信息技术与数学课程的整合

第1页共9页信息技术与数学课程的整合鞍钢高中姜宝胜信息技术对当今社会的发展产生了深远的影响，它不仅大大提高了社会生产力的发展速度，而且对社会生活方式与社会结构都产生了深层的影响，从而加快了人类进入信息化社会的步伐。信息、知识成为社会中的基本资源，信息产业成为社会中的核心产业之一，信息技术渗透到社会生活与工作的方方面面，无处不在，无孔不入，信息素养成为信息社会每个公民必须具备的一种基本素质，信息的获取、分析、加工、利用的能力与传统的“读、写、算”方面的知识与能力一样重要，是信息社会对新型人材培养所提出的最基本要求。在这样的时代背景下，数学教学中应用以信息技术为代表的现代教育技术是教育改革的必然趋势，也是教育现代化的必由之路。一、教学中应用信息技术整合数学教学模式的背景以计算机为核心的信息技术主要指多媒体计算机、教室网络、校园网和因特网（Internet）等。由于信息技术的高速发展，它在相当大的程度上包容了传统的电教手段，如幻灯（powerpoint）录音、录像功能等。在教学中的应用信息技术、用信息技术整合数学课程教学,首先应该明白信息技术与数学教学的关系。㈠信息技术与数学教学的关系由于信息技术对数学教学的参与程度的不同，信息技术在数学教学中起着不同的作用、扮演着不同的角色：它可能是一种演示工具、也可能是一种交互工具，但最终信息技术将成为辅助学生学习的高级认知工具，并带动教育的全面改革。现代教育科学、心理科学和信息科学技术的综合和相互渗透，已成为教育发展和改革的强大动力；传统的教和学的模式正在酝酿重大的突破，教育面临着有史以来最为深刻的变革。这场教育的大变革不仅仅是教育形式和学习方式的重大变化，更重要的是将对教育的思想、观念、模式、内容和方法产生深刻影响。陈至立部长2000年10月在全国中小学信息技术教育工作会议上，纵论世界信息化发展大趋势，同时指出信息素养已成为人的科学素养的重要基础，宣布中国将用5－10年实现信息技术的普及，推动基础教育的跨越式发展。在提出普及信息教育要注意的几个问题中，明确了“加强信息技术与其它课程整合”的要求。因此，为了争取在新世纪日趋激烈的国际竞争中占据主动地位，我们必须加快在中小学普及信息技术教育的步伐。同时，在信息技术教育发展的过程中，更应该把信息技术教育与课程教学的整合放在十分重要的地位，即通过课程把信息技术与学科教学有机地结合起来，从而改变传统落后的教与学观念以及相应的学习目标、方法和评价手段。在可预见的将来，课堂教学仍然会是学校教学活动的主要方式。利用信息技术来改进课堂教学是当前学校教育改革的一条重要思路。什么是信息技术与课程整合？华南师大李克东教授认为：它是指在课程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结合，共同完成课程教学任务的一种新型的教学方式。它是我国面向21世纪基础教育教学改革的新视点，是与传统的学科教学有着密切的联系和继承性，又具有一定相对独立的特点的教学类型。②说得通俗一点：计算机与学科课程整合就是把计算机当作日常促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具、创设教学环境的工具，融入到各学科教学中——就像使用黑板、粉笔、纸和笔一样自然流畅地使用计算机上课。充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性与创造性，使学生在学习过程中真正成为信息加工的主体和知识意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受器和知识灌输的对象；教师则应成为课堂教学的组织者、指导者。