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。
二、现代信息技术与数学课程整合的基本原则
1.信息技术作为学生的基本认知工具
建构主义“认知工具”理论认为,学习是以思维为中介的,为了更直接地影响学习进程,应减少一直以来对传递技术的过分关注,而更多地关心在完成不同任务中如何要求学习者思维的技术。认知工具理论就是在这种基础上应运而生的。认知工具是支持、指导、扩展学习者思维过程的心理或计算装置。前者存在于学习者的认知、元认知策略;后者则是外部的,包括基于计算机的装置和环境;它们都是知识建构的助成工具。以多媒体教学技术和网络技术为核心的现代信息技术成为最理想、最实用的认知工具。课程整合中,强调信息技术服务于具体的任务,学生以一种自然的方式对待信息技术,把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具,并且对这种工具的使用要像铅笔、橡皮那样顺手、自然。
要培养学生学会把信息技术作为获取信息、探索问题、协作讨论、解决问题和知识构建的认知工具,将信息技术作为演示工具、交流工具、个别辅导工具、情境探究和发现学习工具、信息加工与知识构建工具、协作工具、研发工具、情感激励工具等。
2.任务驱动式的教学过程
课程整合以各种各样的主题任务进行驱动教学,有意识的开展信息技术与高中数学课程相联系的横向综合的教学。这些任务可以是具体的任务,也可以是真实性的问题情景(学科任务包含其中),使学生置身于提出问题、思考问题、解决问题的动态过程中进行学习。通过一个或几个任务,把有关的数学知识和能力要求作为一个整体,有机地结合在一起。学生在完成任务的同时,也就完成了所需要掌握的学习目标的学习。
3.能力培养和知识学习相结合教学目标
课程整合要求,学生学习的重心不再仅仅放在学会知识上,而是转到学会学习、掌握方法和培养能力上,包括培养学生的信息素养。学生利用信息技术解决问题的过程,是一个充满想象、不断创新的过程,同时又是一个科学严谨、有计划的动手实践过程,它有助于培养学生的创新精神和实践能力,并通过这种“任务驱动式”的不断训练,学生可以把这种解决问题的技能逐渐迁移到其他领域。
4.“主导-主体-主线”的探究式教学模式
在课程整合的教学模式中,强调学生的主体性,要求充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。学生被看作知识建构过程的积极参与者,学习的许多目标和任务都要学生主动、有目的地获取材料来实现。同时,在课程整合中,教师是教学过程的组织者、指导者、促进者和咨询者,教师的主导作用可以使教学过程更加优化,是教学活动中重要的一环,它自始至终是以学生自主探究为主线的。
5.个别化学习和协作学习的和谐统一
信息技术提供了一个开放性的实践平台,利用它实现相同的目标,我们可采用多种不同的方法。同时,课程整合强调“具体问题具体分析”,教学目标固定后,可以整合不同的任务来实现,每位学生也可以采用不同的方法、工具来完成同一个任务。这种个别化教学策略对于发挥学生的主动性和进行因人而异的学习是很有帮助的。但社会化大生产的发展,要求人们具有协同工作的精神,在现代学习中,尤其是一些高级认知场合,要求多个学生能对同一问题发表不同的观点,学生可以在自主探究的基础上组成学习共同体,协作完成任务。
三、组建现代信息技术与数学课程整合教学平台系统
课题组组建现代信息技术与数学课程整合教学平台系统主要包括“几何画板”、“Z+Z智能知识平台”、“图形计算器”、“高中数学虚拟实验室”和联接因特网的校园网组成。
1.几何画板——21世纪的动态几何
《几何画板》是一个适用于几何(平面几何、解析几何、立体几何、三角函数等)教学的软件平台,它为老师和学生提供了一个探索几何图形内在关系的环境。《几何画板》操作简单,只要用鼠标点取工具栏和菜单就可以开发课件,它无需编制任何程序,一切都要借助于几何关系来表现,用《几何画板》进行开发速度非常快。《几何画板》还能为学生创造一个进行几何“实验”的环境:学生可以任意拖动图形、观察图形、猜测并验证,在观察、探索、发现的过程中增加对各种图形的感性认识,形成丰厚的几何经验背景,从而更有助于学生理解和证明。《几何画板》是一个“个性化”的面向学科的工具平台,这样的平台能帮助所有愿意使用技术的老师在教学中使用技术,也能帮助学生在实际操作中把握学科的内在实质,培养他们的观察能力、问题解决能力,并发展思维能力。
2.Z+Z智能知识平台
由中国科学院成都计算机应用研究所及广州大学兼兼职院士张景中先生研制开发的Z+Z智能知识平台,是一种能够引用知识、运用知识、传播知识、学习知识和发展知识的计算机软件平台。它由平面几何、立体几何和解析几何等课程的知识平台组成,适合培养学习者的创新能力,支持教师在这个平台上进行多媒体课件的二次开发,是一个便于在课堂演示教学和学生利用光盘进行个别化学习的知识平台。Z+Z平台是以信息技术为支撑改革中学数学课的一个有效工具。
3.图形计算器