究法，辅以调查问卷法和经验总结法。 研究步骤：第一阶段 准备阶段：2002年9月

11、2003年9月理论学习：了解本课题研究的目的、意义、内容，研究的方法等，并制定出相应的可行性研究方案；硬件准备：组建数学实验室第二阶段 实施阶段：2003年6月2005年4月1理论学习：教育科研课题的实施，行动研究法，建构主义理论。2(1)教师培训：几何画板、Z+Z智能教育平台等多媒体软件平台的熟练使用。Intel未来教育、网页制作等。(2)调查学生对电脑的应用情况，对学生进行必要电脑知识的培训。如“Powerpoint”、“几何画板”，“Z+Z智能教育平台”以及互联网等知识的培训；3.继续完善数学实验室的软硬件环境，包括数学网站和资料库的建立。实施过程分三个层次：第一层“扶着走” ：教师创设

12、情境设计问题，指定实验工具，演示并教授使用方法，带领学生共同探究；第二层“牵着走” ：教师创设情境设计问题，学生分组进行自主探究(利用老师教授的方法)；教师参与、引导、共同探讨；学生进一步进行探究，得到结论；第三层“看着走” ：教师提出主题,由学生发现问题、设计问题，学生分组进行自主探究；教师适时点拨、指导；学生将结论写成报告、论文或制作成演示文稿；第四层“自己走” ：教师变为“导师”，学生在平时的学习中能够自己发现问题、灵活运用不同方法探究进而解决问题。第三阶段 总结阶段：2005年4月2005年6月完成本课题的结题报告，收集整理课题研究相关资料（论文、案例、录像课、教学设计等），形成附件。

13、五、评定成果的检验指标与成果形式1检验指标：（1） 通过在数学实验室学习，学生进行自主探究的能力有所增强；（2）学生能充分运用现代信息技术，数学思维能力得到发展（自制量标），创新意识增强。2课题预期成果形式：阶段研究成果：课题方案设计；调查问卷；教师、学生制作的演示文稿等课件；研究课教案、录像带等；经验交流研讨会总结资料。最终研究成果：(1).发挥现代信息技术优势建立数学实验室培养学生自主探究能力的研究研究报告。(2).校本教材。六、可行性分析:理论指导：杨继宗（丰台教科所教研员），杨小平（北京教育学院丰台分院现代信息技术研究室组长）硬件环境：我校拥有网络机房并且每个普通教室都是多媒体教室、教

14、师人手一机，校园网、ADSL宽带接入，这些都为开展此项课题的研究提供了良好的硬件环境。人文环境：校领导非常重视教育科研，科研意识强、水平高。在 “以人为本”的教育思想的指导下，教科研气氛浓厚，初步形成了以科研带教学的共识。为我们成功的研究创造了有利的条件并提供了可能性。目前，本课题组共有11为教师参加，其中教学经验丰富的45岁以上的教师有4人，知识渊博、实力雄厚的30-40岁的中年教师有3人，朝气蓬勃、知识新、观念新的青年教师有5人。数学组的9位教师全部参加课题研究，齐心协力，共同探讨，分工合作。题组成员：姓名专业职务研究专长分工孙宏欣数学教师（教研组长）数学负责教师资料库杨 竞数学教师（课题

15、主持人）数学负责课题管理及材料收集赵 毅数学教师数学负责网页维护薛 明数学教师数学负责网页制作及日常维护更新胡秋生数学教师数学负责文献研究、文案加工郭建荣数学教师数学负责学生作品库李俊平数学教师数学负责问卷调查，结果分析杨惠敏数学教师数学负责教师资料库刘丽萍北京十二中初中分校校长管理负责指导监督课题的进展王连东校网络中心主任网络负责指导监督课题的进展；网络信息技术的支持郝 平计算机教师多媒体技术负责与初二合作培训“几何画板”使用及提供技术支持本课题研究经费以自筹为主。参考文献：1.自主课堂中国轻工业出版社 Dale Scott Ridley Bill Walther著 沈湘秦 译 你用什么方法

16、创建积极的课堂2. 信息技术与课程整合：应体现更完整意义的目标价值浙江教育学院王治文3. 信息技术与课程整合的层次北京师范大学现代教育技术研究所 马宁、余胜泉 4中学数学教学中运用计算机辅助教学的基本要求钟善基5信息技术与数学教育的整合李正太6. 信息技术与课程整合深化学科教学改革的根本途径信息技术与课程整合深化学科教学改革的根本途径（下）北京师范大学 现代教育技术研究所 何克抗7. 新课程与评价改革 新课程实施过程中培训问题研究课题组 编写 教育科学出版社8 中国教育报2000年12月和性质数学中的概念附件1：学生利用网络及工具软件进行自主探究评价表：起步 1分发展 2分完成 3分典范 4分

17、得分概念、性质不清楚，回答问题有停顿，不能分析概念性质中的主要词概念性质清楚，回答较流利，不能分析概念性质中的主要词能理解概念性质，回答流利，能分析概念性质中的主要词能理解概念性质，回答流利，能分析概念性质中的主要词。熟知概念的内涵，能加以应用参与讨论能参与小组讨论能参与小组讨论，并和同学进行交流。在参与小组讨论，和同学进行交流，并积极响应其他同学的观点，与同学开展讨论。在每个环节参与小组讨论，和同学进行交流，并积极响应其他同学的观点，与同学开展讨论，对问题有自己独特的见解，与同学开展讨论。归纳反思未经整理，照搬资料中的内容。能够将资料中的观点归纳整理，但缺少自己的思考。能够分析判断资料中的观

18、点，并通过自己的思考加以整理。能够独立思考，并对资料中的内容进行分析归纳，整合为新的思想。信息技术能够运用计算机进行信息处理，知道上网查找资料。能够运用计算机进行信息处理，知道利用搜索引擎，能够找到一些相关资料。能够熟练运用计算机进行信息处理，有一定的搜索引擎运用技巧，能够找到较多有价值的资料。能够熟练运用计算机进行信息处理，有很强的互联网搜索能力，能够利用各种技巧找到大量有价值的资料。协作与交流 基本完成本次探究内容能够完成自己在组内的任务，并能将自己的观点和资料与他人共享。能够较好地完成自己在组内的任务，善于理解他人，能够将自己的观点与他人共享。出色地完成自己在组内的任务，善于理解他人，在组内起到激励他人的作用。并将自己的观点和资料与他人共享。小组汇报能完成演示文稿，组织不清晰，操作不熟练，资料准备不足，态度拘谨演示文稿组织清楚，能够熟练操作；说话清楚，资料准备较多，仪态较自然。演示文稿组织清楚，美观醒目；能够熟练操作；说话清晰，反应较快；资料准备充足；仪态大方。演示文稿组织清楚，美观醒目；能够熟练操作