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对高中数学教学与信息技术整合的思考
作者:佚名 日期:2009年11月26日 来源:本站原创  字体:

一、数学教学与信息技术的课程整合,根据学生认知、情感、技术、需要、兴趣、意志、以及掌握的数学知识,在学习方式上的变革。

信息技术与与数学课堂教学的整合的本质和内涵就是在先进的教育思想、理论的指导下,尤其是"主导--主体"教学理论的指导下,把以计算机及网络为核心的信息技术作为促进学生自主学习数学知识的认知工具、激励数学情感的工具与丰富的数学教学环境的创设工具,并将这些工具全面地应用到数学教学过程中,使各种教学资源、各个教学要素和教学环节经过整理、组合,相互融合,在整体优化的基础上产生聚集效应,从而促进传统数学课堂教学方式的根本变革,也就是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。简而言之,信息技术与数学课堂教学的整合,不是简单地把信息技术仅仅作为辅助教师教学的演示工具,而是要实现信息技术与数学教学的"融合"。它要求突出作为整合主动因素的人的地位,并且以实现人与物化的信息之间、网络虚拟世界与现实世界之间的融合。具体的说就是要尽可能把各种计算机技术手段完美地融合到数学课程中——就象在数学课中使用黑板和粉笔一样自然、流畅。当老师掌握了技术后好处很多,老师的能力就会被大大扩展了。例如:教师可以通过网络与同行或学生进行交流,而不必担心时间和空间的距离;可以从光盘数据库中快速地查找所需的内容,而不必在图书馆中艰难地翻阅图书;可以方便地在课堂上通过多媒体手段进行演示;通过让学生在计算机上自主地操作,可以更方便地组织学生的探索和学习活动;通过学生成绩跟踪系统,可以持续地跟踪学生的学习状况等。这在客观上为“课程整合”提供了广阔的活动空间。

高中数学教学与信息技术的课程整合有十分重要的意义,随着课程整合实验的深入进行,必将提高教师使用现代技术的意识和现代教育观念,必将大大提高教学效率,必将改变传统的教学模式,进而大大推动中小学教育改革的进程。它不仅可以增强学生的批判性的数学思维大胆质疑、合作技能和解决问题的能力。而且可以使信息技术的运用成为学习过程的有机组成部分,从而便于学生掌握数学信息的收集、检索、分析、评价、转发和利用的技能。它还可以促进了班级内学生的合作交流,而且还促进了学生与全球性学习社区的合作交流,从而开阔了学生的数学视野,激发兴趣。并且还能更好地实现个别化学习,而且有利于实现能培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习,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。以计算机为核心的信息技术若能与数学教学加以有机整合,具有多种优化教育、教学过程的特性,这些特性的集中体现就是能充分发挥学生的主动性与创造性,从而为学生创新能力和信息能力的培养营造最理想的教育教学环境。