以计算机为核心的信息技术作为新型的教学媒体，当它们与各学科的课程加以整合，即第2页共9页与各学科的教学进程密切结合时，它们至少可以体现出以下五种对于教育、教学过程来说是极为宝贵的特性，从而为新型教学结构的创建提供最理想的教学环境：（1）多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和充分体现学习主体作用；（2）多媒体计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持；（3）多媒体系统的超文本特性可实现对教学信息最有效的组织与管理；（4）计算机网络特性有利于实现培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习；（5）超文本特性与网络特性的结合有利于实现培养创新精神和促进信息能力发展的发现式学习。课程整合（curriculumintegration）将计算机看作是各级各类学习的一个有机组成部分。整合并不等于混合。混合意味着只是在学校出现了计算机设备，关键是如何使它成为学习的一种重要工具。整合意味着在已有课程的学习活动中全面结合使用计算机，以便更好地完成课程目标。整合强调计算机要服务于课程；强调计算机应用于教育其出发点首先应当是课程，而不是计算机；强调应当设法找出计算机在哪些地方能增强学习的效果，能使学生完成那些用其它方法做不到的事。整合会使人感到，计算机虽在教育中，然而我们却不会特别意识到计算机的存在，就象不会特别意识到铅笔的存在一样，我们关心的不是计算机或铅笔，而是学科教学本身。3．新教育传媒说以计算机为代表信息技术将会成为新的知识载体，最终成为师生交流的中心――数字化生存的一种手段。在教育发展过程中，以文字课本为主要教学传媒的教育模式，从根本上改变了以口传心授为主要传递手段的教育模式。同理，在信息社会里，以文字课本为主要教学传媒的教学模式，必将为以信息技术为教育传媒的新型教育模式所取代。也就是说，传递工具的改革，将会使传递模式彻底变革。人们要求以信息技术为基础，进行整个教学体系的全面改革，使教学目标、内容、方法和形式甚至连学校结构都发生根本性的变化。（1）革新传统的教育观念传统的教学观是教师教书本知识，学生学书本知识，教学功能只有一个，就是传授书本知识。而新的教学观则认为教学具有多方面的功能，它既要传授知识，又要发展多种能力如学习能力、信息处理技术、解决问题能力，还要培养品德。（2.）改革教学目标和内容许多教育工作者一致指出，二十一世界的公民需要获得以下一些技能：①信息处理（组织、获取、操作和评价）的技能；②问题解决能力；③批判性思维能力；④学习能力，⑤与他人合作和协作的能力。这些目标将使人们对教师和学生的观点产生新的变化，目前人们主要关心如何使学生成为积极的学习者，教师成为学习的促进者。为了实现新的教育目标，教育内容也必须作出相应的改革。重新编写教材，在课程设计上重在学科结构合理，教学内容少而精，着重使学生掌握一般的基本原理以发展学生的认识能力。制定教学大纲要着眼于能力，特别是思维能力、创造力的培养，而不是现成知识的传授和一般技术的培训，基础要宽。教育内容还要与生产实践相结合，着力培养学生解决实际问题的能力。（3）改革教育形式和方法教育学家已提出发现法、探究法、合作学习、支架式教学、情境性教学、真实性问题解决等多种教学方法。教师要针对不同的教学任务、教学活动，不同的教学对象和教学要求，灵活地运用不同的教学形式和方法。（4）.改革教育组织，学校面临着“重建或改革”信息社会的教育不仅要抓基础教育，而且要改革中等教育结构，积极发展职业技术教育，还要改革高等教育结构（多形式、多学制），发展远距离教育、成人教育以及继续教育，融第3页共9页学校教育、社会教育于一体。教育的组织形式也要发生相应的变革。强调为了使学校适应信息时代生活的要求，需要改革学校。学校需要在结构和功能上作出改革，以更好地满足今天的学生的需求。二、信息技术与数学课程整合的教学模式的探讨㈠信息技术辅助数学课堂教学的模式――讲授式的补充信息技术辅助数学课堂教学的模式是以教师使用课件为主的演示型教学模式。它是在现有教学模式基础上，把计算机作为新教学媒体使用。主要用于课堂教学中的演示，既可以动态呈现数学现象的变化发展过程，调节事物和现象所包含的时间要素，将缓慢的变化和高速的运动，清晰表现出来，将实物放大或缩小，为全体学生的充分感知创造条件，也可以重新组织情景，突出事物的本质特征，促进学生形成稳定清晰的表像，为学生学习概念规律创造条件。