學(xué)科教育論文-高中數(shù)學(xué)課程教材與信息技術(shù)整合研究與實驗.doc

學(xué)科教育論文-高中數(shù)學(xué)課程教材與信息技術(shù)整合研究與實驗摘要：信息技術(shù)是數(shù)學(xué)教學(xué)中不可替代的強有力的認(rèn)知工具，對學(xué)與教產(chǎn)生了深刻影響，不僅是強大的作圖、運算工具，而且是構(gòu)建“多元聯(lián)系表示”的教、學(xué)環(huán)境的有力工具，是提供數(shù)學(xué)實驗及其他數(shù)學(xué)實踐活動的強有力手段，能極大促進數(shù)學(xué)思維。要利用信息技術(shù)，通過適當(dāng)?shù)牟僮?、探究、實驗、交流、歸納、概括等活動，在教材中展示數(shù)學(xué)的“再創(chuàng)造”過程，使自主探索、實踐操作、交流互動等學(xué)習(xí)方式得到具體體現(xiàn)，在強化學(xué)生理解數(shù)學(xué)本質(zhì)、掌握數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的同時，促進學(xué)生的數(shù)學(xué)“發(fā)現(xiàn)”和“創(chuàng)造”，發(fā)展應(yīng)用意識。關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；數(shù)學(xué)教材；整合；實驗；校本教研Abstract：Informationtechnologyisanindispensablepowerfultoolofcognitioninmathematicsteaching,whichhasadeepeffectonlearningandteaching.Itisnotonlyapowerfultoolofgraphingandcomputationbutalsoapowerfultoolforconstructing“multiplelinkedexpression”teachingandlearningenvironment.Moreover,itprovidespowerfulmeansformathematicalexperimentandpractice,andeffectivelypromotesmathematicalthinking.Throughsomeactivities,suchasproperlyoperating,inquiring,experimenting,communicating,concludingandgeneralizing,themathematicalrecreationprocessisexhibitedinteachingmaterials,whichembodythefollowinglearningapproaches：independentinquiry,practicaloperation,communicationandinteraction.Asstudentsapprehensionoftheessenceofmathematicsanditsbasicknowledgearereinforced,theirmathematicaldiscoveringandcreativesenseareimprovedandtheirsenseofapplicationisalsodeveloped.Keywords：informationtechnology；mathematicsteachingmaterials；integration；experiment；schoolbasedteachingandresearch為了適應(yīng)信息化社會對中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)提出的新要求，加速高中數(shù)學(xué)課程教材改革步伐，探索信息技術(shù)在數(shù)學(xué)課程中的作用和應(yīng)用，課程教材研究所中學(xué)數(shù)學(xué)課程教材研究開發(fā)中心（人民教育出版社中學(xué)數(shù)學(xué)室）于2001年10月啟動“高中數(shù)學(xué)課程教材與信息技術(shù)整合研究”課題研究。本課題是在現(xiàn)行全日制普通高級中學(xué)教科書數(shù)學(xué)（以下簡稱“普通本”）的基礎(chǔ)上，通過改編的方式，編寫一套體現(xiàn)數(shù)學(xué)課程與信息技術(shù)整合思想的普通高級中學(xué)實驗教科書（信息技術(shù)整合本）數(shù)學(xué)（以下簡稱“整合本”），探索教師、學(xué)生和信息技術(shù)的互動方式，信息技術(shù)在改進學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式和教師數(shù)學(xué)教學(xué)方式，尋找以教材實驗為平臺的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)改革和教師專業(yè)化發(fā)展的途徑。