独家原创:信息技术与高中数学学科教学整合的实践研究
时间：2022-06-06 11:03:26
【摘要】21世纪人类已进入信息时代,以计算机和网络为核心的现代信息技术不断发展,其应用已逐步进入教育领域,推动了教育从目的、内容、形式、方法到组织的全面变革。现代化教学手段的使用，有效地提高了课堂效率，有助于学生对教学内容的认识更形象、直观，可以使学生亲身参与到教学活动中，为学生创造了自行探索、获得亲身体验的机会，有利于突出学生的主体地位。信息技术与高中数学教学的整合是利用现代信息技术的优势特点，作为教师的教学辅建基于信息技术与高中数学课程整合的探究式教学模式，以更好地培养学生的创助工具、情感激励工具和学生的认知工具，构筑数字化学习资源，学生实现学习方式的变革，从被动接受式学习真正转变为自主探究学习和有意义学习，尤其要构新意识、创新精神、创新能力和解决实际问题的能力。
1信息技术与课程整合的本质
信息技术与课程教学整合是一个包含着多种思路、多样实践的概念，不同的研究者和实践者从不同的视角对课程整合做出了不同的界定。其本质和内涵是把信息化网络资源教学的技术运用了课堂教学上去。让教师更便于传授知识给学习者，也让学习者更加易于学习到更多知识。为了建设数字化教育环境，推进教育的信息化进程，促进学校的教学方式根本性变革，培养学习者的创新能力精神和实践能力，实现信息化技术环境下的素质教育和创新教育。
1.1信息技术进行数学实验教学特征
由重视现成的知识的传授转向了重视知识产生过程的探索和分析；由重视学生知识的单纯积累转向重视学生体验知识产生和能力发展。利用信息技术进行数学实验教学，其优势表现为：增强学生学习的主动性，提高学生的学习兴趣；教学方式化静为动，化抽象为直观，交互性强，有利于帮助学生形成良好的思维习惯和正确的学习策略。因此，只有将信息技术与数学课程进行有机地整合，才会使数学课向素质教育模式转化。
1.2信息技术对学生功用
利用信息技术，学生有更多的时间自练、自悟、自查，并及时检查学习效果。信息技术可使应变速度较慢和学习有困难的学生有机会主动参与到教学过程中，进而理解和掌握数学知识。信息技术还可以分层设计适合不同层次的学生的数学学习计划和内容，能使各个层次的学生的潜能得到充分发挥。
1.3信息技术与数学整合融合效果
功能内涵
函数作图与分析系统函数的解析式、图象、表格；函数的零点；给定任意区间上函数的最大值和最小值；函数在某点的切线及其方程；两个函数图象交点的坐标；函数图象局部放大和缩小等等。
几何绘图系统以“几何画板”代表。通过基本的图形：点、线、圆画出几何图形，任意拖动图形、观察图形、猜想并验证。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，有助于学生理解和证明。
计算机符号代数系统加、减、乘、除、乘方、开方等运算；代数符号运算；解方程；三角函数化简；甚至包括极限、导数、积分等运算。
电子表格与数据处理系统基本的统计运算：平均数、方差等；用扇形图、直方图、条形图、折线图描述数据；确定数据的回归方程；对数据进行其他量化描述。
程序编辑为处理某个问题编写小程序。
整合的网页浏览通过网址或其他链结与互联网相联，直接浏览互联网上相关的信息、进行升级服务等等。
2信息技术与高中数学课程整合所面临的问题
虽然我国从20世纪70年代末期就开始得出计算机辅助教育的研究项目，但计算机辅助教学仅是在研究课、评比课中出现得较多，由于种种客观原因，计算机辅助教学经常性的教学工作中还难于推广。计算机还没有被当作帮助教师教和学生学的工具，计算机辅助教学还远未取得真正的成功。我们面临的主要问题是：
2.1对信息技术在教育教学中的作用认识不足
部分教师对现代教育技术缺乏正确的认识和理解，认识不到现代教育技术对数学教育教学特别是在新一轮课程改革中的地位和作用，对科技快速发展在当今数学教学的影响认识不足。认为有无现代教育技术装备对教育教学质量没有多大的关系。因此舍不得在现代教育技术装备上进行投入。
