Z+Z智能教育平台在农村高中数学教学中的应用

【摘要】本文以辽宁省某农村高中为实验学校进行了“Z+Z智能教育平台”在高中数学教学的应用研究,构建了基于该平台的高中数学教学的“自主探究式”教学模式,并总结了该平台对促进高中学生数学知识建构与理解的作用。

【关键词】Z+Z智能教育平台;教学模式;知识建构

问题的提出

《普通高中数学课程标准》指出,高中数学课程应提倡实现信息技术与课程内容的有机整合,应提倡利用信息技术呈现以往教学中难以呈现的课程内容。高中数学课程应倡导自主探索、动手实践、合作交流、阅读自学等学习方式。高中数学课程应力求通过各种不同形式的自主学习、探究活动,让学生体验数学发现和创造的历程,发展他们的创新意识。

由张景中院士主持开发的“Z+Z智能教育平台”,适应我国数学课程改革的特点,实现了教学内容的呈现形式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革,充分发挥了信息技术条件下教学的优势,可以建立一个让学生进行观察、实验、猜想、验证的数学学习环境,在以学生为主的学习活动中,可以从学生已有的经验出发,让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程,以此促进学生数学知识建构与理解,这正是实现信息技术与数学课程整合的一个典型应用。

相关概念

1.Z+Z智能教育平台

“Z+Z智能教育平台”是一个操作简单、功能强大的数学学习情境构建平台。该软件具有动态作图、自动推理、交互解题、图形更换、轨迹生成、虚拟测算多种功能,具有与新课程教材配套的课件库,因此在支持新课程的推进上具有其它平台不能比拟的先进性。该平台可用于平面几何、代数、解析几何、立体几何、概率统计、算法与编程、函数等中学数学课程的教学和学习;可为学生提供自主学习和培养创新能力的环境;适合于传统讲授、启发讨论、建构主义、个别教育等教学模式;有利于促进学生数学知识的建构与理解。

2.高中生数学知识建构与理解

知识建构是指学习者针对学习任务,在原有认知结构或经验的基础上,通过旧知识与新获得的信息的互动,对原有的知识经验进行改造、重组,使之产生新的有意义的关联或创造新意义,并以自己的方式理解新信息和建构其意义,知识建构既包含意义建构的过程又包含意义建构的结果。知识建构的含义不仅是指知道一些事实、概念和现成的结论,还要理解这些知识并形成属于自己的知识结构,此外还要了解它所指向的问题。知识建构的过程包括两个阶段:一是要建立对新知识的理解,将新知识与已有的适当知识建立联系;二是要将新知识与原有的认知结构结合,通过纳入、重组和改造,构成新的认知结构。

高中生的数学知识建构应是建立在已有经验基础上的一个通过主客体相互作用而获得数学知识的主动建构过程。学生通过主动观察、实验、猜测、验证、推理等动手实践、自主探索与交流合作活动,亲身体验如何“做数学”、如何实现数学的“再创造”,从而使新旧知识经验建立联系并以自己的方式理解新信息和建构其意义。因此,高中学生的数学教学应从学生自身已有的知识或经验出发,创设有助于学生自主学习的问题情境,通过多样化的产生结论的活动,让学生体验知识建构的过程,在主动建构数学知识的过程中真正获得对数学结论的理解,在提高数学能力的同时也在“思维能力、情感态度与价值观等多方面得到发展。

基于“Z+Z智能教育平台”的教学模式研究

教学模式是指在一定教育思想指导下和丰富的教学经验基础上,为完成特定的教学目标和内容而围绕某一主题形成的、稳定且简明的教学结构理论框架及其具体可操作的实践活动方式。基于“Z+Z智能教育平台”的高中数学“自主探究式”教学模式是以建构主义学习理论、主导-主体学习理论、研究性学习理论等为依据,以促进高中学生知识建构与理解为目标,在基于“Z+Z智能教育平台”的教学环境中,以“创设情境一自主探究一交流讨论一意义建构一应用拓展”为活动流程的一种教学模式。下面来阐述该教学模式的操作过程:

1.创设情境,引出问题

创设情境是指借助各种直观手段,创设与教学内容相适应的有利于启迪学生思考探究、引导学生联想和想象、激发学生学习兴趣、为实现教学目标服务的具体形象的教学环境和氛围。教师应当创设情境使学习者能够利用原有认知结构中的有关经验,去同化和索引当前要学习的新知识,从而获得对新知识的创造性的理解。

例如在讲《三角函数图像性质》时,运用“Z+Z智能教育平台”可以帮助我们营造一个良好的数学实验环境(如图1),在探索振幅A对三角函数图像的影响时,利用“Z+Z智能教育平台”的动画功能,通过拖动图1中的A点,让学生亲自参与数据变化的过程,激发学生的学习兴趣。