兩年多來，課題組開展了深入研究與廣泛實踐，編寫了實驗教材，在北京、廣東、云南、浙江等省市組織了有70多所學(xué)校、16000多名學(xué)生參加的課題實驗，取得大量一手資料，在數(shù)學(xué)課程與信息技術(shù)整合的理論與實踐上進行了積極的探索，在整合教材編寫、實驗的組織與實施、專家引領(lǐng)下的校本教研以及教師專業(yè)化發(fā)展等方面積累了有益經(jīng)驗。一、關(guān)于信息技術(shù)在數(shù)學(xué)課程中作用和應(yīng)用的思考信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程的整合對數(shù)學(xué)教學(xué)方式、學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式和效果產(chǎn)生了深刻影響。信息技術(shù)既能以最有效的方式傳遞數(shù)學(xué)教學(xué)過程中的各種信息，又能強化教師和學(xué)生與計算機（器）之間的互動關(guān)系。具體來說，信息技術(shù)在數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用至少體現(xiàn)在以下幾個方面。（一）信息技術(shù)是處理復(fù)雜的畫圖、繁瑣的計算和數(shù)據(jù)的強大工具，能極大提高作圖、運算和數(shù)據(jù)處理的效率和效果作為繪圖工具、計算工具以及收集和處理數(shù)據(jù)的工具，信息技術(shù)可以幫助學(xué)生進行復(fù)雜的畫圖、計算，減少解決問題過程中的機械、重復(fù)性勞動，提高效率和效果。這是信息技術(shù)最基本的作用。這種作用雖然與“探究”距離較遠，但它卻為“探究”提供了手段。例如，利用幾何畫板，可以方便地畫出各種幾何圖形；利用任何一種科學(xué)計算器都能進行“六則運算”，求對數(shù)，求三角函數(shù)值，進行統(tǒng)計運算等；利用TI圖形計算器，可以方便快捷地進行數(shù)據(jù)擬合；利用Mathematica軟件可以處理各種各樣的計算問題，進行函數(shù)的迭代等重復(fù)性工作。這樣，學(xué)生從重復(fù)機械的勞動中解放出來，可以將有限的“工作記憶”資源用于理解數(shù)學(xué)本質(zhì)、探索數(shù)學(xué)規(guī)律上，從而提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的效率和效果。（二）信息技術(shù)是構(gòu)建“多元聯(lián)系表示”的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境的工具“多元聯(lián)系表示”的基本思想是使用幾種方法表示同一數(shù)學(xué)概念，不同的表示法側(cè)重于概念的不同方面，引導(dǎo)學(xué)生有意義地把幾種表示法中的信息組合在一起，使不同方面建立起概念性聯(lián)系，從而深刻、全面地理解概念?！岸嘣?lián)系表示”要求根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的具體需要，以組合的或動態(tài)的方式靈活地向?qū)W生提供圖、表、文字或符號等不同的概念表示方法，把隱藏的數(shù)學(xué)關(guān)系顯性化，從而創(chuàng)設(shè)一種具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生在比較高的層次上進行數(shù)學(xué)思考與學(xué)習(xí)，給學(xué)生提供探索數(shù)學(xué)規(guī)律、發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)本質(zhì)的機會。“多元聯(lián)系表示”對于學(xué)生理解數(shù)學(xué)有重要影響，主要是因為它能使同一數(shù)學(xué)對象（數(shù)學(xué)的概念、法則、公式、定義等）的不同方面特征得以顯示，它可以幫助學(xué)生在把握數(shù)學(xué)對象不同方面特征的基礎(chǔ)上，組合不同表示法中蘊涵的信息，從而大大增加建立數(shù)學(xué)對象不同方面的聯(lián)系并把握其本質(zhì)特征的機會。信息技術(shù)在構(gòu)建“多元聯(lián)系表示”學(xué)習(xí)環(huán)境上的力量是其他工具無法比擬的。