2.2教师的计算机应用水平还很不够
由于我们现在的教育正是一个大转轨的阶段，教师之间的年龄差异较大，在使用多媒体辅助教学的水平上还存在着很大的差异，尤其是一些边远农村和山区的教师，甚至根本不知道什么是计算机辅助教学。
2.3教学设备短缺影响着课程整合
我国现在已经大力推行计算机辅助教学，我们教育工作者也正在迎接着这一具有历史意义的大转变。但是由于资金和教育理论的传统化、陈旧化等问题还有很多教师没有计算机、很多学校没有网络教室，更不用说使用信息技术与学科课程整合了。
由于这些客观原因的存在，因此长期以来，计算机辅助教学仅是在研究课、评比课中出现得较多，而经常性的教学工作还难于推广。计算机还没有被当作帮助教师教和学生学的工具，计算机辅助教学还远未取得真正的成功。
3信息技术与高中数学课程整合的基本原则
信息技术与高中数学课程整合既是高中课程的迫切需要,也是信息技术本身发展的客观需要.信息技术与数学教学整合，为学生学更多、更深的数学提供了可能，也为学生更好地理解和应用数学开拓了广阔的空间。但是，它不能被用来代替基本的数学活动，如熟练的基本运算、基本的代数变换、解方程、逻辑推理、数学证明等。应当使信息技术的使用与传统的纸笔运算、逻辑推理、画表作图之间达到一种平衡。而信息技术与课程整合对于高中数学教学的意义主要表现在应用信息技术可以更有效的启发学生理解抽象概念、可以更形象地展示数学知识规律等几方面.充分发挥信息技术在高中数学课程中的作用,并使之与课堂教学融为一体,使之为课堂教学服务,这是信息技术与高中数学课程整合的基本原则.
3.1目的明确
信息技术的选择与运用，其目的是为了完成教学目标服务。不能为形式上的多样化而失去教学的方向。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“创新驱动”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。
3.2主体突出
在教学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。要做到让学生根据自己的需要，自己选择认知工具，自己选择学习内容、学习方法、学习伙伴。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。这样，学生才能在学习中体验、感悟、发展，而这种活动是出于学生自身的需要，是积极的主动的，而不是被动的无耐的。
3.3思维发散
数学之所以难学，主要原因是它的高度抽象性。这是现代数学课堂教学的一个显著特点，是整合应该很好遵循的一个原则。教师不一定是知识的唯一拥有者，不一定是权威，教学中教师不是主体，是主导，是学生的合作伙伴，在把握好课堂的前提下，可以让学生思想的野马尽情驰骋。因此，数学对象的形象化、数学关系的显性化对于数学思维有很大的促进作用，有利于学生发现数学本质。几何画板、Maple等数学软件具有强大的形象化功能，通过对知识的重新组织，能让学生从整体上处理数学对象，通过参数赋值、拖动等进行对象变换，在各种表示法之间相互转换以发现它们的内在联系，等等。信息技术可以对学生的数学猜想进行演示、验证，甚至直接把对象构造出来，这就能极大地提高猜想的成功率，提高数学结论归纳的准确性和全面性。
3.4信息整合
大信息量是“整合”的物质基础。学生只有在力所能及的情况下，处理大量的复杂的信息时，才能真正培养主体能力。只有大信息的情况下，才方便于使所有学生有所选择，才能实现不同的学生学不同的数学，有不同的提高，有不同的成功体验。所以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。
