信息技术优化中职数学教学的实践研究-开题报告

信息技术优化中职数学教学的实践研究—开题报告一、拟选课题背景及其研究目的、意义1.1研究背景《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》中指出：“人类社会进入二十一世纪，信息技术已渗透到经济发展和社会生活的各个方面，人们的生产方式、生活方式以及学习方式正在发生深刻的变化，全民教育、优质教育、个性化学习和终身学习已成为信息时代教育发展的重要特征。面对日趋激烈的国力竞争，世界各国普遍关注教育信息化在提高国民素质和增强国家创新能力方面的重要作用。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》（以下简称《教育规划纲要》）明确指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。”中等职业教育作为基础教育的一部分,既与普通中等教育改革有共同点,又有其独自的特点。1.1.1信息素养是中职学生必备的素质之一在信息社会,能够高效地获取、加工、处理、传递信息成为每个社会成员的基本生存能力之一。2000年教育部召幵的“全国中小学信息技术教育工作会议”指出,从2001年开始,计划用5—10年的时间在中小学普及信息技术教育,培养学生良好的信息素养。中等职业教育作为其中的一部分有着不可推卸的义务,而中职学生又比普通中学学生提前走出校门步入社会,信息素养的培养显得更为迫切。中央教科所曾对我国的许多企事业单位进行调查研究,研究证实现代企业和市场看重的不只是学生所拥有的证书,更看重学生所具备的职业素养,其中就包括信息素养。以财会、物流、市场营销为主专业的中等职业学校,信息技术能力的高低更是企业衡量学生的一个重要标准。因此,信息技术要渗透到各个学科中,全面提升学生的信息素养。1.1.2信息技术的应用是职业教育教学改革的需要信息技术引入教学领域已经成为“素质教育”的必然要求。《基础教育课程改革纲要》中指出：“大力推进信息技术与学科课程的整合，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环境和有力的学习工具。”由于课堂教学具有半封闭性，限制了学生的自主学习，自我发展的时间和空间，学生不易充分发挥创新思维和自我发展能力，计算机的运用和互联网的开通打破了这种局限，应摆脱以知识为中心的教学思想模式，而要引导学生自主发现问题，自主进行判断，掌握学习方法，真正学会对信息进行筛选、思考、判断，必须为实现信息技术教育和学科教学的“双优”进行深层次的，规律性的探索研究，找出一整套适合中职学生身心特点的实用、高效的课堂教学方法，以达到拓宽教学时空维度，优化教学过程，促使学生信息素质和能力全面发展的目的。1.1.3信息技术的应用是数学课堂教学实际的需要近几年来,中等职业学校招生情况不容乐观,招生的门槛越来越低,所招学生基本上都是中考落榜生。学生的学习基础普遍偏差,尤其是数学基础薄弱,大部分学生对数学不感兴趣。鉴于此种情况,教育部于2009年颁布了《中等职业学校数学教学大纲》。新大纲更加适应学生的学习心理与现状,更加突出基础性,不再刻意追求学科体系的完整性,删除了复杂的运算和不必要的技巧,降低了难度。尽管如此，对于中职学校的学生来说,数学的学习仍然具有较大的难度,在所教的学生中，大多数对初中所学知识掌握的不系统,甚至有的连小学的基本运算都没有完全掌握。在此基础上，如果教师一味采用传统的教学手段,将数学的抽象性、严谨性、逻辑性特点展现给学生,势必会引起学生的厌学情绪。运用信息技术为数学教学提供了新的生长点与广阔的展示平台，在数学教学实践中充分利用信息技术手段的文字、图像、动画甚至三维虚拟现实等多种信息，能有效改善数学的教与学，加深学生理解，突出教学重点，突破教学难点，改变教学方式，突出学生主体地位，改善学生的学习。1.2研究的目的和意义信息技术给教育界带来了一场革命,信息技术与课程整合成为了各级各类学校深化教学改革的目标之一。