二、将信息技术运用于数学教学弥补了传统教学的不足,提高了教学效率,同时也培养了学生的信息技术技能和解决问题的能力。信息技术与数学教学整合主要有信息技术与数学教学的整合有着强大的功能。
数学是研究空间形式和数量关系的科学,数学能够处理数据和信息,进行计算和推理,可以提供自然现象、科学技术和社会系统的数学模型。它是学习和研究现代科学技术的基础;它在培养和提高思维能力方面发挥着特有的作用;它的内容、思想、方法和语言已成为现代文化的重要组成部分。
  1、信息技术可以用于模拟情镜,给数学实验提供了可能.
  G.波利亚提出:"数学有两个侧面,一方面它是欧几里德式的严谨科学,从这个方面看,数学是一门系统的演绎科学,但另一方面,创造过程中的数学,看起来更象一门实验性的归纳科学,"数学的创新教育,更需要数学实验、猜想.在数学实验中,观察、分析、对比、归纳、建立关系,处理数据、发现规律,信息技术的应用给数学实验提供了可能.譬如,使用《几何画板》这个数学教学软件。该软件功能强大,能方便地用动态方式表现对象之间的关系,既能创设情境又能让学生主动参与,所以能有效地激发学生的学习兴趣,使抽象、枯燥的数学概念变得直观、形象,使学生从害怕、厌恶数学并乐意学数学。让学生通过做"数学实验"去主动发现、主动探索,不仅使学生的逻辑思维能力、空间现象能力和数学能力得到较好的训练,而且还有效地培养了学生的发散思维和直觉思维,是目前数学教学中最为流行的辅助软件之一。借助几何画板可以将抽象的数学概念形象化。如对"轴对称"概念的讲授,教师可以先利用几何画板制作一只会飞的蝴蝶,这只蝴蝶既能吸引学生的注意力,又能够让同学们根据蝴蝶的两只翅膀在运动中不断重合的现象很快就理解"轴对称"的定义,并受此现象的启发还能举出不少轴对称的其他实例。这时再在屏幕上显示出成轴对称的两个三角形,并利用几何画板的动画和隐藏功能,时而让两个对称的三角形动起来,使之出现不同情况的对称图形;时而隐去或显示一些线段及延长线。在这种形象化的情境教学中,学生们一点不觉得枯燥,相反在老师的指导和启发下他们会始终兴趣盎然地认真观察、主动思考,并逐一找出对称点与对称轴之间、对称线段与对称轴之间的关系,在此基础上学生们就很自然地发现轴对称的三个基本性质并理解相应的定理,从而实现了对知识意义的主动建构。
  2、信息技术方便地实现数学对象的多重表示。信息技术使数学概念、理论及数学问题容易地用数字的、图形的、符号的、语言的等多种方式表达.学生可以在这些表示法之间进行自由转换,既可以用计算机或计算器的数据处理分析功能、作图功能、可视性与动态显示效果,又可以通过图形的方法或数值的方法来探索数学,使得"多重表示与表示的互相转换"这一重要的学习理论的实现成为可能。
  3、信息技术融入数学教学为学生进一步展示数学知识的发生、发展过程,展现思维过程.信息技术的融入利于创设新颖的教学环境,教学模式将从以教师讲授为主转为以学生动脑动手自主研究、小组学习讨论交流为主,信息技术可以把数学课堂转为"数学实验室",学生通过自己的活动得出结论、使创新精神与能力得到发展.数学教学是思维过程的教学,但在传统教学中教师并不能把握每个学生的思维过程,从而不能给予及时反馈。信息技术的交互功能则很好地解决了这个问题。如小学数学中《常用的计量单位》的教学,科利用网络教学,要求小组合作,把常用的计量单位分类整理,鄙夷比一比哪个小组整理得既清楚又完整,并且又特色.从而改变以往运用传统的教学手段,学生在练习纸上整理数据,教师很难了解到学生整理数据的全过程,教学的实效性很难把握等结果.而网络环境的互动性,大信息量传载功能正好可以解决这个问题,使师生及时掌握各小组整理的全过程,有利于学生在自己探索的过程中真正理解和掌握基本的数学知识与技能、数学思想与方法,同时获得广泛的数学经验.
  4、信息技术可以实现历代教育家梦寐以求的理想目标--个别化教学。由于多媒体课件的出现,计算机可以利用自己强大的处理数据的能力,实现内容的切换和选择,即可以被用来在同一教学内容的不同教学设计间切换和选择,也可以用来在同一数学对象的不同结构侧面的切换和选择,同一数学问题的不同解法思路的切换和选择。也就是说,教师可以利用计算机的这种快速切换和灵活选择的功能,设计出多种授课方式,满足各类学生的需要。信息技术与数学教学的整合,是教育面向现代化、面向世界、面向未来的必然发展,是一种国际趋势。数学教学中使用信息技术应该着眼于解决今天数学教学面临的现实问题,同时在积累经验的过程中,不断从教学观念、教学内容和教学模式等方面深化改革,逐步设计未来在信息技术支撑下的全新的教学

三、计算机与数学教学的整合过程中,经常遇到的问题是如何看待计算机和教师的作用,如何评价计算机辅助教学和传统教学。不是非此即彼,关键是加强优势互补。

有两种极端的意见:一种是过分夸大计算机技术与计算机辅助教学的作用,有人提出信息时代的教学应该与粉笔与黑板说声“再见”了!持相反意见的人则认为传统教学培养了一代又一代人,实践已经证明了这种教学是成功的,为什么要否定行之有效的传统教学呢?特别是数学教学是训练人的抽象思维和逻辑思维能力的,他们担心计算机的引入可能要带来负面的影响。

其实以上两种意见都有一定的片面性,事实上,一方面教育需要技术,信息时代的数学教育需要计算机技术,但是任何先进的技术都不能取代教师。至于计算机辅助教学与传统教学,也不是非此即彼,为什么不能来个优势互补呢?所以需要对问题作具体的分析。

我们的实践表明,在把计算机引入数学教学的过程中,青年教师首先关注的是技术,对学习计算机软件技术表现出很大的热情,但很快他们把关注的焦点转移到数学教育上来。原因是使用同样的软件,可能产生完全不同的效果,这里教师的数学修养、教学经验、教育理论水平起重要的作用。不同的教师会有不同的创意和教学设计,计算机技术与教师的素质比较起来,后者显然是更关键的因素。同时,在影响教学效果的多种因素中,教师对学生的热爱、高度的责任感、良好的师生关系又是任何先进的计算机无法代替的.

