中学数学课程与信息技术整合的理论与实践研究报告.ppt

1、中学数学课程与信息技术整合的理论与实践研究报告,苏州市电化教育馆 殷堰工,一、课题名称：中学数学课程与信息技术整合的理论与实践二、课题简介：1、 课题的背景：,（1）当前，世界范围内利用信息技术促进教育改革的热潮一浪高过一浪。在我国，教育部决定从2001年开始，用5到10年的时间，在中小学普及信息技术教育，以教育信息化带动教育现代化，努力实现我国基础教育跨越式发展；国务委员、原教育部部长陈至立在全国中小学信息技术教育工作会议上指出：在开好信息技术课程的同时，要努力推进信息技术与其他学科教学的整合，鼓励在其他学科的教学中广泛应用信息技术手段，并把信息技术教育融合在其他学科的学习中。各地要积极创造

2、条件，逐步实现多媒体教学进入每一间教室，积极探索信息技术教育与其他学科教学的整合。 （2）数学学科在中学课程中占有相当大的比重，数学知识逻辑性强，易量化，易数字化，这为信息技术与中学数学课程的整合提供了必要的条件。数学是一门抽象的学科。由于受认知结构、生活经验、思维水平等诸多因素的限制，在学习过程中学生需要借助一定的直观形象来掌握事物的规律和特征，这为信息技术与数学课程的整合提供了充分条件。信息技术与中学课程的整合，将有利于营造新型的学习型社会，营造全方位的学习环境；将对中学数学课程的各个组成部分产生变革影响和作用；将带来课程实施的变革；将有助于课程评价的变革与改善；更重要的是将带来学习方式的

3、革命，为新一轮课改推波助澜。,2、 课题研究的目标和思路：（1）目标：将信息技术与中学课程融为一体，改进传统的教学模式，提高教与学的效率，改善学与教的效果，使教师备课、课堂教学、知识结构、课程安排、能力评价、协作学习、师生关系等方面发生质的变化，进而构建网络环境下数学教学的新模式。,（2）思路：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，使学生在利用信息化环境和资源的前提下进行知识的重构和创造。 3、 课题研究的内容：主要研究数学的学科特点与信息技术的关联；探索在数学教学中学生获取信息、运用信息能力的培养；以学为中心的数学教学中如何培养学生的

4、信息素养；探究在数学教学中学生的个别化学习、协作性学习、研究性学习之有效途径。 4、 课题研究的价值：本课题从学教关系角度研究中学数学课程与信息技术的整合，强调教学过程的创新、学生认知程度评价体系的创新和教学效果反馈形式的创新，注重学生自我建构知识体系，具有系统性、科学性和创新性。其研究成果将使数学教学改变传统的、单一化的教学模式，为学生创造一个丰富多彩、富有吸引力、能充分体现和发挥学生个人智慧的数学天地，达到提高学习效率、培养学习能力、提升信息素养的目的。同时提高数学教师的教学组织、教学设计及信息技术运用等方面的综合业务能力。,三、研究的理论依据：1、 概念的界定：,（1）整合：两个不同个体

5、的交叉和有机融合，是两者的一种和谐、一种互动。 （2）信息技术与中学数学课程的整合：信息技术有机地与中学数学课程的结构、内容、资源及实施等融为一体，成为与中学数学课程内容和课程实施高度和谐自然的有机部分。 （3）资源整合：以优化教育资源为目标的组织形式，是教育者，特别是管理者通过对硬件资源的合理配置，网络资源的充分利用，人力资源的培养开发以及课程资源的有机再构来实现组织形式的“优化”。 2、 理论依据：建构主义的学习理论强调以学生为中心，要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；要求教师由知识的传授者、灌输者变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。

