獨家原創:信息技術與高中數學學科教學整合的實踐研究

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【摘要】21世紀人類已進入信息時代,以計算機和網絡為核心的現代信息技術不斷發展,其應用已逐步進入教育領域,推動了教育從目的、內容、形式、方法到組織的全面變革。現代化教學手段的使用，有效地提高了課堂效率，有助于學生對教學內容的認識更形象、直觀，可以使學生親身參與到教學活動中，為學生創造了自行探索、獲得親身體驗的機會，有利于突出學生的主體地位。信息技術與高中數學教學的整合是利用現代信息技術的優勢特點，作為教師的教學輔建基于信息技術與高中數學課程整合的探究式教學模式，以更好地培養學生的創助工具、情感激勵工具和學生的認知工具，構筑數字化學習資源，學生實現學習方式的變革，從被動接受式學習真正轉變為自主探究學習和有意義學習，尤其要構新意識、創新精神、創新能力和解決實際問題的能力。

【關鍵詞】信息技術;課程整合;基本原則;實踐研究

1信息技術與課程整合的本質

信息技術與課程教學整合是一個包含著多種思路、多樣實踐的概念，不同的研究者和實踐者從不同的視角對課程整合做出了不同的界定。其本質和內涵是把信息化網絡資源教學的技術運用了課堂教學上去。讓教師更便于傳授知識給學習者，也讓學習者更加易于學習到更多知識。為了建設數字化教育環境，推進教育的信息化進程，促進學校的教學方式根本性變革，培養學習者的創新能力精神和實踐能力，實現信息化技術環境下的素質教育和創新教育。

1.1信息技術進行數學實驗教學特征

由重視現成的知識的傳授轉向了重視知識產生過程的探索和分析；由重視學生知識的單純積累轉向重視學生體驗知識產生和能力發展。利用信息技術進行數學實驗教學，其優勢表現為：增強學生學習的主動性，提高學生的學習興趣；教學方式化靜為動，化抽象為直觀，交互性強，有利于幫助學生形成良好的思維習慣和正確的學習策略。因此，只有將信息技術與數學課程進行有機地整合，才會使數學課向素質教育模式轉化。

1.2信息技術對學生功用

利用信息技術，學生有更多的時間自練、自悟、自查，并及時檢查學習效果。信息技術可使應變速度較慢和學習有困難的學生有機會主動參與到教學過程中，進而理解和掌握數學知識。信息技術還可以分層設計適合不同層次的學生的數學學習計劃和內容，能使各個層次的學生的潛能得到充分發揮。

1.3信息技術與數學整合融合效果

功能內涵

函數作圖與分析系統函數的解析式、圖象、表格；函數的零點；給定任意區間上函數的最大值和最小值；函數在某點的切線及其方程；兩個函數圖象交點的坐標；函數圖象局部放大和縮小等等。

幾何繪圖系統以“幾何畫板”代表。通過基本的圖形：點、線、圓畫出幾何圖形，任意拖動圖形、觀察圖形、猜想并驗證。在觀察、探索、發現的過程中，增加對各種圖形的感性認識，形成豐厚的幾何經驗背景，有助于學生理解和證明。

計算機符號代數系統加、減、乘、除、乘方、開方等運算；代數符號運算；解方程；三角函數化簡；甚至包括極限、導數、積分等運算。

電子表格與數據處理系統基本的統計運算：平均數、方差等；用扇形圖、直方圖、條形圖、折線圖描述數據；確定數據的回歸方程；對數據進行其他量化描述。

程序編輯為處理某個問題編寫小程序。

整合的網頁瀏覽通過網址或其他鏈結與互聯網相聯，直接瀏覽互聯網上相關的信息、進行升級服務等等。

2信息技術與高中數學課程整合所面臨的問題

雖然我國從20世紀70年代末期就開始得出計算機輔助教育的研究項目，但計算機輔助教學僅是在研究課、評比課中出現得較多，由于種種客觀原因，計算機輔助教學經常性的教學工作中還難于推廣。計算機還沒有被當作幫助教師教和學生學的工具，計算機輔助教學還遠未取得真正的成功。我們面臨的主要問題是：

2.1對信息技術在教育教學中的作用認識不足

部分教師對現代教育技術缺乏正確的認識和理解，認識不到現代教育技術對數學教育教學特別是在新一輪課程改革中的地位和作用，對科技快速發展在當今數學教學的影響認識不足。認為有無現代教育技術裝備對教育教學質量沒有多大的關系。因此舍不得在現代教育技術裝備上進行投入。