2.猜想验证,自主探究

学生明确了本课的目的后,通过以前的学习经验对所学知识提出猜想,通过探究实践进行验证,教师在此过程中可充当学生实验的指导者,对学生实验过程中遇到的问题及时给出指导。这一阶段可以充分展现学生真实的思维过程,有利于揭示问题的实质,促进学生认知结构的发展,进而培养学生科学的探究精神和自主学习的能力。

例如图1中通过拖动A点学生可以观察A点和B点坐标的变化,自主探究A点和B点坐标之间的关系及两个函数图像的关系,在此基础上在图2中单击“测量值”按钮可以动态的显示出A点和B点坐标值,由此来验证自己的猜想是否正确。再进一步在图3中拖动A点来探究振幅A对y=Asin(ωx+φ)的图像的影响。

3.小组合作,交流讨论

探究进行一段时间后,教师引导学生分组交流,将探索获得的概念属性或规律与学习伙伴进行讨论,在教师的帮助、引导下提出自主探究后的结论。

如图3在学生动手操作探究后进行小组讨论总结提出振幅A对y=Asin(ωx+φ)的图像的影响。

4.验证总结,意义建构

学生将探索获得的知识通过平台验证,并在教师的帮助、引导下,形成正确的知识。“意义建构”是学习的最终目标,“Z+Z智能教育平台”为学习者实现意义建构创造了很好的条件,运用“Z+Z智能教育平台”的动态显示功能,更加有利于揭示事物的性质、规律和事物之间的内在联系,学生通过动手实验达到对所要解决问题比较全面、深刻的理解,从而完成对所学知识的意义建构。

例如在探索三角函数图像的性质时如图3所示学生很容易通过拖动A、ω、φ三点直观地观察到其变化对三角函数图像的影响,从而加深了对性质的理解。

5.反思升华,应用拓展

教师布置任务,学生自主探究,对形成的正确知识进行进一步深刻理解和思考。最后教师可要求学生回忆探索、合作的过程,反思如何从问题中提取数学知识、怎样才能找到需要的信息、如何选择有用信息、打算以后如何用这些数学知识和学习方法,鼓励学生课后应用这些知识和学习方法解决其它问题。

例如图3中可进一步拓展让学生探究ω、φ两点对y=Asin(ωx+φ)的图像的影响。

“Z+Z智能教育平台”对促进高中学生数学知识建构与理解的作用

通过在“Z+Z智能教育平台”下创设现实情境和组织学生进行数学实验活动,使学生经历数学的思维过程,帮助学生体验数学知识的形成,从而促进数学知识建构与理解,其作用主要体现在以下几个方面:

1.创设问题情境、促进知识建构与理解

利用“Z+Z智能教育平台”可以创设动态、直观、易于学生动手操作的问题解决情境,展现现实问题的数学抽象,通过直观、形象、动态地展现数学知识的形成过程,体会其中数学概念的含义,支持和促进学生对抽象数学概念的建构与理解。

2.提供数学实验平台、辅助个体知识建构

传统教学在讲授概念时一个难以克服的困难是学生缺乏活动与实验,教师往往用自己的讲授代替学生自身的“建构”过程,在课堂上提供的思维材料十分贫乏,利用“Z+Z智能教育平台”恰恰可以弥补这个缺陷。在教师的引导下,每一个学生都通过自己动手操作“Z+Z智能教育平台”让学生亲身经历与感受数学知识形成的过程。猜想、验证定理、性质和公式,通过做“数学实验”帮助学生在动态中去观察、探索和发现对象之间的数量变化关系与结构关系,使学生对该数学知识的理解与掌握更为深刻。

3.加强直观的体验、建构完整的知识

借助“Z+Z智能教育平台”学生在“理解”、“记忆”、“分析”、“思考”、“解决”、“操作”、“实践”、“考察”、“调查”等活动中去亲身感受和直接体验,完成对所学知识的意义建构,即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间联系的深刻理解,从而使学生在探索的过程中更好地理解知识和自主地学习,真正做到让学生在感受与体验中去深刻地理解知识,以实现对所学知识进行意义建构而形成完整的知识的终极目标。

结论

在教育改革的大背景下,为促进农村高中学生数学知识建构与理解,本文基于“Z+Z智能教育平台”对辽宁省某农村高中数学的教学进行应用研究,在教学中实现学生亲自动手进行“数学实验”,构建了基于该平台的高中数学教学的“自主探究式”教学模式。在实验教学的基础上,总结了该平台对促进农村高中学生数学知识建构与理解作用。在农村教师接触并使用“Z+Z智能教育平台”的过程中必然带来了教育观念的改变,数学教学方法、教学模式的创新;提高了数学教学质量和教学效率,使教师和学生综合素质得到提高。为“Z+Z智能教育平台”与高中数学课程整合的研究提供了一套可行的教学模式和方法。

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2007

[2]庄慧娟,李克东.应用MP-Lab促进小学数学知识建构的探索.中国电化教育,2008(7)

[3]胡卫华.基于《几何画板》的数学探究式教学模式的实证研究.广西师范大学教育硕士学位论文,2005(8)