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信息技术与数学学科整合的研究应用



省、市、县教学论文
2017 年河南省十三五规划课题 《信息技术与高中教学的有效整合应用研究》 子课题研究成果

信息技术与数学学科整合的研究应用 河南省示范性高中 西华县第二高级中学 赵凤勤

2017 年河南省十三五规划课题 信息技术与高中学科教学的有效整合应用研究 子课题研究成果

信息技术与数学学科整合的研究应用
省示范性高中西华县第二高级中学 赵凤勤
一、 传统教学模式下的学生对中国现代社会发展的推动不力 正如大家所见,经济的全球化趋势已是不争的事实,一个国家的发展同世界的发 展已经有着不可割舍的关系,谁在这场竞争中处于有利地位,谁就会在未来的国际交往 中占据主动,中国的高层的领导、教育专家、科学人士敏锐的注意到这一现象,并认识 到我们的传统教学模式有其不利于人才创新能力发展的弊端,因此下决心在基础教育阶 段进行一场改革,“??改变课程内容“难、繁、偏、旧”和过于注重书本知识的现状, 加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系, 关注学生的学习兴趣和经验, 精选终身学习必备的基础知识和技能??” 二、信息技术发展使教学过程的改革成为可能 当信息技术被逐步应用到教育领域,恰逢我国正全面推进素质教育深化教育改革, 当我国决定在基础教育领域启动新一轮的课程改革的时候,网络技术在经过了几年的徘 徊后正进入高速发展和快速普及阶段,这使得信息技术在教育领域的应用不仅是教学方 式与手段的改变,更是担负起促进教育改革的重任。 三、核心概念的界定 信息技术:主要是指以计算机为基础的数字化技术,包括计算机多媒体技术和网络技术。 数字化:使用采用数字电路设计的设备,同时其中的信息也是数字的。数字化技术可以 使得设备更可靠,兼容性强,信息标准统一使得信息传递快捷、方便。 多媒体技术:指把文字、音频、视频、图形、图像、动画等多媒体信息通过计算机 进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑、存储等加工处理,再以单独或合成形式表 现出来的一体化技术。多媒体技术可以讲文字、声音、图像、动画与视频等多种信息有 机地结合在一起呈现出来,可使真实现代虚拟化。

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网络技术:是指采取一定的通信协议,将分布在不同地点上的多个独立计算机系统,通过 互联通道联接在一起,从而实现数据和服务共享的计算机技术。 教学中主要使用局域网技 术和互联网技术。网络化优点是资源共享、时空不限、多向互动和便于合作。 课程教学:针对某一科目学习开展的全部的师与生的活动,包括课堂教学和围绕展 开的科目的准备和实践活动,应用信息技术进行改革课程教学数学的研究,是指在数学 科目的课程教学中,利用多媒体技术和网络技术改变传统的教与学的方式,并观察这种 改变对学生能力影响的研究。 四、信息技术并未改变传统的教学结构 进入九十年代,CAI(computer-assisted instruction 计算机辅助教学)逐渐被中 国教师所认识,用于辅助教师课堂教学的“课件”开始大量涌现,大量优秀的“课件” 设计出来供学生学习之用,九十年代后期二十一世纪初期,在充分认识到信息技术的强 大作用基础上,越来越多的教师开始利用信息技术创建一种学习环境、一种全新的教学 方式来促进的学生的学习。 五、理论基础:建构主义、人本主义、奥苏贝尔的有关理论 建构主义学习理论认为知识是不能传递的,学生是信息加工的主体,是知识意义 的主动建构者,知识只能由学习者在一定的情境下通过协作、讨论、交流、互相帮助(包 括教师提供的指导与帮助),并借助必要的信息资源建构起来。 人本主义者马斯洛认为,需要有缺失需要和生长需要两类,生长需要可产生成长性动机, 为人类所特有,是一种超越了生存满足之后,发自内心的渴求发展和实现自身潜能的需 要。满足了这种需要个体才能进入心理的自由状态,体现 六、研究的目标 1)通过课题研究确切地了解现代信息技术运用在教学过程中所发挥的积极作用。 2)通过课题研究总结出这些运用对传统教学模式中课堂教学内容、 教师教学方式、 学 生学习方式、课堂教学评价等产生了那些变革。 3)通过课题研究归纳出几种较适合于我校校情的运用现代信息技术教学变革方式。 大情景式课堂教学模式(教师用信息技术):多媒体教学,以教师讲解为主。 探索式课堂教学模式(学生用信息技术):基于网络,以学生自主探索学习为主. 课程整合式(融信息技术于课程建设中):综合课(美术、劳动技术、信息技术的整合) 七、研究内容 将信息技术应用于数学课程教学的全部过程,探索在新形式下,