2.2教師的計算機應用水平還很不夠

由于我們現在的教育正是一個大轉軌的階段，教師之間的年齡差異較大，在使用多媒體輔助教學的水平上還存在著很大的差異，尤其是一些邊遠農村和山區的教師，甚至根本不知道什么是計算機輔助教學。

2.3教學設備短缺影響著課程整合

我國現在已經大力推行計算機輔助教學，我們教育工作者也正在迎接著這一具有歷史意義的大轉變。但是由于資金和教育理論的傳統化、陳舊化等問題還有很多教師沒有計算機、很多學校沒有網絡教室，更不用說使用信息技術與學科課程整合了。

由于這些客觀原因的存在，因此長期以來，計算機輔助教學僅是在研究課、評比課中出現得較多，而經常性的教學工作還難于推廣。計算機還沒有被當作幫助教師教和學生學的工具，計算機輔助教學還遠未取得真正的成功。

3信息技術與高中數學課程整合的基本原則

信息技術與高中數學課程整合既是高中課程的迫切需要,也是信息技術本身發展的客觀需要.信息技術與數學教學整合，為學生學更多、更深的數學提供了可能，也為學生更好地理解和應用數學開拓了廣闊的空間。但是，它不能被用來代替基本的數學活動，如熟練的基本運算、基本的代數變換、解方程、邏輯推理、數學證明等。應當使信息技術的使用與傳統的紙筆運算、邏輯推理、畫表作圖之間達到一種平衡。而信息技術與課程整合對于高中數學教學的意義主要表現在應用信息技術可以更有效的啟發學生理解抽象概念、可以更形象地展示數學知識規律等幾方面.充分發揮信息技術在高中數學課程中的作用,并使之與課堂教學融為一體,使之為課堂教學服務,這是信息技術與高中數學課程整合的基本原則.

3.1目的明確

信息技術的選擇與運用，其目的是為了完成教學目標服務。不能為形式上的多樣化而失去教學的方向。學生學習的重心不再僅僅放在學會知識上，而是轉到學會學習、掌握方法和培養能力上，包括培養學生的信息素養。學生利用信息技術解決問題的過程，是一個充滿想象、不斷創新的過程，同時又是一個科學嚴謹、有計劃的動手實踐過程，它有助于培養學生的創新精神和實踐能力，并通過這種“創新驅動”的不斷訓練，學生可以把這種解決問題的技能逐漸遷移到其他領域。

3.2主體突出

在教學中強調學生的主體性，要求充分發揮學生在學習過程中的主動性、積極性和創造性。學生被看作知識建構過程的積極參與者，學習的許多目標和任務都要學生主動、有目的地獲取材料來實現。要做到讓學生根據自己的需要，自己選擇認知工具，自己選擇學習內容、學習方法、學習伙伴。強調學生的主體性，要求充分發揮學生在學習過程中的主動性、積極性和創造性。學生被看作知識建構過程的積極參與者，學習的許多目標和任務都要學生主動、有目的地獲取材料來實現。這樣，學生才能在學習中體驗、感悟、發展，而這種活動是出于學生自身的需要，是積極的主動的，而不是被動的無耐的。

3.3思維發散

數學之所以難學，主要原因是它的高度抽象性。這是現代數學課堂教學的一個顯著特點，是整合應該很好遵循的一個原則。教師不一定是知識的唯一擁有者，不一定是權威，教學中教師不是主體，是主導，是學生的合作伙伴，在把握好課堂的前提下，可以讓學生思想的野馬盡情馳騁。因此，數學對象的形象化、數學關系的顯性化對于數學思維有很大的促進作用，有利于學生發現數學本質。幾何畫板、Maple等數學軟件具有強大的形象化功能，通過對知識的重新組織，能讓學生從整體上處理數學對象，通過參數賦值、拖動等進行對象變換，在各種表示法之間相互轉換以發現它們的內在聯系，等等。信息技術可以對學生的數學猜想進行演示、驗證，甚至直接把對象構造出來，這就能極大地提高猜想的成功率，提高數學結論歸納的準確性和全面性。

3.4信息整合

大信息量是“整合”的物質基礎。學生只有在力所能及的情況下，處理大量的復雜的信息時，才能真正培養主體能力。只有大信息的情況下，才方便于使所有學生有所選擇，才能實現不同的學生學不同的數學，有不同的提高，有不同的成功體驗。所以在課程整合的教學模式中，強調學生的主體性，要求充分發揮學生在學習過程中的主動性、積極性和創造性。學生被看作知識建構過程的積極參與者，學習的許多目標和任務都要學生主動、有目的地獲取材料來實現。同時，在課程整合中，教師是教學過程的組織者、指導者、促進者和咨詢者，教師的主導作用可以使教學過程更加優化，是教學活動中重要的一環，它自始至終是以學生自主探究為主線的。