6、而基于网络环境的学习符合了建构主义学习观的要求。,四、研究的基本过程：,本课题组是在苏州电教馆的领导下展开工作，成员来自于苏州市的一中、三中、四中等重点中学，尽管组织起来不像一个学校做一个课题那么容易，这是区别于其它课题的一个劣势，但他们都是各校的教学业务骨干，有的还是校领导或中层干部，独立搞课题研究的能力强，他们在前期都已取得了与本课题有关的研究成果，如罗强、周宇丰等承担的江苏省“九五”课题“CAI在中学数学教学中的应用”，罗强发表于国家一级刊物数学教育学报上的“计算机多媒体教学的人性化设计”，夏炎在中学数学教学参考上发表的“多媒体辅助中学数学教学探讨”，赵是杰在电化教育研究上发表的“计算机

7、发展与数学教学改革”，宗晓丰在中小学教育技术上发表的“数学教学与多媒体辅助手段的整合”，殷堰工获省三等奖的论文“积极探索信息技术与数学教学的有效整合”等。为了进一步搞好课题研究工作，课题组专门聘请了苏州市教育局教研室副主任、苏州市名教师、市数学学会副理事长、特级教师芮滋（2004年2月不幸去世）担任课题组指导专家，作为一名资深专家，芮滋不仅在具体业务上对课题组成员悉心指点，还创设条件为课题组成员提供研究的舞台，让他们在信息技术与数学整合课上一展身手，组织教研人员进行评课、组织中学数学教师听课等活动，使课题研究与实践得到了很好的整合，课题的影响不断扩大，课题的幅射功能得到强化。,根据课题组成员分

8、布散的特殊情况，经过讨论明确课题研究的方法为：文献资料法、观察法和行动研究法。课题研究的实施步骤为：,第一阶段：准备阶段 2002年5月2002年9月 制定课题方案，提出课题研究计划，申报立项，正式开题。 第二阶段：实施阶段 2002年9月2005年12月 1、 2002年9月2002年11月 组织开题 2、 2002年12月2003年10月 开展课题研究 3、 2003年11月2004年4月 迎接、接受总课题组的中期评估 4、 2004年5月2004年12月 在中期评估的基础上继续开展课题研究 第三阶段：结题阶段 2005年1月2005年12月 提出结题申请，写出结题报告，接受总课题组的结题

9、并就结题成果进行总结。,五、研究的结果：,信息技术的环境，使数学实验的重要性及其表现形式变得更加具体和生动。学生可以通过计算机提供的数据、图像或动态表现，有了更多的观察、探索、试验和模拟的机会，从而可以形成顿悟和直觉，既可以作出预测，又可以通过检验假设，证明自己的猜想。“实验”是数学的一个必要的而又往往被忽视的部分，但“证明”却是数学的一个特殊而又充满活力的成分，因此有人认为，借助于计算机，数学已经成为一门新的实验学科，它的活动天地不再局限于演绎推理的形式体系之中。数学实验的引入，给我们的数学课注入了许多活力，更给予学生一个“完整的数学”。在多媒体手段的支持下，我们的数学课堂教学成了一间功能齐

10、全的“数学实验室”。,在“数学实验室”进行数学教学是一个能体现用归纳和实验手段进行的数学教学，其流程为：从实例出发在计算机上做实验发现规律提出猜想进行证明和论证。这是一个以问题为载体，以计算机为手段，以学生为主体的全新教学模式。,它能体现数学发明、发现中具体与抽象的辩证关系，能充分展示“真实的数学”。在数学实验室里，学生从“听”数学的学习方式变成在教师的指导下“做”数学；通过实验学生可以理解数学问题的来龙去脉，以及它的发现、分析和解决过程，从感觉到理解，从意会到表述，从说明到证明，一切均可在眼前发生，数学的抽象变得易于理解，数学的严谨变得合情合理。数学实验缩短了学生与数学之间的距离，数学变得可