如何改革传统的教与学的方式,找到信息技术与数学课程整合的方式,从而发展学生创 新意识、实践能力和学习能力。具体研究:
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①教学与信息技术是否可以结合? ②两者结合会给学生带来什么样的影响? ③在可以结合的前提下,教学与信息技术的结合是否有一些规律性的原则,更一般的, 是否有一种可以推广的模式? ④将信息技术引入数学课程教学中,能否发展学生创新意识、提高学生的实践能力和学 习能力? 八、课题研究的对象与方法 1.研究对象:甘南一中高一(1),(5),(6),(7),(8),高二(1),(3),(4),(5),(7)班级 限于学校实际情况,分组上我们采用自然分组(班),未采用随机分组,同年 级的实验组(班)和对照组(班)初始是按照能力成绩均衡分班的,可以进行实验研究。 2.研究方法:文献检索法、准实验法、行动研究法 3.有关因素 相关因素:教师的信息技术素养,多媒体技术应用程度,网络技术应用程度 干扰因素:学生的信息技术基础,班主任工作 4.自变量与因变量: 自变量:多媒体技术与网络技术 因变量:学生的数学能力(成绩) 5.操作方法:对实验班采用一系列的多媒体教学课,网络教学课并辅之以相关活动,对 照班采用正常教学。 6.研究结果的统计采用全样本分析统计。 九、研究过程 (一) 建设信息化学习的物质环境 在硬件上,学校继续加大投入,构建、完善校园网络,所有教室安装了多媒体教学 设施,教学一线教师人人配备电脑,新建、改建了计算机网络教室??,校园网成了教 师教学设计的平台:参与新课程实施实验的教师人人能熟练掌握上网检索、查阅和下载 信息的技术;人人能运用网络进行教学设计,组织课堂教学;人人能利用网络进行无纸 化的电子备课。校园网成为学生展开学习的舞台:使每个学生都能通过网络在课堂内和 课余时间与同学、教师开展交互式学习,让学生学会交流;使部分学生能跨越课堂、跨 越课本、跨越教师在网上进行自主性学习,实现自我学习、自我管理;使部分学生能利 用网络开展研究性学习,培养学生的科研意识、创新精神。完成的设施建设主要有:校 园网建设(累计接通 300 个信息点);普通教室多媒体教学设施(共 66 套);教师电脑
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(共 180 台);专用网络教室建设(2 个,均配 96 台学生机);多媒体课件制作室 2 个; 各处室部门办公台式电脑(共 53 台)。 (二) 同步组织理论研究学习,培训、提高教师队伍的现代教育技术应用能力 目前我校一线教师研究人人会应用计算机等工具进行信息收集、处理。部分学科通过合 理安排学生应用信息技术,学生也达到了较之以往更高的学习水平。 (三) 、进行信息资源的深度开发和整合 这两年我们建立了各学科多种类型的资源库,整理了许多典型课例录像、课件、学 件光盘,论文等。在软件上,除了投入资金添置的各类教学素材光盘软件外(添置的各 类教学、素材光盘(上百张)),我们积极协同各学科组建信息化教学资源库,各学科 教师在制作课件时,我们给予了大力支持,通常与教师一起设计、制作,有的反复修改 直至满意,保证了在课堂中有良好的教学效果。累计制作课件 600 多个,每学期有数量 众多的课件在各类评比中获奖。 (四)、以活动来推动课题研究的逐步深入与教师的广泛参与 通过活动既促进了课题研究的不断深入,又能及时地将阶段成果进行推广,还可以与通 过与兄弟学校教师的交流探讨,更好地指导下一阶段的研究工作。例如 2013 年 5 月全校 展开广泛应用信息技术的对外公开课活动。这些活动获得了与会者的一致肯定,也提了 不少有益的建议。 (五)、探索课程整合方式,形成校本课程文本、配套支撑网站。 本课程的设计思想是以计算机主要作为学生获取信息的途径、学生操作设计的工 具。如劳技课程中要求学生制作“十字绣”,学生可以通过电脑网上查阅十字绣的各种 种类,欣赏一下各种“十字绣”的形状和美感,然后自己在电脑上自行设计十字绣(信 息技术与劳动技术、美术的整合),并用自己的双手将自己设计的十字绣针绣出来(劳 动技术),也可以用自己的画笔去描绘出一幅十字绣展品(美术)。这样,通过教学内 容的整合和教学方式的变革,可以使学生将生活中的艺术通过形、色、声等各种手法表 现出来,既有感性认识,又有理性想象和思考。 学生 1:经过我们不懈的努力,但是我并不害怕,我继续按步骤一步一步做下去!我 认为一个人要坚持才能成功!因为我的格言就是坚持就是胜利! 学生 2:平时,我们总把一些艺术珍品当废品给扔了。但是通过综合课,我们懂得了: 原来,生活中有许多值得利用的东西。我们通过我们的双手,把很多生活中许多没用的 东西变成了有价值的作品,譬如说:我们做的 photoshop 作品,把摄影技术发挥得淋漓