教师为此花费的时间和所需的新技能相对较少，所需硬件较少，对软件的个性化要求不高；这种模式对于促进学生的自主学习有一定的作用，但是对于改变以教师为中心的教学模式却是无能为力的。这种教学模式适合硬件配备不足的学校和计算机操作技能不高或不愿改变现有教学模式的教师选用，可应用于目前数学教学中最常见的新授课、复习课和习题课。1.信息技术应用于新授课教学的模式(1)实验—模拟—强化模式“实验—模拟—强化模式”就是在演示实验的基础上，用计算机模拟实验现象的数学过程，从而强化学生的表像，促进学生识别实验现象发生及变化的条件，然后再进行抽象概括，形成概念规律或找出数学现象的共同特征。这种模式比演示实验后直接进行抽象概括的效果更好。这是因为相对于演示实验的发生，学生的观察具有滞后性和被动性，并且实验现象往往很快消失或者不清晰，容易造成大量学生的观察困难，难以形成鲜明丰富的表像。利用计算机模拟实验可以有效的解决这一问题，从而优化学生的学习过程。该模式的基本的教学流程如图1所示。以此流程为基础可以有多种变式。例如，可以有多次演示实验和模拟实验，也可以利用计算机呈现问题情景、数学模型等作为补充。［教学实例］指数函数教学设计：①理解指数函数的概念教师做如下演示实验：将一张纸按照顺序分成2、4、8、16……。②利用视频演示细胞分裂情况由于视频演示为教师查找而成。请学生独立使用计算机上网查询关于指数函数的相关信息和数据，总结指数函数的图象和性质评析：这是一节信息技术与数学课程整合的教学设计，其教学过程具有下述特点：①运用信息技术加大了课堂密度，内容充实丰满，能较好体现数学思想、数学方法。首先教师从实践提出研究指数函数的问题，先让学生观察实验思考。②为学生进行科学探究创造条件。学生认真地从计算机中获取信息、输入数据，让计算机来分析处理数据，得出结论。学生互相探讨、交流、学习，思维活跃，体验研究问题、寻求规律的科学研究过程，图1实验—模拟—强化教学模式流程导入新课演示实验模拟实验抽象概括结论应用第4页共9页体验科学探究方法。精心设计和制作的素材，将计算机技术与课程很好的融为一体。③计算机多媒体课件展示，远比书上的彩图来的真实、直观、生动、形象，抓住了要害（关键），给学生留下深刻印象。⑵边教边实验模式“边教边实验模式”就是在学生实验的过程中利用计算机指导学生实验，展示学生实验结果，在学生实验的基础上，分析处理数据或者模拟实验过程，然后得出结论。一般适用于需进行定量研究的概念规律课。其基本流程如图2所示。以此流程为基础可以有多种变式。[教学实例]等差数列前N项的和1教学设计1）请学生阅读课本内容并思考以下问题:①1+2+3+4+…+100=?②帮助学生认识高斯；2）等差数列前N项的和:证明公式1：2)(1nnaanS证明：nnnaaaaaS1321①1221aaaaaSnnnn②①+②：)()()()(223121nnnnnnaaaaaaaaS∵23121nnnaaaaaa推导公式2用上述公式要求nS必须具备三个条件：naan,,1但dnaan)1(1代入公式1即得：2)1(1dnnnaSn此公式要求nS必须具备三个条件：dan,,1（有时比较有用）∴)(21nnaanS由此得：2)(1nnaanS3)小结：学生先总结。教师帮助归纳等差数列求和公式4）课上练习和布置课后作业。评析：问题情景学生实验数据处理分析实验结果展示结论教师实验指导实验情况总结图2边教边实验的教学模式第5页共9页本节课的意图是将数学学习的主动权还给了学生，创设一种更加开放的学习环境。在这种新的环境中，引导学生学会预习、学会读数学书、学会从字里行间找出不懂的地方、学会提出问题、学会交流、学会改错。学会用实验来证明自己的假设，；来说明问题。2.信息技术应用于习题课的模式在习题课中，计算机主要用于展示问题情景，动态模拟问题情景中包含的数学过程及数学模型，帮助学生抓住问题的核心，理清解题思路，这样可以大大提高习题教学的效率。该模式在教学中有广泛的应用，其基本流程如图3所示。［教学实例］轨迹问题教学设计：