信息技术在高中数学教学中应用的研究48940.docx
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1、信息技术在高中数学教学中应用的研究一、本课题的现现实背景及意意义1、问题提出的的背景信息技术在教学学中应用是教教育发展与改改革的必然要要求,早在20000年10月,、国国家就召开全国国中小学信息息技术教育工工作会议,作作为一项政府府行为在全国国范围内普及及信息教育工工作。在教学学中应用代信信息技术和传传统的教学模模式相比,有有显而易见的的优势,但是是,在实际中中,尤其是在在教学一线的的实践中,现现代信息技术术应用于教学学的情况却未未必尽如人意意,许多教师师对信息技术术在教学中应应用的认识仅仅局限于课堂堂教学形式的的改变,其作作用仅体现在在替代粉笔、展展示直观情景景功能,因此此信息技术成成了课堂
2、教学学的点缀,成成了公开课的的表演项目,到到了高三,几几乎所有教师师又重新回到到了“一支粉笔一一张嘴”的时代,这这些都直接影影响现代信息息技术在学科科教学的作用用,也违背当当今新一轮的的课程改革的的要求和目标标,甚至延缓缓了我们的新新课程改革。教育工作者如何能运用好信息技术的优势成了新课程改革中亟待解决的新课题。2003年9月月,在省、市市教研室组织织牵头下,我我校参与了全全国教育科学学“十五”规划重点课课题“新基础教育育课程教材开开发的研究与与实验”的子课题“高中数学与与信息技术整整合及其信息息技术环境下下的数学教学学设计”课题研究。经经过一年多应应用TI手持持图形计算器器开展信息技技术与高
3、中数数学整合的研研究,我们体体会到信息技技术与学科整整合的明显优优势,那就是是使学生学会会利用图形计计算器绘图、计计算及收集和和处理数据的的方法,使得得情感体验式式的教学活动动在信息技术术的支持下得得以充分体现现,教师教育育观念发生了了很大的改变变,教师的职职能由传统的的“讲授者”向学习的“组织者”和“引导者”转化。但同同时我们也发发现:(1)仅仅仅利用图形形计算器作为为课堂教学的的辅助器材还还不足以真正正实现信息技技术的优势在在高中数学中中的充分发挥挥。(2)由由于学科教师师信息技术的的水平限制,使使得信息技术术在教学中的的应用过多地地依赖于计算算机专业教师师或少数信息息技术水平较较高的学科
4、教教师,这在很很大程度上制制约了信息技技术在教学中中的应用实效效。(3)学学校教学仪器器及信息技术术设备等硬件件条件在客观观上较大程度度地影响了信信息技术在教教学中的应用用。2、课题研究的的意义课题研究的目标标 本课题是在总结结、提炼前期期实验的经验验基础上提出出的,研究目目标是(1)在进一步步研究如何充充分利用信息息技术资源有有效改变课堂堂教学方式(2)探索信息息技术与高中中数学整合的的背景下课堂堂教学设计的的策略本课题研究的意意义在于通过充分发发挥信息技术术的优势,为为学生的学习习和发展提供供丰富多彩的的教育环境和和有力的工具具,逐步实现现教学内容的的呈现方式、学学生学习模式式以及师生互互
5、动形式的变变革。同时培培养教师将信信息技术与教教学有机结合合的能力,提提高课程开发发和整合的能能力。二、国内外关于于同类课题的的研究综述通过网络查询了了解到国外一一些发达国家家的信息技术术与课程“整合”道路走的是“从点到面”,先对某些些适宜使用信信息技术的内内容进行研究究和实验,取取得经验后逐逐步扩展,特特别是以图形形计算器形式式存在的手持持图形技术在在国外的应用用已经相当普普遍。手持图图形计算器是是美国大多数数高中课堂上上数学教学与与学习的组成成部分。一项项调查的结果果显示,20000年美国国80%以上上的高中教师师在其课堂上上采用手持图图形技术。目目前全美已有有2000万万台图形计算算器正
6、广泛地地应用于中学学和大学的教教学之中。美美国纽约州立立大学布法罗罗学院数学系系教授郑庭曜曜介绍,纽约约州规定中学学考试的部分分试题必须用用手持图形计计算器完成,而而TI的手持持图形计算器器在其中占主主导地位。此此外,手持技技术在欧洲、澳澳洲的中学、大大学也被广泛泛使用。近几年许多关于于信息技术在在教学中应用用的课题纷纷纷开题研究,其其中较有影响响的是(1)由由北京师范大大学信息科学学学院师书恩恩教授和全国国中小学计算算机教育研究究中心主任苗苗逢春博士负责的“信息技术在在教学中的应应用”项目,由教教育部专为基基础教育课程程改革而设立立,并被确立立为教育科学学“十五”规规划国家重点点课题“国家家