而作为基础教育的一部分——中等职业教育,与普通中等教育相比在课程整合方面起步较晚、发展相对缓慢,相关的理论研究和教学实践也较为缺乏。但是鉴于中等职业教育没有高考指挥棒的指挥、教学任务相对偏少、学生思维活跃、动手操作能力强等特点,中职数学与信息技术整合具备比普通中等教育更加优越的条件。本课题将以中等职业教育数学课程为载体,通过文献研究和教学实践,探索信息技术如何优化中职数学教学，帮助解决传统教学不便解决或无力解决的教学问题,进一步促进中职学生自主学习能力的提高。在此基础上,试图引导中职教师更加关注中等职业教育的信息化教学,为中职教学改革贡献自己的一份微薄之力。1.2.1利于初中与中职数学的衔接。初中与中职数学相比，在教材内容、教学要求、教学方式、思维层次，以及学习方法和学习习惯上都发生了突变，如何衔接初中中职数学教学，提高中职数学教学质量是一个十分重要的问题，信息技术能优化中职数学的教学。1.2.2营造良好的教学环境，提高教学效果，激发学生主体潜能和优化学生认知过程，培养学生“做数学”的能力，用现代科技的最佳表现形式使学生的智力和非智力因素都得到发展,促进学生素质的全面提高。1.2.3将信息化的教学内容和方式融入数学教学的过程，以实现更高的教学目标，达到最佳的教学效果。总体而言，研究本课题的主要目的是：探求一种符合当今中职生的认知结构、能够激发他们数学学习的热情、促使他们尽快适应中职数学教材的教学模式，并探究在该模式下适合采取的现代教学模式。二、本课题及所属研究领域在国内外研究历史、现状及发展趋势2.1国外数学教学与信息技术整合的研究概况信息技术教育应用的发展在发达国家大致经历了三个阶段:计算机辅助教学(CAI)阶段(20世纪60年代初至80年代中期)、计算机辅助学习(CAL)阶段(20世纪80年代中期至90年代中期)、信息技术与课程整合(IITC)阶段(20世纪90年代中期幵始至今)。第三个阶段是信息技术应用于教学的一个主要模式,在这一阶段,原来的“计算机教育”概念已完全被“信息技术教育”概念所取代。美国是世界上最早提出数学教学与信息技术整合的国家,也是目前在信息技术应用领域开展的最为广泛和深入的国家之一,理论水平和实践水平位于世界前列。在数学教学与信息技术整合的实践中,美国一方面开发了与信息技术相结合的配套教材,另一方面则进行了如何在教学中使用信息技术的研究,其中最有代表性的是贾斯珀系列课程,它提供了大量数学教学与信息技术整合的成功案例.证明了在拟真的学习情境中解决问题可以增强学生解决实际问题的能力。根据已掌握的情况,美国中小学在数学教学中用的工具主要是“几何画板”和德州仪器公司提供的便携式图形计算器,但使用的教师并不很普遍。英国、法国、日本、新加坡等发达国家也都十分注意信息技术对数学教学的影响,他们的研究类似于美国的情况,信息技术在数学教学中的应用一方面显示出诱人的前景,一方面也暴露出许多尚待解决的问题。2.2国内数学教学与信息技术整合的研究概况我国的学科教学与信息技术整合最早是从计算机教育应用的研究开始的,1984年邓小平提出了“计算机教育要从娃娃抓起”这一口号。我国开始尝试进行计算机学科教学及计算机辅助教学，关于数学教学与信息技术的整合,很大程度上受到软件技术进步的影响:1991年,北大附中利用Mathtool教学平台开发丁立体几何、解析几何、代数、三角函数等一系列教学软件,并应用于数学教学中。1995年,全国中小学计算机教育研究中心引进了美国优秀教学软件——几何画板。1996年,中心推广“几何画板”软件,以几何画板软件为教学平台,开始组织“CAI在数学课堂教学中的应用”研究课题。1998年,中心立项的“计算机与各学科课程整合”项目开启了我国数学教学与信息技术整合的实验研究。许多学校教师在这方面做了大量工作,如北大附中的王鹏远老师，发表了《如何用几何画板教数学》、《信息技术与中学数学教育》、《用几何画板辅助数学教学》等文章;南京师大附中的陶维林老师在学生中开设几何画板选修课并将几何画板应用于课堂教学,取得了很好的效果,其著作《几何画板使用范例教程》、《几何画板应用于解析几何教学》集中反映了他的研究成果;北京第20中学的范登晨老师，创造性地把原来支持平面几何的“几何画板”成功地应用于立体几何教学。