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高中数学课程与信息技术整合中存在的问题及对策


内容提要】信息技术给教学方式带来巨大变革,高中数学课程与信息技术整合过程中,确实有了显著的教学效果和教学成绩,但在信息技术与课程整合中存在着诸多问题,在教学的各种资源与形式化的内容和形式使大家思考,高中数学课程应该返璞归真,努力揭示数学概念、法则、结论的发展过程和本质,还是借助信息技术工具和信息资源使学生理解数学概念,用形成性过程来得出结论?信息技术的运用和改革使数学教学的目标发生偏移吗?教师和学生能适应信息技术的应用吗?信息技术该如何用,用到什么程度?诸多问题又如何解决呢?

关键词】信息技术 课程整合 存在问题 对策

二十一世纪是信息化的世界,信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势,以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术已成为拓展人类能力的创造性工具。为了适应信息化的发展趋势,我国已经确定在中小学中普及信息技术教育,同时要加强信息技术与其他课程的整合。但是,信息技术给教学方式带来什么样的变革?信息技术是否会影响学生实际的学习能力?技术该在什么时候用,用到什么程度(这也就是信息技术使用时的必要性和平衡性问题)?在高中课程整合中,高中数学课程与信息技术如何整合?作为人民教育出版社中学数学室负责的“十五”国家重点课题“高中数学课程教材与信息技术的整合研究”的实验学校,我们学校三年来对“高中数学课程与信息技术整合的研究和实验”这一课题开展一系列的教学科研活动,取得了一定的效果。教育信息化也是我校办学的特色之一,可以说是顺应了时代的潮流,并站到了潮头,运用信息技术辅助数学教学已成为我校大多数数学科老师特别是实验组老师的重要教学手段。它对于增大教学容量,突出重点,突破难点,在刻画图形、反映函数图象的变化、加深数学概念等教学过程等方面有着非常重要的作用。在开展研究过程中,也碰到了一系列的问题,结合2004年秋季开始使用的普通高中数学教材(人教社A版),谈一谈数学课程与信息技术整合中存在问题及对策。

数学课程与信息技术整合,信息技术以它强大的功能实现着数学教学模式的变革,使得数学教学从单一的黑板静态模式到动态演示模式,从教师讲、学生听到“师生互动式”教学,从“学数学”转向“做数学”。信息技术给数学教学带来的绝不仅仅是手段的先进、效率的提高,它改变了教与学的方式,实现了学生的主体地位的确定与主体作用的真正发挥;它拓展的不仅仅是学习的空间,更打开了学习思维的闸门,它为学生提供的不仅仅是接触电脑网络的机会,更使学生在21世纪激烈竞争的今天,掌握了一种学习的工具,增强了学习的能力。信息技术整合使学生由“学数学”向“做数学”和“用数学”的方向转换.

高中数学课程应提倡实现现代信息技术与课程内容的有机整合,整合的基本原则是有利于学生认识数学的本质。高中数学课程应提倡利用信息技术来呈现以往教学中难以呈现的课程内容,在保证笔算训练的前提下,尽可能使用科学型计算器、各种数学教育平台,加强数学教学与信息技术的结合,鼓励学生运用计算机、计算器进行探索和发现。

一、教师方面存在的问题及其解决对策

1.教师使用信息技术教学意识较弱的现象普遍存在。什么情况下利用信息技术上数学课?很多教师只有在开公开课或学校要求时才使用技术,只有极少数的教师在教学内容需要或学生学习需要时使用。这表明大部分教师利用信息技术上数学课缺乏主动性与自觉性。

2.教师信息技术应用技能技巧程度参差不齐,总体水平偏低。目前,绝大多数教师已经学习了信息技术的基本操作和一些信息处理软件的使用,如PowerPoint、Word、Excel、Internet等,但是其信息技术应用技能水平,与信息技术和中学数学课堂教学整合的要求还有一定的距离。例如:与数学密切相关的软件“几何画板”或“Z+Z智能平台”“Advanced Grapher”,TI图形计算器等,熟练掌握并不占多数,能熟练制作课件制作,并能在教学过程经常运用的教师也只有参加课题实验的几位骨干教师。