7、基础教育新新课程的研究究、实验与推推广”的分课课题(课题批批准号:AHHA0100019388)。(2)由由现任人民教教育出版社中中学数学室副副主任,人民教育出出版社副编审审,课程教材材研究所副研研究员主持的的国家级课题题“高中数学与与信息技术整整合及信息技技术环境下的的数学教学”。这些课题题都将信息技技术置于教学学设计中,对对信息技术的的潜在优势及及其实现条件件,对信息技技术可能的消消极影响及其其避免措施进进行系统论证证和统整规划划。另外,在国内有有许多书籍、报报刊都有大量量的关于信息息技术与各学学科整合的论论文,综合分分析可以发现现信息技术在在教学中的应应用不同地区区、不同时期期有着不尽相
8、相同的特点,要要让信息技术术充分发挥其其教学功能,必必须摸索一条条适合本学校校、本地区教教育教学实际际的有效途径径,这也是本本课题研究的的目的之一。三、制定方案,组组织实施1、加大培训力力度,转变教教师观念为理解教材编制制者对教材的的设计理念和和特色,帮助助实验教师熟熟悉教材,掌掌握高中数学学课程与信息息技术整合的的课堂教学设设计创新方法法,探索数学学教学改革途途径,三年来来我校利用送送出去、请进进来的方式共共培训了实验验教师近500人次,开设设高中数学课课程与信息技技术整合公开开课、研究课课10余次22、课题组的的每位研究人人员根据课题题研究的进度度,和各自的的分工,制定定各自较为详详细的研
9、究计计划,进行与本课课题相关文献献资料等的搜搜集和学习,学学习现代教育育理论,及时时了解国内外外信息技术与与学科教学整整合及学生能能力培养方面面的研究成果果,为研究工工作提供理论论指导。2、抓好过程管管理,及时总总结经验根据课题实验进进程,合理安安排好实验课课,研讨课,及及时作课后分分析,做好实实验数据、实实验事实的整整理和分析评评价;作好实实验课的课堂堂结构化观察察及教学效率率的评价工作作;让参加实实验的教师及及时写出教学心得、学学生交流学习心得得,并进行整整理,并根据据实验数据、课课堂观察数据据和录像分析析资料及时调调整实验方案案重新实验;及时写出实实验报告和专专题论文。四、信息技术的的应
10、用有效地地改变了课堂堂教学方式1、有利于学生生对数学整体体的认知信息技术来源于于数学的应用用,它本质上上就是一种抽抽象的数学模模型,是建立立在二值逻辑辑基础上的推推理系统。借借助于信息技技术手段。数数学领域里许许多新的思想想与方法不断断突破,数学学结构与内容容不断丰富。例例如,用计算算机进行科学学计算,可以以在很短的时时间内收集和和处理大量的的数据;用计计算机进行实实验模拟,好好多在数学领领域无法实现现的设想在计计算机环境下下正在不断实实现。因此,信信息技术的发发展和应用不不仅改变着数数学的内容、结结构和方法,也也推动着数学学的应用与普普及,把数学学以技术化的的方式快速地地传送到人们们日常生活
11、的的各个领域,使使得数学对科科学、技术、社社会的发展起起到了更加巨巨大的推动作作用。正因为信息技术术与数学的这这种内在的、不不可分割的联联系,我们必必须思考如何何实现信息技技术、信息资资源、信息方方法和数学课课程内容的结结合,共同完完成课程教学学任务。这种种整合是立足足于课程的全全方位的整合合,而不是仅仅仅只将整合合教材当教辅辅材料,应将将信息技术以以工具的形式式与数学课程程有机融为一一体。例如在整合本本(第一册册下)“4.9函数数yAsiin(wxj)的图象”这这一内容中,关关于“j的符号、绝绝对值与平移移的方向、单单位长度之间间的关系”及“w的数量与函函数图象变化化的关系”是该课的重重点及
12、难点,如如果能教师一一直能熟练地地利用几何画画板作出图像像,将信息技术术与课程有机机结合,学生生也会习惯地地利用电脑或或手持图形计计算器作图,并并移动A,BB两点,同时时观察它们横横坐标的变化化,从中体会会j的变化是如如何影响函数数图象的变化化然后,用用同样的方法法研究w的变化对函函数图象变化化的影响最最后,再利用用图1的课件件,向学生演演示j、w的变化是如如何影响函数数图象的变化化通过对学生的调调查对比,发发现实验班几几乎所有的学学生对“j的符号、绝绝对值与平移移的方向、单单位长度之间间的关系”已经能够理理解,绝大部部分学生对“w的数量与函函数图象变化化的关系”也能够理解解了而非实实验班中有
13、115%学生对对“j的符号与函函数图象的平平移方向的关关系”不是很理解解,有40%学生对“j的绝对值与与平移的单位位长度之间的的关系”还不能理解解,68%的的学生对“w的数量与函函数图象变化化的关系”不能理解在实验中通过不不断的对比、总总结,实验教教师认为,应应该把信息技技术课程的内内容模块与数数学内容的模模块整合为一一个教学模块块,通过设计计一些与社会会生活有关的的问题,借助助数学建模、研研究性学习等等形式把相关关的内容联系系起来。利用用文字处理、图图像处理、信信息集成的数数字化工具,对对数学知识内内容进行重组组、创作。更更重要的是运运用信息技术术手段有效地地组织教学资资源,呈现教教学内容,