11、爱而亲近了。同时，数学实验中也将更多的探索、分析、思考的任务交给了学生。比如，我们熟知的“几何画板”，由于“几何画板”能够在变动的情况下，反映不变的几何关系几何结论（定理），“几何画板”也就成了一个极好的“数学实验室”，它使学生的想象力得以发挥，聪明才智得以开发，思维能力得以培养，数学素质得以提高。现不妨就以“几何画板”这个数学平台为例，看两个教学实例。,案例1“三角形内角和定理”的教学。先让学生随意画一个三角形，度量出每一个角的大小，求三个角的和，猜想出三角形和为180度这一命题，再让学生自行证明。这样，首先学生情感上容易接受这一知识点，其次体现了数学前后知识的联系，更重要的是使每个学生富有

12、成就感，培养了他们的创新意识和创新能力。,案例2“勾股定理”的教学。让学生通过操作、观察，从三角形的旋转中，自己发现“勾股定理”及证明方法，这就很好地利用了学生普遍具有的“图形旋转面积不变”这一非形式几何知识作为知识的生长点，使学生从原有的知识中自然“生长”出新的知识，这一知识的生长过程是一种主动的探索过程，不仅使新知识找到了牢固的附着点，而且使知识结构在探索中得到发展。 为进一步说明问题，这里试举一个更具体的例子：,题目已知动点P在直线ya上运动，H是Y轴上的定点，试求三角形OHP的内心点E的轨迹。 利用几何画板，在Y轴上取一点H，作X轴的平行线ya ，在直线ya 上取一点P，连接O、P、H

13、成三角形，并作出该三角形的内心E。让P点在直线ya 上运动，跟踪E点的轨迹；在Y轴上拖动点H，观察轨迹变化。,学生通过上机实践，首先发现E点的轨迹是抛物线的一段；在第二步操作实践后发现轨迹还可能是线段。观察的结果激发了学生的好奇心，于是他们主动进行字符计算，分析图像形成的原因，检验数学实验的结果。教师还可以启发学生进一步探索轨迹的变式，比如求三角形的重心、外心的轨迹；让P点在其他曲线上运动，求解相应的轨迹等等。让先生选择一种变式，继续做数学实验，观察图形的变化，并用数学知识进行逻辑论证，培养学生的探索创新精神。,实践证明，计算机能够提供理想的“数学实验室”，能够满足学生个别活动与小组讨论的要求

14、，也便于创设富有启发性的教学情境。由现代教育技术支撑的数学学习环境，使实验、探究和发现等成为重要的学习方式，学生既能看得见，又能听得见，更可以动手操作，这在某种意义上来说是“以人为本”教学理念的体现。学生通过听、看，特别是做，获得数学学习的切身体验和深刻感悟，体会到数学的作用与价值。诚如心理学家所说：“听过会忘记，看过会记住，做过会学会”。这也是数学学习方式转变的具体体现，学生的主体性得到充分发挥的有效途径。,六、研究的结论： 1、 信息技术的介入有利于创设学生主动探索学习的情境：信息技术是计算、作图、数据处理的工具，也是创设学生主动探究学习情境的工具。问题是探究学习的核心，能否提出对学生具有

15、挑战性和吸引力的问题并使学生产生问题意识，是进行探究学习的关键。美国教育家布鲁巴克认为：“最精湛的教育艺术，遵循的最高准则就是学生自己提出问题。”美国著名数学家哈尔莫斯说“问题是数学的心脏”。从推动科学进步和个人终身发展来看，独立发现和提出问题显得非常重要。那么，怎样独立发现和提出问题呢？一条重要的途径就是从典型问题出发，应用恰当的（数学）方法挖掘、发现新的问题。比如，在上走进丰富多彩的图形世界这一节时，可利用多媒体把事先拍摄好的各种各样的实物场景配上音乐展现在学生们的眼前，通过实际问题的情境引起学生的好奇和兴趣，引发他们对图形问题的探究。再如：在上点的轨迹这一课时，利用几何画板虚拟实验情境，