3 多数教师利用信息技术教学目标不明确。利用信息技术上数学课的主要目的是什么?到底是为了突破教学重点难点,还是为了增大课堂容量,提高教学效率?而仅有一部分老师认为是“改变学生学习方式”。教师在教学时,常常将教学内容搬上屏幕。并没有将既定教学目标积极地按教学规律进行教学付诸实施。有些教学内容甚至别人做好的现成东西,不符合学校、班级、学生的实际,不具有时代精神、违背了课程改革初衷和教学原则。

为解决这些问题,关键的是加强数学教师信息技术与整合的培训。

1.加强培养教学新理念使信息技术和教学技术紧密结合

许多教师在职前的学习中,更多地关注于技术,并不具备把中学数学教学实际与技术学习转化为一个个具体的教学任务。而且随着科技的进步,信息技术与教学技术也日新月异。所以,对于信息技术与教学技术的的重要的意义缺乏深刻和切身的体验和认识。基于这些原因,对教师信息技术和教学技术的培训可采用“任务驱动式”进行。这种学习,学员兴趣浓,学习的效率高。采用任务驱动的方法学习信息技术和教学技术,使数学教师熟悉和亲身体验信息技术条件下的学习环境(如“几何画板”、智能“Z+Z”平台等),形成信息技术是教学的一个天然的组成部分这种意识,从而在以后自己的教学中也把信息技术作为有力的工具。

2.观摩信息技术与数学课堂教学整合的研究课或课堂实录的实践活动。在这些活动的开展中,分析他人整合成功的经验,发现他人在整合中的不足或值得思考的地方,深入探讨信息技术融入数学课堂教学的时机、环节和作用以及教师的作用。我们几个实验学校在互相交流的过程也将其作为一个重要环节是值得进行推广和应用的。教师是“整合”能否顺利进行且取得良好效果的关键。其中信息技术操作能力是基本保障。但是如果教师的信息技术操作能力提高了,而教学思想仍然是因循守旧、墨守成规,那么,信息技术只能成为传统教学的附属物,不能很好的发挥信息技术的作用,只能将其作为教师教学演示的工具。如果,教师在提高信息技术操作能力的同时,又具备了现代的教育思想,那么,他就能正确摆正教师、学生、信息技术等教学要素的关系,选择科学合理的教学方法,有效地组织教学。

3.培养教师反思意识,以期信息技术整合于教学的原则转化为教师教学的自觉行为,达到信息技术与数学课堂教学的有机融合。

一个具体的整合培训活动中,上述程序一般是具有一定程序的,程序往往不是一次性、线性的过程,而是一个循环往复、螺旋式上升的过程。作为一个数学教师要有较高的数学教学专业知识,只有正确摆正数学学科在学生成长过程中的作用,明确数学学科与其它学科的关系以及数学教学的目的和任务,掌握基本的数学教学原则和方法,了解数学教学改革的动态,才能做到居高临下、有的放矢,准确把握数学课程和现代信息技术的完美结合、真正成为具有非常创意的教学革新者。

二、软硬件设备存在的问题及其解决对策

(一)适当的软件是“整合”的关键性问题,解决“软件”的开发和设计,是“整合”教学的重要条件。

1.软件的开发与应用匮乏影响有效教学的顺利展开。首先,缺少相应的教学课件。不少教师认为用信息技术上数学课最大的困难是,备课时间太长。事实上,许多教师找不到符合自己的教学需要的课件,如果多数的多媒体素材或课件都要教师自己去开发,不但耗时而且耗费精力。但是没有丰富的高质量的教学资源,就谈不上让学生自主学习,更不可能让学生进行自主发现和自主探索,就难以改变教师主宰课堂,学生被动接受知识的状态。这是利用信息技术教学的一大障碍。新型教学结构的创建既然落不到实处,创新人才的培养自然也就落空。教师运用现代教育技术的热情、兴趣、积极性都受到极大挫伤。