此后,中国科学院高小山研究员幵发的“几何专家”以及中国科学院张景中院士开发的“Z+Z智能教学平台”为我国的数学教学与信息技术整合注入了新的活力,以上两个平台可以改善教师的教学方式,也可以改变学生的学习方式,但对于后者现在人们关注的不够,这方面有组织的实验研究还很欠缺。对于利用信息技术改变学生的学习方式,人们比较关注的是图形计算器,它的优点是体积小、便于携带,课堂教学需要时拿出来供个人或小组交流使用,不用时收起来:组织教学方便,不必把学生带到计算机教室;学生也可以更多地动手操作。缺点是功能有一定的局限性,屏幕小,智能性没有前面提到的软件平台强;价格稍高。不过以后随着技术的进步、价格的降低,图形计算器还会有发展的空间,对改善学生学习数学的方式具有积极的意义。通过近些年的实践和研究,国内外的教育工作者创立了许多基于学科教学与信息技术整合的教学模式。其中西方发达国家比较注重信息技术与课前、课后的整合,比如影响较大的WebQuest和Just-in-TimeTeaching*;JiTT),国内比较注重课内整合的教学模式,比如根据技术支撑环境不同,有多媒体演示模式、基于网络教室的模式、基于软件工具和基于仿真实验的模式等,根据教学策略不同,有讲授型模式、自主探究模式、协作学习模式、个别辅导模式、角色扮演模式、演示型模式、探索发现模式、讨论学习模式、支架式教学模式、抛锚式教学模式、随机进入式教学模式等。通过对国内外数学教学与信息技术整合相关文献的研究,可以看出各国都非常重视数学教学与信息技术整合的实践探索并取得了一些成就,但也存在许多问题，可概括为以下几个方面：一是简单地把信息技术仅仅作为辅助教师教学的演示工具，信息技术成为了“黑板”的替代品；没有把信息技术当作学生获取信息、探索问题、协作讨论、解决问题和构建知识的认知工具；二是对如何运用信息技术突破教学中的难点、促进知识的重构和创造、教学环境的创设等缺乏深入的研究；三是没有形成以信息技术为教学平台下系列化的教学程序和有效的教学策略；四是教师课件质量不高，部分教师从网络上下载到相应的课件作相应的修改后就进行使用，缺乏精细化设计。由此可见，提升教师运用信息技术开展课堂教学的教学能力是学校当前亟需解决的一项重要工作，为此，我们确立开展有有效运用现代信息技术,优化数学课堂教学这一课题研究。本课题的研究旨在探索已有运用信息技术优化课堂教学研究成果实施的方法与途径，又反过来促进信息技术优化课堂教学理论的本土化与区域化，改变教师的教学方式与学生的学习方式，转变教师的教育观念，提升教师的教学水平，建构以信息技术为平台的优质课堂教学基本模式，具有很大的实践研究意义及应用价值。三、本课题拟解决的主要技术问题，在理论和应用方面的意义，研究的主要内容，拟采取的研究方法、技术路线及可行性分析，预期达到目标，完成课题的条件（包括个人业务水平、实验室或学科组的技术、设备条件）3.1课题界定“运用信息技术”主要是指以计算机技术，多媒体技术，网络技术和通信技术为工具，充分发挥其特有的数学化，智能化交互性的技术内涵，通过将各种媒介有机结合，以达到一种全新的信息传递方式。“优化数学教学”主要是指对数学教学的各个要素进行优化组合，以达整体大于各个部分之作用。“运用信息技术，优化数学教学”即指将信息技术融入到数学教学之中，实现信息技术系统与数学教与学各要素融合的信息化教学方法。具体地说就是把信息技术作为教育的工具和手段，把数学教学内容作为载体，使前者渗透，融合到后者的教育活动中去，达到优化后者的功效，从而改进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，提高学生的层次和效率。3.2拟解决的主要技术问题基于对研究背景和相关文献的认识,本课题试图致力于在中职数学课程改革和信息技术背景下，解决：（1）如何将中职数学教学与信息技术进行较深层次的整合。