16、让学生自己动手操作寻找答案，这样既调动了学生的学习积极性，又收到了培养学生实践能力的效果。 以信息技术为代表的教学媒体是创设主动探究的教学情景、组织学习材料，帮助数学思维、进行合作交流的认知工具。但在使用信息技术创设数学教学情景时，必须充分注意贯彻“必要性”、“平衡性”、“广泛性”、“实践性”、“实用性”等原则。,2、 信息技术的介入有利于促进学生思维的发展：,信息技术作为一种能为学生提供“多元联系表示”学习环境的认知工具，与我们熟悉的认知工具（纸笔、三角板、圆规等）相比，它在促进学生数学思维发展和数学能力发展上有着实质性的进步。这是因为，计算机多媒体能变抽象为直观、变静为动，通过向学生展示教

17、学情境，呈现思维过程，提供丰富的感知、表象，构成一个跃动的“思维场”，为学生实现由具体的感知到抽象思维的飞跃架设桥梁。比如，“正弦、余弦的性质”的教学，通过旋转直角三角形的斜边，改变角度的大小，让学生发现内在的变化规律，使他们在感知上建立起形与数之间的联系，从而完成正弦、余弦性质的构建，培养学生的观察、抽象、概括能力。同时，计算机多媒体提供的动画和色彩能吸引学生的注意力，提高他们的学习兴趣，进一步促进他们思维的发展。 信息技术能提供自动推理和符号演算的环境，有助于思维的训练。如利用多媒体的动画功能进行变式训练，变换题目的条件或者结论进行引伸，通过一个元素的变化（运动）引伸出新的结论：图形中的某

18、一点在直线、线段、弧线上运动，分析结论变与不变，或简单图形的平移、旋转、翻转以及折叠，探索规律，训练思维。当学生的思维受阻或反思的时候，利用计算机可以模拟知识的形成过程和展示知识的结构，使尝试错误的成分减少，数学思维的目的性增强，数学推理的逻辑基础更加巩固，数学思考更有程序性。,3、 信息技术的介入有利于学生体验数学应用：,借助于信息技术强大的数据处理功能，教师可以让学生解决一些日常生活中的现实问题。如在进行“税收问题”的教学中让学生在网上搜索“税收咨询”的网站。学生可以根据自己的兴趣爱好，在网站上用“协作”与“对话”的方式进行探索，学习各种税费的计算方法，了解各种税收政策等。又如，“统计表与

19、统计图”的教学，教师引导学生上网收集近五年来国民生产总值，每百人中电话、手机拥有量等数据，绘制统计表与统计图，学生不仅学会了绘制方法，而且形象直观地感受到改革开放的成就，体会到数学来自于社会生产与生活，并服务于生产与生活的道理。 数学建模是解决实际问题的过程，它不同于传统的条件充分、答案惟一的封闭题。在建模过程中，随着情境性问题的产生和课题研究的深入，需要了解各种不同的信息。如果获取这些信息仅仅靠翻词典和查阅相关的书籍等印刷品是相当费时费力的。而在网络环境中，信息资源极大丰富，学生可以通过相关的搜索等方式查阅信息，并根据自身需要对信息进行筛选、探索和整合，从而形成自己对意义的构建。比如，对于住

20、房贷款利率问题，学生是无法获得第一手数据资料的，上网查询就方便得多。,七、需进一步研究的问题：,1、 根据数学新课程中的教学三大目标，其情意目标的实现，依托信息技术效果不明显，或者说，网络环境下数学教学的情感化如何实现？ 2、 数学是一门推理演绎学科，在多媒体的使用上与其它学科（如历史、地理、语文等文科学科）比较，有其自身特点，怎样提高数学教学的效果？ 3、 开发和引进更多更好的优秀数学软件为教学服务，怎样甄别数学软件？,八、课题组成员：,组长 殷堰工 副教授、苏州市教育科研学术带头人（苏州市电教馆） 副组长 夏炎 特级教师、江苏省名教师（苏州中学） 罗强 高级教师 苏州市名教师（苏州市教研室