当然,不能低估计算机在数学教学中的作用,它在辅助学生认知的功能要胜过以往的任何技术手段。与课本和数学词典不同,计算机不是简单的表述数学知识,利用它可以揭示数学知识形成的来龙去脉,而且表述的方式很灵活,可以以文字、图形、动画、图表等多种方式多窗口呈现,如果说使用印刷技术呈现的信息是线性的,那么利用超文本技术就能够以网络状数形结构的方式一步一步地呈现信息。这些特别适合于表达数学。与录音机和录象机不同,计算机能提供可交互的实验环境,于是学生可以利用它做数学。基于上述理由,我们认为计算机技术或许能引发数学教育的一场革命,它将极大改变数学教师的教学方法、工作方式、教学模式乃至教学观念。教师不是被计算机替代了,而是用新的方式工作,从新的视角考虑问题。

在计算机引入数学课之后,计算机手段与传统教学完美的结合显得十分重要。不是计算机用的越多就越好,计算机作为有效的辅助认知工具是为教学服务的,要把它用的恰到好处。传统教学的优势应该保留,如教师的示范作用、教师与学生之间富于人情味的及时交流,教师组织起来的探讨问题的活跃氛围等等。理想的教学应该是把教师与计算机的优势同时充分发挥出来,把计算机辅助教学与传统教学完美地结合在一起。

四、教师要熟练掌握信息技术手段,但更要深刻了解教育的本质,了解数学学科教学的根本目的,了解教学中的难点所在,了解传统教学的优点和局限性,结合技术所提供的能力加强教师的教学设计,更好地进行教学活动。

有了计算机数学课怎么上?这是教育技术的发展给我们提出的新课题。是在计算机教室每人面对一台计算机上,还是在计算机演示教室全班面对大屏幕上?是以教师讲解为主,计算机的作用体现在辅助教师的讲呢,还是以学生活动为主,计算机的作用体现在提供学生活动的环境呢?另外,要不要粉笔与黑板,要不要课本和笔记,学生的活动这样组织,教师的作用如何体现,……,这一系列问题是我们教师每天必需要处理的现实问题。用我们课题组有的教师的话说是“这一来老师找不到感觉了!”那么怎么设计数学课呢?其实就是在传统教学中数学课的方式都灵活多样,不能规定一个统一的模式,现在计算机给教师提供了更广阔的创作空间,当然更不应千篇一律了。

我们倒是需要关心更一般的问题。如数学课的教学设计的理论依据是什么?教学设计与传统的备课有什么不同?教学设计应遵循什么原则?教学设计应教学设计包括哪些内容?

首先我们认为学生的数学学习应该是学生个体的主动建构过程,每个学生都是从自己的认知基础出发依自己的思维方式理解数学的。从这个意义看,数学是无法灌输的,是难以讲授的,只能依靠学生的主动参与才能学好数学。建构主义应该是教学设计的理论依据。教学设计应充分体现学生的主体地位,应考虑每一个学生的发展。

这样一来教学设计与传统的备课就有显著的不同。它要突出学生的活动,要面对每一个学生。在传统教学中,由于技术手段的限制,学生的活动是有限的,教师表达的方式是单调的。所以备课主要备老师讲什么,板书如何安排,布置哪些作业,教学计划是面对班级的整体水平制定的,教师在备课时要处理的是课本、教师和学生三者的关系。有了计算机,学生的活动丰富了,教师能以更有效的方式表达了,同时在课上教师和学生之间、学生和学生之间,学生和计算机之间信息交互的机会增多了。在进行教学设计时,教师要处理的是课本、教师、学生和教育技术的关系,要考虑怎样组织起学生有效的学习活动,教学计划可以面对班级的所有学生而制定。

至于教学设计应遵循的原则,我们认为应该是“优势互补”的原则,既发挥计算机的优势,又发挥教师的主导作用。学生的活动不应理解为全堂上机,不应忽视书面表达和口头交流,不应忽视阅读、计算和证明,同时学生的活动不应是学生的自由活动,一节课过去了,学生敲了半天计算机,却收获不大。一句话能说明白的,一个教具能演示清楚的,不一定非通过计算机。总之要讲究实效,最好的教师加最好的教育技术,为什么不要粉笔与黑板、不要课本和笔记了呢?为什么非要把计算机和它们对立起来呢?全新的教学设计并不是另起炉灶,而是把几方面的优势更好地结合起来。这里绝不是提倡用先进的教育手段强化传统的教学模式,“新瓶装旧酒”,我们在数学教学中引进数学实验就是证明,但我们坚持认为对计算机与数学教学的整合应采取积极和谨慎的科学态度。

关于教学设计的内容我们以为似应包括以下内容:1.教学目的(知识、能力、态度);2.教学活动(教师的组织和引导、学生的活动安排、节目的编排);3.技术手段(传统手段如教具、投影仪等、计算机软件和硬件设备)。当然,对不同的内容如概念课、习题课、练习课、复习课、实验课可以有不同的教学设计,对不同条件的学校也应有不同的教学设计,同时不能设想每节课都能有计算机的支持,所以应有对某一单元的总体设计,什么时候发挥计算机的优势,什么时候发挥传统教学的优势,两者又如何更好地配合如何在教育中适当地使用技术,使技术充分发挥作用,提高教学效率、突破重点难点,甚至在技术的支持下改革现有的教学方法、教学内容和教学观念,是又一个极为重要的,这些也就是课程整合问题。要达到“课程整合”的目标,为此就需要教师全新的教学设计。

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