4信息技術與高中數學課程整合

4.1構造信息技術與數學教學平臺

傳統的教學中，數學知識的難點、重點主要靠教師講解、啟發、分析。學生理解的程度如何，純粹看個人能力。利用信息技術搭建理解數學知識的平臺，過去一些抽象難以理解甚至講不清的數學問題，借助先進的數學軟件，一動就清楚明白，一看就豁然開朗。從感覺到理解，從意會到表達，從抽象到具體，從猜想到證明，促進數學變式教學。對于數學概念的教學，利用先進的數學CAI軟件可以創設有效的數學情境，將抽象的概念直觀化，使學生理解更生刻。

4.2信息技術與數學內容資源整合

數學教學中的一大問題就是數學的學習與實際脫離。許多偏文學生對數學提不起興趣。而高中數學知識章節內容又不是弧立的，它有一個知識結構體系，所以利用信息技術可方便地使學生從整體上掌握某個單元某一節的數學知識。例如：解析幾何中橢圓、雙曲線、拋物線都有一個刻劃曲線形狀的一個數值就是“離心率”。傳統的教學環境中教師只是強調什么曲線其離心率在什么范圍之內，學生后來只是強記硬背，很難理解這個數值與圓錐曲線之間的必然聯系。利用數學軟件《幾何畫板》輕易地根據圓錐曲線統一定義作出圖形，將一線段的長度作為e值，用鼠標拖動線段一端點調整e的取值，即可看到相應的曲線變化，把圓錐曲線的變化規律淋漓盡致的展現出來，學生立刻就能理解明白。再如，高中數學每章講完后都要進行知識總結。傳統的粉筆加黑板式只能將知識羅列起來，形成線性結構。而利用多媒體輔助教學，只須用powerpoint即可變為多媒化的超級鏈接結構形式，按照網狀結構非線性地組織全章知識。新的高中數學課程是以模塊和專題的形式呈現的。利用信息技術可以溝通部分內容之間的有機聯系。例如，函數與方程、不等式的聯系，向量與三角、與幾何、與代數的聯系，導數與現實世界中存在的變化率的聯系等等。講解某一內容時，可跳轉到和該內容相關的任何知識點或網絡資源，把不同階段的數學知識組成一個有機的整體，教學效果就會大大提高。

4.3軟件整合

如，使用《幾何畫板》這個數學教學軟件。該軟件功能強大，能方便地用動態方式表現對象之間的關系，既能創設情境又能讓學生主動參與，所以能有效地激發學生的學習興趣，使抽象、枯燥的數學概念變得直觀、形象，使學生從害怕、厭惡數學并樂意學數學。讓學生通過做"數學實驗"去主動發現、主動探索，不僅使學生的邏輯思維能力、空間現象能力和數學能力得到較好的訓練，而且還有效地培養了學生的發散思維和直覺思維，是目前數學教學中最為流行的輔助軟件之一。

例對三垂線定理的學習，利用《幾何畫板》制作課件，把圖形運動引入教學法中，用動態的眼光研究定理的形成、發展、應用和延拓等各個階段，從而摒棄靜態圖形的形狀、大小、位置對學生認知的干擾，獲得對定理深刻、全面的理解。在課件演示中，主要考慮三種動態變化，一是改變斜線與平面所成角及斜線的位置，可讓斜面線繞斜足旋轉或平移；二是平移平面上的直線，可以是經過斜足或垂足或它們之間或兩邊；三是平移或翻轉平面。讓學生認識接觸變化后的圖形，從圖形變化中仍保持定理的存在性揭示定理的本質：三垂線定理與直線在平面內的位置，平面的位置，斜線的位置無關，只與斜線、斜線在平面上的射影，平面內的直線的相互位置關系有關。

5結論

總之，信息技術作為一種現代教育技術時，對傳統教學手段來說是一場革命，由于其自身具有的巨大功能，使得它與傳統教學手段相比具有很多優勢。而對數學來理解，本是是研究空間形式和數量關系的科學，具有高度的抽象性、嚴密的邏輯性，這既是數學的特點，也是數學的優點。所以，信息技術的出現，對高中數學整合有著巨大意義。它可以在整合后根據學生各自特點進行實踐操作，開啟學生對數學良好思維，引發對數學濃厚興趣；使得學生的學習更具有探究性、發散性和創造性；使得數學課堂更顯得和諧和互動。

參考文獻

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