21、) 成员 宗晓丰 高级教师 （苏州中学） 赵是杰 高级教师（苏州市三中） 吴军 高级教师（苏州市三中） 周宇丰 高级教师、苏州市区数学学科带头人（园区三中） 盛淳 一级教师、苏州市教坛新秀（苏州市一中） 沈健 二级教师、苏州市区数学学科带头人（苏州市三中）,九、参考文献目录：,1、 李海东：构建新技术下的中学数学课程，课程教材教法2001（3）； 2、 马宁等：信息技术与课程整合的层次，中国电化教育2002（1）； 3、 王跃：数字技术与学科课程整合的三种途径，中国电化教育2002（4）； 4、 何克抗e-learning的本质信息技术与学科课程的整合电化教育研究2002（1）； 5、 潘巧明

22、：多媒体辅助数学教学的学习风格设计，电化教育研究2002（3）； 6、 解月光等：信息技术整合于学科教学应用的理论与实践，中小学电教2002（2）； 7、 杨蕾等：信息技术与数学教学的整合研究，中小学电教2002（4）； 8、 刘雍潜等：教育技术基础，中央广播电视大学出版社，2002； 9、 孙宏安等：数学课程问题，辽宁师范大学出版社，2000； 10、姚军：利用电脑多媒体改善数学课堂教学，数学通报2000（5）；,附件：（一）中学数学课程与信息技术整合的理论与实践成果主要体现在以下三个方面：,1、 强化了现代教育理论的学习，课题组成员的业务素质得到提升。主要学习了数学教育的理论、现代教育技术

23、的有关理论及教育研究、课程教材教法、数学教育学报、中国电化教育、电化教育研究、中小学电教等核心刊物上的有关文章及中国基础教育网（）、中国教育技术网()等重点网站上的相关文章，有选择地学习两个同类课题的成果“构建信息技术支持下的中学数学课程”和“中学数学课程教材与信息技术整合的思考”等，主动获取知识信息，吸取业务养料，提高自身素质。 2、 锻炼了队伍，课题组成员的教育教学研究能力得到提高。课题组有关人员通过课题的实践，在所任教的班级大胆探索，如市一中盛淳开设的选修班（数学提高班）、市三中吴军开设的几何画板兴趣小组等都有所收获。在提高教学质量的同时，他们的业务水平也得到了提高。盛淳被评为苏州市教坛

24、新秀，吴军被晋升为中学高级教师并走上了中层领导岗位。 3、 成果明显、形式多样并滚动式、开放型发展。通过三年多的课题研究，发表了一批较高质量的论文，制作了一批课件并在以课题组成员罗强为总板主、沈健为网管的数学教育网站（）和苏州教育资源网上及时发布，使课题呈开放态势发展。 另外还有课题组成员夏炎的课件“参数方程”、“达芬奇与椭圆”、“二次函数”、“航线”、“花瓣曲线”、“球面距离”、“三角函数”、“双曲线”、“椭圆参数方程”、“心脏线”、“椭圆（网件）”等在苏州教育资源网上供广大数学教师共享。 整个研究体现了两方面的整合，一是信息技术与中学数学课程的整合，二是实践与研究的整合。同时，在课题的推广

25、、幅射上呈现出独特的优势，依托课题组副组长罗强系苏州市教育局教研室副主任的便利，举办整合培训班，由课题组成员沈健二次为苏州全大市培训初中数学教师200多人，在全大市范围内展示出广阔的前景。,（二）中学数学课程与信息技术整合的理论与实践成果一览表（论文、课件等）：,1. 殷堰工：“积极探索信息技术与数学教学的有效整合”。获2002年江苏省优秀教育论文三等奖（江苏省教育学会，2002年11月10日） 2. 殷堰工：“中学数学课程与信息技术整合的探讨”。获2002年苏州市优秀数学论文一等奖（苏州市数学学会、苏州市教育学会中学数学分会，2003年1月）摘要刊登于教师教育2003年第3期，江苏教育出版社；全文刊登于苏州教育学院学报2003年第3期；入选世界华人交流协会、世界文化艺术研究中心、中国科技研究交流中心（香港）主办的世界论文网（WWW.