（2）结合中职数学教材,探索适合中职数学课堂的现代教学模式,如何将几何画板、超级几何画板等应用到中职数学教学中。3.3理论和应用方面的意义3.3.1提升学生学习兴趣、优化学生学习方式和思维方式合理地利用信息技术能激发学生的学习兴趣，促进学生的主动参与、主动探索、主动发展。信息技术与中职数学的整合，能促进学生数字化学习，发展学生主体性、创造性和培养学生创新精神和实践能力。为他们开辟广阔的学习渠道，掌握强大的学习武器。3.3.2提高教师的信息素养、教学水平和研究能力（1）教师现代教学理念能够较好地通过教学体现出来。能够确定正确的教学目标，并科学地将信息技术整合到教与学的过程中，使课堂教学资源丰富、学习活动有效、小组交流深入，教学效果良好；（2）教师基本信息技术操作熟练，计算机软硬件使用与维护知识以及网络的应用知识在教学中得到充分地展示，信息技术成为教师教学的有力工具，成为教师有效指导学生学习的工具。教师教学时配合授课内容与教学策略所需，将信息技术与教学自然和谐地融合起来。3.3.3优化教学结构（1）教师有意识地将信息技术应用到学科教学过程中，使各种教学资源、各个教学要素和教学环节，经过整合、相互融合，在整体优化的基础上产生聚集效应，从而促进传统教学方式的根本变革，即促进以教师为中心的教学结构与教学模式的变革，从而达到培养学生创新精神与实践能力的目标。（2）能有效帮助学习掌握数字化学习的技能。特别是在学习方式上，能让学生转变单纯的接受式学习方式，学会自主、探究式的学习。（3）提高课堂效率：努力激发学生学习兴趣、使之易于接受学习内容，训练学生的创新思维，以提高课堂效率，发挥了信息技术在课堂教学中的真正作用。3.3.4对学生的终身发展、创新能力的培养，能发挥巨大作用实现多种渠道学习，使学生学会自主性学习、合作性学习、研究性学习。养成终身学习的习惯与方法。3.4课题研究内容本课题以建构主义理论为指导，从基层教学实际着手，以资源整合为基础，用主题探究、交流协作为主要手段展开。其内涵为：充分开发利用信息技术强有力的潜在功能，把信息技术作为促进学生自主学习的认知工具、情感激励工具、丰富教学环境的创设工具，将信息技术全面、合理地应用到数学课堂教学过程中，与各个教学环节相互融合，使各种教学资源、各个环节关系协调，促进学生学习方式与教师教学方式的变革，从而在整体优化课堂教学，促进学生全面和谐发展。本课计划从以下几个方面开展研究。3.4.1对教学内容进行梳理对两年的教学内容进行合理分类，分出适合信息技术进行教学的模块。3.4.2课堂教学实践（1）数学概念形成过程中的信息技术的应用建构主义认为，数学知识的学习是主体重新建构的过程，应用信息技术能很方便地做到使用多种方法表示同一数学概念，不同的表示法侧重于概念的不同方面，引导学生有意义地把几种表示法中的信息组合在一起，使不同方面建立起概念性联系。以动态的方式灵活地向学生提供图、表、文字或符号等不同的概念表示方法，把隐藏的数学关系显性化，给学生提供探索数学规律、发现数学本质的机会，从而深刻、全面地理解概念。如讲三角形内角和定理，以前都是用剪纸拼接和度量的方法让学生直观感受，但由于实际操作有误差，很难达到理想的效果。在讲此内容时，可先让学生动手操作，让学生在头脑里有一定的印象，然后利用“几何画板”随意画一个三角形，度量出它的三个内角并求和，然后拖动三角形的顶点任意改变三角形的形状和大小，发现：无论什么样的三角形，三个内角之和总是180度。前后印证，使学生产生了很大兴趣，激起学生进一步探究“为什么”的欲望。（2）数学原理发现过程中的信息技术的应用传统的数学教育由于多方面的限制，片面强调数学重视演绎推理的一面，忽视其作为经验科学的一面，导致学生看不到数学被发现创造的过程，而过分注重问题的结论以及解题的方法技巧。教学的过程基本由教师决定，学生很少有参与实践的机会，而以计算机为主的信息技术可以创设交互式学习环境，学生在教师的指导下自己做数学实验。