2.现有课件的设计偏离教学使用价值,不符合时代精神。在目前,无论是现成的课件还是自己编制的课件,超量、超限、超时的现象普遍。结果是五彩缤纷的多媒体信息包围着学生,其琳琅满目的程度令人头昏目眩,无法进行知识“迁移”、“内化”等有效编码,这直接影响到学生对所需内容、意义的检索处理和理解接受。这样的课件教学极易导致视、听觉的疲劳,思维训练的不足。这样的教学既缺乏实效,又超出了教师精力承受度,偏离了课件使用的本义,弊大于利。在使用与设计存在着重形式轻内容、重教轻学的倾向。把主要精力放在课件的外在表现或者计算机的功能展示上,忽视了知识内容的挖掘,忽视了教学方式和学习方式的转变。

3.人机关系处置失当,使教学目标难以实现。课堂常常是整个幻灯片放映时间,受课件的编制形式所累,课堂教学被课件材料牵着鼻子走。学生学习也按照整个课件的结构和一些问题的“标准答案”进行,按照预先设定的模式、思路、线索进行人机交互,根本没有足够的时间深入地思考,只能顺应设计者的思维方式做一些简单的应答。这种做法限制甚至遏制了学生思维能力尤其是求异思维的发展,不利于鼓励创新,也与素质教育的原则背道而驰。解决软件和相关资源问题可以寻找以下几个途径:

第一是努力搜集、整理和充分利用网上的已有资源,只要是网站上有的并且确实对教学有用的,不管是国内的还是国外的,都可以下载为自己教学服务。当然对网上的资源不能是不加改造地盲目使用,一定要符合我们的教学实际需要。

第二是与相关的数学资源库进行商业或友情合作,国内有一些软件公司开发的多媒体素材资源库还是有一定水平的,很多素材能被老师直接使用或稍加改造即可被使用。像K12资源库、科利华、清华同方的等都是非常优秀的学科资源库。

第三是倡议教师发挥主观能动性在教学之余时间许可的情况下或是专门可以组建制作小组进行自制软件,统一资源的配置使用。教师自制开发的课件,实用性很强。教学效果明显。利用这三种渠道建设起来的资源库的质和量都是很高的,并在不断修改、更新、交流、共享。使老师使用起来感到方便、实用、快捷,从而使教师运用现代教育技术的热情、兴趣、积极性都得到提升,使教师运用现代教育技术的水平有着大幅度的提高。因而资源丰富是“信息技术与学科课程整合”的重要条件。

另外,可以充分利用学生对学习数学的积极性配合教学目标、教学内容进行开发软件,学生在学校学习数学的目的不仅仅是获得计算的能力(它占的比例将大大缩小),而更重要的是获得自己去探索数学的体验和利用数学去解决实际问题的能力,获得对客观事实尊重的理性精神和对科学执着追求的态度。因此,通过学生主动的活动,包括观察、描述、操作、猜想、实验、收集、整理、思考、推理等等,调动学生制作相关软件的信心和热情,让学生亲眼目睹数学过程形象而生动的性质,亲身体验如何“做数学”、如何实现数学的“再创造”,并从中感受到数学的力量,促进数学的学习。教师在学生进行数学学习的过程中应当给他们留有充分的思维空间,使得学生能够真正地从事思维活动,并表达自己的理解,而不只是模仿与记忆。

实际上硬件使用质量和利用率的高低与软件有着直接和必然的联系。

首先,建设数字化硬件环境,是为整合提供物质条件,比如数字教室、数字化办公室、数字校园建设等,在建设硬件设备时,要强调教学的重要性,优先建设与教学密切相关的设备。

其次,让硬件发挥作用,应该有赖于与学校各种业务相关的应用软件平台,包括教学平台、资源平台、管理平台、通讯平台的。由于软件只提供了处理教学或管理问题的工具,它必须要有加工的对象才能真正有价值,因此必须建设与软件配套的教育资源,比如支持教学平台教学资源、支持管理平台管理信息资源等;整合的关键是教师,离开了教师的积极参与,整合将无从谈起,为此,需要对教师实施四个层面的培训:现代信息环境下先进的教育理论培训;信息技术能力培训;教学设计方法培训;信息技术与课程整合模式培训。