14、选选择教学方式式,实现教学学过程的最优优化,在使用用信息技术上上,找到与数数学课堂教学学的最佳结合合点,抓住数数学问题的本本质,一定会会使学生对数数学的理解得得到加强2、 有利于促进教学学方式和学习习方式的转变变。信息技术促成成了开放式教教学实验中我们发现现,如果只是是为了“开放”而进行开放放式教学,那那只会使我们们的课堂教学学走向形式化化,其实课堂堂教学呼唤开开放式教学,是是系统论中耗耗散理论指导导下的科学教教学方法。耗耗散结构理论论阐述了系统统科学的有序序原理,系统统由低级的结结构变为较高高级的结构,称称之为有序。任任何系统只有有开放、有涨涨落、远离平平衡态,才可可能走向有序序;或者说,没
15、没有开放、没没有涨落、处处于平衡态的的系统,是不不可能走向有有序的。生物物进化过程是是有序,社会会发展过程是是有序,学生生认知过程也也是有序。一一个系统要走走向有序,其其必要条件之之一就是系统统开放,与外外界有物质、能能量、信息的的交换。要“通过开放的的有序”“通过涨落落的有序”“通过远离离平衡态的有有序”,实现系统统的新的有序序状态。利用信息技术,数数学课堂教学学内容来源更更广,渠道可可以更多,范范围可以大,充分调动动了学生的积极极性,实现学生生自身知识的的更新与能力力的形成。信信息技术与课课程的整合,使使高中数学课课堂的学习和和交流打破了了过去的时空空界限,在传统的课堂堂教学过程中中,抽象
16、的数数学表达和模模糊的过程在在一定程度上上限制了学生生的思维,函函数图像手工工作图的繁琐琐,使得许多多函数图像学学生都没见过过其形状。借借助信息技术术,学生可以在在在动态、开开放、交互的的环境中动手手操作,通过过参数的连续续变化,使原原来抽象的数数学表达和模模糊的理解迅迅速变成形象象直观的动态态图景,这也也为开放式教教学的实施提提供的物质基基础。开放式教学使使呈现方式得得到改变数学理论的抽象象性,通常都都有某种“直观”的想法为背背景,作为教教师,就应通通过实验或现现代教育媒体体把这种“直观”的背景呈现现出来,帮助助学生抓住其其本质。弗赖登塔尔认为为,数学教育育不能从那些些现成的,完完美的数学系
17、系统开始,不不能采用向学学生硬性嵌入入抽象概念的的方式进行,良良好的数学情情境是数学概概念教学的前前提。传统的教学是“粉笔加黑板板”的单一呈现现方式,教学学理念上把学学生视为被动动接受知识的的容器。课堂堂上传授的方方式、手段比比较落后,在在一定程度上上导致教学效效率不高。而而TI手持技技术的介入,使使得这一状况况有了相当大大的改观。例1 在“函函数的单调性性”的教学过程程中,如何引引入新课呢?利用TI92Pluus(美国TTI公司生产产的图形计算算器)强大的的画图功能,画画出函数y=1.25xxcosx的的图象。(图图一)再利用用追踪功能,观观察点的运动动 (图二),点点在运动过程程中时而上升
18、升时而下降,自自变量x与函函数值 y同时变化,而而y的变化规规律是时而增增大,时而减减小,它的规规律是什么?由此引入课课题,学生感感到非常新奇奇,随之产生生了要继续探探究数学本质质的一种冲动动。 (图一) (图图二)例2 学习画画正弦曲线yy=sinxx,通常是利利用单位圆中中的正弦线的的平移来描点点完成,板演演过程较烦琐琐、单调,而而且时间拉得得长,教师忙忙得“不亦乐乎”,有的学生生却作壁上观观,几乎没有有参加思维活活动,导致教教学效率低下下。而有了TTI92 Plus,教教师在分析画画图原理后,由由图形计算器器来完成作图图过程,不仅仅过程快捷、连连续,并且还还配有动画效效果,使学生生觉得数
19、学是是有趣的、直直观的、自然然的(图三)。技技术的使用使使同样的知识识发挥了更大大的作用。而而另一方面,我我们可以比以以往所做的数数学做的更多多。 图(三)利用TI922 Pluss 的呈现方方式克服了传传统教学中只只能“言传不能亲亲见”的缺点,减减少了非思维维活动的时间间,解决了传传统教具无法法解决的动态态演示问题。在在高中课程里里有大量的内内容非常适合合与技术的整整合。当然,信信息技术的使使用不是要代代替传统的教教学工作,而而是要发挥信信息技术的力力量,做过去去不能做或做做得不太好的的工作,以更更好地组织和和管理教学资资源,构建交交互式、多样样性的学习环环境,更好地地引导学生学学习,加强数
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