几何画板可以为做“数学实验”提供理想的环境。利用几何画板可以帮助学生从动态中去观察、探索和发现对象之间的数学关系与空间关系，因而能充当数学实验中的有效工具，使学生通过计算机从“听数学”转变为“做数学”。（3）问题解决中的信息技术的应用在现代教育技术环境下，可把一堂习题课放在网络教室中进行，借助计算机局域网，教师可以调阅任何学生的练习，对于他们的个别问题及时加以纠正，而对练习过程中出现的好方法或典型问题和错误显示在屏幕上，集中点评。（4）复习课中信息技术的应用——网络型课根据教学需要，围绕某一专题将相关教学资源整合，归纳做成网页，让学生利用资源自主探究并解决问题，学生可根据自身需要进行学习进度和学习内容顺序的调整，课后进行反馈，能极大地提高学生学习的积极性及学习效率。网络型课特别适合进行专题学习和专题复习，还可以进行分层教学。（5）运用信息技术，帮助学生突破重点和难点。在数学教学中，课本是静止的，借助多媒体，创设动态情境，以鲜明的色彩，活动的画面把活动过程全面展现出来，那么既可突出重点、突破难点，化抽象为具体，又可促进思维导向由模糊变清晰。运用建构主义思想进行教学设计，通过课堂教学中学生、教师和多媒体的互动，内化为学生自己的知识，使得教学难点得以化解。以“二次函数的图象和性质”一课为例，可设计制作了几个二次函数的图象和性质的实验，利用网络教室的操作平台及校园网，以具体的数学问题结合“几何画板”这样有趣的数学实验引起学生的学习兴趣和探究欲望。利用几何画板软件的赋值和计算功能让学生利用“几何画板”自己动手“做”，开展数学实验，完成意义建构，探究二次函数的图象和性质的联系，通过实验得出规律。3.4.3构建跨时空学习平台各班可建立QQ群、班级微信群等，以便教师之间，师生之间相互交流。3.5研究方法本课题研究的主要以比较实验研究法和行动研究法（注意计划、行动、考察、反馈与调整五个环境和螺旋式上升的规律），辅之以文献法、调研法等方法，观察法，具体采用整体设计，分段实施的方法，在每一阶段结束前，运用评价手段检测实施效果。在进行实践反思的基础上，提出下一年实施研究的侧重点，朝着预定的目标滚动式前进。具体有：（1）文献研究法借助《现代教育技术》、《数学教学论》和各类教育网站搜寻与本课题相关的学术信息，收集相关的文献资料学习研究。（2）问卷调查法通过问卷调查方式，对试验前中学生现状进行摸底调查，以便今后试验后情况进行比较。（3）观察法在实验过程中，对研究对象在兴趣，注意力，情感态度等心理品质方面的表现观察记录，作好量化评价。（4）比较实验研究法在实验初期通过前测分析确立对比实验的两个班级，一个确立为试验班，另一个为暗设对比班；实验后期在全校各年级推广实验，没有长设对比班与实验班，实验研究多进行的是纵向比较。对实验对象运用提炼出的评价方法。并对试验对象和非试验对象的情况，按所形成的评价量表，作好过程评价和终结评价，在阶段结束通过问卷调查和笔试等对学生进行测评。把测评结果和先前的过程评价和终结评价结果，进行分析比较。（5）实践反思行动研究法对这种运用信息技术的课堂教学形式反复进行试验，在实践中找出不足，从而不断修正和完善。

3.6技术路线：第一阶段准备阶段。首先确定课题，其次参读文献。此阶段的主要任务一是初步建立整合模式,通过研究国内外相关文献,学习数学教学与信息技术整合的方法,结合教材的要求对不同内容进行教学整合,结合教学实际初步构建出基于信息技术环境下的中职数学教学模式。二是初步建立整合平台,根据多年的教学实践和理论基础,选择以几何画板、超级几何画板等教学软件作为实现整合模式的教学平台。第二阶段实践阶段。首先设计并确定实践方案，然后付诸于实践。此阶段的主要任务一是确定实验班级和对比班级,实验在14级轮机1、航海1班进行,将14级轮机2、航海2班作为对比班。二是实验的实施,按照第一阶段初步建立的整合模式在实验班进行实际教学活动。第三阶段实验总结阶段。首先调查研究，接下来分析汇总。此阶段的主要任务一是对实验实施情况进行调查研究,调查学生对数学教学