4信息技术与高中数学课程整合
4.1构造信息技术与数学教学平台
传统的教学中，数学知识的难点、重点主要靠教师讲解、启发、分析。学生理解的程度如何，纯粹看个人能力。利用信息技术搭建理解数学知识的平台，过去一些抽象难以理解甚至讲不清的数学问题，借助先进的数学软件，一动就清楚明白，一看就豁然开朗。从感觉到理解，从意会到表达，从抽象到具体，从猜想到证明，促进数学变式教学。对于数学概念的教学，利用先进的数学CAI软件可以创设有效的数学情境，将抽象的概念直观化，使学生理解更生刻。
4.2信息技术与数学内容资源整合
数学教学中的一大问题就是数学的学习与实际脱离。许多偏文学生对数学提不起兴趣。而高中数学知识章节内容又不是弧立的，它有一个知识结构体系，所以利用信息技术可方便地使学生从整体上掌握某个单元某一节的数学知识。例如：解析几何中椭圆、双曲线、抛物线都有一个刻划曲线形状的一个数值就是“离心率”。传统的教学环境中教师只是强调什么曲线其离心率在什么范围之内，学生后来只是强记硬背，很难理解这个数值与圆锥曲线之间的必然联系。利用数学软件《几何画板》轻易地根据圆锥曲线统一定义作出图形，将一线段的长度作为e值，用鼠标拖动线段一端点调整e的取值，即可看到相应的曲线变化，把圆锥曲线的变化规律淋漓尽致的展现出来，学生立刻就能理解明白。再如，高中数学每章讲完后都要进行知识总结。传统的粉笔加黑板式只能将知识罗列起来，形成线性结构。而利用多媒体辅助教学，只须用powerpoint即可变为多媒化的超级链接结构形式，按照网状结构非线性地组织全章知识。新的高中数学课程是以模块和专题的形式呈现的。利用信息技术可以沟通部分内容之间的有机联系。例如，函数与方程、不等式的联系，向量与三角、与几何、与代数的联系，导数与现实世界中存在的变化率的联系等等。讲解某一内容时，可跳转到和该内容相关的任何知识点或网络资源，把不同阶段的数学知识组成一个有机的整体，教学效果就会大大提高。
4.3软件整合
如，使用《几何画板》这个数学教学软件。该软件功能强大，能方便地用动态方式表现对象之间的关系，既能创设情境又能让学生主动参与，所以能有效地激发学生的学习兴趣，使抽象、枯燥的数学概念变得直观、形象，使学生从害怕、厌恶数学并乐意学数学。让学生通过做"数学实验"去主动发现、主动探索，不仅使学生的逻辑思维能力、空间现象能力和数学能力得到较好的训练，而且还有效地培养了学生的发散思维和直觉思维，是目前数学教学中最为流行的辅助软件之一。
例对三垂线定理的学习，利用《几何画板》制作课件，把图形运动引入教学法中，用动态的眼光研究定理的形成、发展、应用和延拓等各个阶段，从而摒弃静态图形的形状、大小、位置对学生认知的干扰，获得对定理深刻、全面的理解。在课件演示中，主要考虑三种动态变化，一是改变斜线与平面所成角及斜线的位置，可让斜面线绕斜足旋转或平移；二是平移平面上的直线，可以是经过斜足或垂足或它们之间或两边；三是平移或翻转平面。让学生认识接触变化后的图形，从图形变化中仍保持定理的存在性揭示定理的本质：三垂线定理与直线在平面内的位置，平面的位置，斜线的位置无关，只与斜线、斜线在平面上的射影，平面内的直线的相互位置关系有关。
5结论
总之，信息技术作为一种现代教育技术时，对传统教学手段来说是一场革命，由于其自身具有的巨大功能，使得它与传统教学手段相比具有很多优势。而对数学来理解，本是是研究空间形式和数量关系的科学，具有高度的抽象性、严密的逻辑性，这既是数学的特点，也是数学的优点。所以，信息技术的出现，对高中数学整合有着巨大意义。它可以在整合后根据学生各自特点进行实践操作，开启学生对数学良好思维，引发对数学浓厚兴趣；使得学生的学习更具有探究性、发散性和创造性；使得数学课堂更显得和谐和互动。
参考文献
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