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尽致。一张张图片经过我们的双手,都成了一件件有灵魂的东西。其中注入了我们的精 力和思想,让我们懂得了电脑技术,也锻炼了我们的动手能力。 学生 3:小作品把美术-劳动技术-微机结合在了一起,充分锻炼了我们的综合能力。几 片枯枝烂叶也能变成一只漂亮的蝴蝶,这都得要归功于我们多采的心灵,灵活的双手。 (六)研究探索过程 1.从多媒体课开始 这一阶段我们的实验主要在改变教学的呈现方式上下功夫。 优点:提高了课堂教学的效率,降低了学生学习难点的门槛 缺点:师生交互少,学生无自主的探究,被动接受教师观点与课本知识要点。 2.在网络课中迷失 如:网络课《用二分法求方程的近似解》充分体现了几何画板的力量。 优点:充分体现了学生的主体地位,对学生进行了个性化教学。 缺点:主要是教学目标实现上的困难。 ①课堂效率极低②学生偏离教学目标③教师学生普遍缺乏成就感④学生厌倦教学内容。 3.在网络与多媒体间找到平衡 为了克服网络课上我们遇到的问题,我们认为,不能机械的将教育理论搬到课堂教学中 去,我们总结第一阶段实验的经验,总结传统教学的优势,再力图找到网络教学的优势, 我们考虑是否可以将能体现传统教学优势的多媒体课和体现现代教学特点的网络课结合 起来。以下是多媒体课与网络课优缺点比较 项目 多媒体 好 一般 差 一般 差 与教学设计有关 与教学设计有关 高 一般
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网络 差 好 好 与教学设计相关 好 较好 一般 低 一般