在信息技術(shù)環(huán)境中，“多元聯(lián)系表示”的潛力之所以能得到充分發(fā)揮，重要原因是計算機使得功能強大的圖形表示法成為可能，能使抽象的符號、復(fù)雜而零散的數(shù)據(jù)得到直觀表示，而且還可以對數(shù)學(xué)對象直接進行操作（如局部放大、變換研究對象的空間排列位置、重復(fù)引起變化的關(guān)鍵因素、動態(tài)顯示等），使學(xué)生在一種直觀、動態(tài)的情境中觀察數(shù)學(xué)對象和關(guān)系的變化，這會幫助學(xué)生意識到這些關(guān)系的存在，并為理解其本質(zhì)奠定堅實基礎(chǔ)。在信息技術(shù)的支持下，數(shù)學(xué)概念的“多元聯(lián)系表示”可以極大地拓展數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)空間，有力地支持學(xué)生的學(xué)和教師的教，使學(xué)生自主探究式學(xué)習(xí)成為可能并得到落實，并能有效地激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)得更加生動活潑。（三）信息技術(shù)能提供數(shù)學(xué)實驗和其他數(shù)學(xué)實踐活動的手段開展數(shù)學(xué)實驗是信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程教材整合的一個重要手段。當(dāng)你的腦子中出現(xiàn)某種數(shù)學(xué)思想（一種想法）時，你就通過計算機去實驗一下，這就是“數(shù)學(xué)實驗”所要表達的主要意思。通過分析數(shù)學(xué)知識體系的基本成分，數(shù)學(xué)工具軟件研制者將這些成分組織成可操作的模擬、模型的結(jié)構(gòu)表示，進而構(gòu)建起數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)平臺。在平臺上，學(xué)生可以通過操作菜單選項，根據(jù)問題的條件構(gòu)建模型，并對模型進行操作、探究和實驗，從而使學(xué)生能從與傳統(tǒng)方法不同的角度來學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。因此，“數(shù)學(xué)實驗”有可能改變學(xué)生所面對的數(shù)學(xué)對象和過程的性質(zhì)，使學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)家思考問題的方式和方法，從中體會數(shù)學(xué)探究的過程。例如，幾何畫板提供的學(xué)習(xí)平臺支持?jǐn)?shù)學(xué)實驗，促進高水平、深層次的數(shù)學(xué)思維活動，學(xué)生可以利用它對數(shù)學(xué)對象進行靈活操作、自主探索，在動態(tài)變化的環(huán)境中進行觀察，開展嘗試、模擬、猜想、歸納、概括等思維活動，學(xué)習(xí)解決問題；TI手持技術(shù)便于攜帶，具有隨時隨地使用的優(yōu)勢，能為學(xué)生利用信息技術(shù)進行操作、實驗、猜想、歸納等數(shù)學(xué)實踐提供強有力支持。（四）信息技術(shù)能促進數(shù)學(xué)思維數(shù)學(xué)之所以難學(xué)，主要原因是它的高度抽象性。因此，數(shù)學(xué)對象的形象化、數(shù)學(xué)關(guān)系的顯性化對于數(shù)學(xué)思維有很大的促進作用，有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)本質(zhì)。幾何畫板、Mathematica、Maple等數(shù)學(xué)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(xué)生從整體上處理數(shù)學(xué)對象，通過參數(shù)賦值、拖動等進行對象變換，在各種表示法之間相互轉(zhuǎn)換以發(fā)現(xiàn)它們的內(nèi)在聯(lián)系，等等。信息技術(shù)可以對學(xué)生的數(shù)學(xué)猜想進行演示、驗證，甚至直接把對象構(gòu)造出來，這就能極大地提高猜想的成功率，提高數(shù)學(xué)結(jié)論歸納的準(zhǔn)確性和全面性?？傊畔⒓夹g(shù)可以推動實驗、嘗試、模擬、猜想等非形式化的、具有創(chuàng)造性的數(shù)學(xué)思維活動，使形象思維與抽象思維相得益彰。二、“整合”的初步經(jīng)驗在數(shù)學(xué)教科書中具體表述用信息技術(shù)進行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，在我國數(shù)學(xué)教材建設(shè)史上是第一次；以“整