教学目标完成情况 课程目标完成情况 发展学生个性情况 培养创新意识情况 培养实践能力情况 培养自学能力情况 培养合作能力情况 课堂效率 学生满意度

教师满意度 教师备课工作量 硬件投入 与信息技术关联程度

较高 重 少 低

低 很重 多 高

经过分析,我们开始了实验。我们的做法是:首先制定一节课要完成的目标,然后 确定教师应完成的基本任务,再设计学生的活动,最后设计教师的活动,让教师的活动 始终围绕学生的活动,教师的活动是学生活动的铺垫、导引、升华,同时我们也注意到, 要提高课堂教学的效率必须对学生的活动有所限制,还必须进行合理的组织。如:《用 二分法求方程的近似解》一节课。十数次结合的实验尝试讲解,我们发现这正是我们要 找的一种在当前的硬件环境下、在当前教师具有的观念下、在当前学生具有的意识下, 信息技术改革课程教学较理想的形式。 优点:在教师的教和学生的学间取得了平衡。 缺点:适应当前的教学环境,需要完善。 4.多角度改革传统教学 在有了比较理想的课堂教学形式上,我们希图对学生施加更全面的影响,以发展学 生的素质,培养学生的创新意识和实践能力。我们认为,课程教学≠课堂教学,课堂教 学只是课程教学的一部分,要实现课标,还要对学生进行多角度的影响。 我们的做法是,首先开展一系列的活动,如针对几何的特点,开展设计活动,“我 心中的‘形’――科幻画创作大赛”,开展学生拼图设计比赛等。 第二,在学校的网站上开辟学生论坛,学生在课堂外的时间,若有了新的想法可以 通过家庭上网电脑发表看法。 第三,利用 E-mail 对学生学习进行个别辅导,解答学生的问题。并拟聘请科学家 或某一领域的专家对学生进行讲座或网上交流,限于结题时间,资金,技术等多方面的 原因,这部分工作没能完成。 优点:提高了学生的素质,发展了学生的创新能力和实践能力。 缺点:资金代价、时间代价较高。 十、研究的结果 我们对实验的数据进行了分析,通过期中期末的考试成绩分析我们可以看出,实验 班的学生能力评测卷的成绩提高显著,反应了实验班学生能力的水平较高,思维发展较 快,学习兴趣浓厚,表明实验引入信息技术对学生能力的提高确实起到了作用。 十一、研究成果
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1.探索出多媒体与网络结合的课堂教学形式 在我们的研究中,我们将两者结合起来应用于课堂教学之中。首先,我们分析 一节课要完成的目标,然后根据需要,分成教师要完成的任务和学生要开展的活动,教 师的任务可以制成 Powerpoint 幻灯片、Autorware 课件或者网页的形式,通过多媒体系 统展示给学生,学生的活动在各自计算机上完成,主要是借助网页、几何画板、绘图软 件开展一系列的活动。具体的,教师主要应用多媒体来创设情境,说明必须的概念,提 出问题,反馈学生活动成果等,也可用来演示教师的操作或绘制过程。创设情境一般是 实际生活中情境问题,用 flash 动画强化问题。展示学生的成果,借助局域网环境下的 电子教室软件来完成。学生机则安装为活动设计的课件,学生通过课件设置的链接访问 网络资源自主学习,利用绘图软件、几何画板进行图形设计或探索规律,必要时可利用 网络来讨论。 多媒体与网络的结合不是简单的混合,而是要达到两者的融合,在外在表现上,教 师机出示的界面和学生出示的界面在风格上统一, 在满足学生机课件用于活动的前提下, 学生机的界面最好只是教师机课件界面内容的减缩。 要强调的是,我们在将信息技术引入课堂教学中,并没有完全抛弃黑板,相反, 在信息技术与课堂教学整合中,适时的使用黑板恰恰是一节课中精彩之处,通过板书显 示的变化过程,提高了学习效率,给学生留下了深刻的印象。 最后,学生用的课件要尽量的简单,只保留必需的内容和少数的链接,这样才能目的明 确,提高学习的效率,并且不会迷失在网络的无关信息中。 2.探索信息技术应用于高中教学课程中的模式 新的课程标准中讲到, “学生的学习内容应当是现实的、 有意义的、 富有挑战性的, 这些内容要有利于学生主动地进行观察、实验、猜测、验证、推理与交流等活动。” 例 如高中数学学科里由几何图形想像出实物的形状,进行几何体与其三视图、展开图之间 的转化;能根据条件做出立体模型或画出图形;能从较复杂的图形中分解出基本的图形, 能运用图形形象地描述问题,利用直观来进行思考。在研究了《标准》的基础上,经过 近两年的反复实验,我们认为,我们初步确定了 IT 整合几何图形于高中数学学科课堂教 学的模式。 3. 现实问题――协作探究――设计活动――解决现实类似问题: 要 素 信息技术 教师 学生

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环节 现实问题 协作探究 多媒体展示 提供网络学习环境 提供设计环境, 提供监看 手段 创设情景 帮助、引导、归纳 明确学习目的 探究、 协作、 新经 验形成 设计、验证

设计活动

监看,评价

解决现实类似问 提供问题来源, 提供有关 提出问题,监看, 题 十一、研究反思 资料,提供监看手段 引导、帮助,

设计

1.在高中课程教学中,应用信息技术确实带来了学生能力的提高,但教师的负担加 重了,在实验的有些阶段,实验教师不堪重负,一度想中断实验。这引起了我们深深的 思考,仅仅一个科目一个领域上的改革就使教师的工作量成倍的增加,如果推广开来, 会不会遭到一线教师的抵制,这是我们苦苦思考想要解决的问题。 2.学生的信息技术水平导致学习不能进入正确的循环。在实验中,我们发现部分学 生由于小学没接触电脑或者接触的很少,信息技术水平很低,显著的差异导致他们放弃 信息技术的学习,信息技术缺失直接导致这部分学生学习的被动,协作组的存在又掩饰 了他们的实际掌握情况的反馈,在这部分学生身上教育是无能的。 3.如何切实地开展合作交流学习也是一个要深入研究的问题。 尽管我们采取了一些 措施保证了协作组的正常交流学习,但在小组整体水平偏低时,小组学习流于形式,甚 至还影响正常的学习。小组分组的原则也是一个需要研究的问题。 4.在课堂上如何对学生进行情感上的激励也是实际存在不可回避的问题。 总之《现代信息技术的运用与高中教学有效整合》课题研究到目前为止,尽管取 得了一些实质性进展,但笔者认为仍然是阶段性的。一方面,信息技术还在不断地发展, 这就要求我们做教师的,能与时俱进,跟上时代发展的步伐同步发展。另一方面,新课 程的实施必将会对课堂教学的模式、教学评价机制等带来一系列的变化,还需要我们在 运用信息技术实施课程改革方面做出更大的努力。

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