(二)硬件设施不能满足利用信息技术教学的需要。

不少学校多媒体教室数量不足,不能为教师配置适量的电脑及上网条件以供备课之需,而使用方便的Ti图形计算器在各个学校也不多见。开展信息技术与数学教学整合的实践,前提是要有一个现代化的硬软件设备作支撑。相对充足且配备先进的硬件设备是开展“整合”教学的保障,而科学合理的硬件装备所建立起来的教室则为教学提供了良好的课堂环境;一般来说,一所学校要有几个多媒体的网络教室,有条件的学校应该建设“数学实验室”,还有充足的可供共享的软件资源为“整合”提供强大的信息基础,保证教学中信息的方便获取,这其中一个方法就是建立校本的课件库和数学的积件库,当然更多的资源可以来自互联网,但对互联网上的资源教师应有选择的筛选,结合个人和学生的实际进行使用。

硬件看起来是一个投入问题,但没有硬件,“整合”只能“空对空”。目前,基础教育的经费十分有限,这是大家共知的事情,但我们也可以在有限的现有条件下寻找硬件建设的途径和创造条件:1.学校立足实际自筹资金购买可行、实用的硬件设备。所购设备不追求高档、不赶时髦。2.学校发挥优势资源取得与社会、电脑公司沟通。在不违背社会、公司利益的前提下尽量同社会和公司长期合作的原则来争得社会和公司的援助方式进行硬件建设。例如:学校和电脑公司长期合作,一次购买三五年内分批付款还清,电脑公司让利,学校计算机的配件在三五年内都必须在该电脑公司购买,采用“双赢”的方针可以达成协议。3.学校培养硬件技术过硬人员,使学校的所有硬件最大限度地运转,使物尽其用。尽最大可能地不让硬件随意成为废物,使其变废为宝。

三、学生方面存在的问题及其解决对策

人的智力结构是多元化的,有的人善于形象思维,有的人长于计算,有的人擅长逻辑推理,这本没有优劣之分,只是表现出不同的特征与适应性。另外,每个学生都有自己的生活背景、家庭环境,从而导致不同的学生有不同的思维方式和解决问题的策略。

1.大量学生知识积累少,计算机应用能力较低,特别对来自农村及信息设备差的学生这个问题更加明显。数学课程与信息技术整合的主要目的便是信息技术成为学生认知工具。影响“整合”的因素除了环境、教师等因素外,最终,要取决于学生。学生的知识基础、学习动机、学习方式、基本的计算机应用水平都将影响最终的学习效果。

为解决学生的知识积累问题,我们尽量在校园网上建立大容量的信息,学校应该在校园网上建立教学资源库,把有关的图片、声音、动画、教案、习题、课件等分类存放。教师可以尝试着利用网络来进行教学,根据教学内容为学生提供适当的参考信息,如网址、搜索引擎、相关人物等。当然,首先教会学生搜索、获取、加工和保存信息的方法,然后布置学习目标、研究任务等,让学生在网络教室或家中进行自主学习。学生在学习中遇到困难,除了可以向教师请教外,还能求助于互联网,到网上去搜索,最终自己找到问题的答案,达到学习目标,完成研究任务。

2.过分注重信息技术操作,忽视了信息技术对数学课程的最终目的。在开始进行数学课程与信息技术整合的教学往往会比较困难。学生对“整合”课的兴趣虽然很高,但有的是对计算机本身感兴趣,有的是对“整合”课感兴趣。无论是哪种动机,学生在学习过程中,都有这样一种现象:对计算机的好奇心强于对数学知识本身。通过信息技术这一工具来学习数学往往变成了纯技术层面上的操作,学生的兴趣点更多的在信息技术操作本身。就一个多媒体课件从某种意义上而言,相当于一个“助教”,其教学设计也应当在“点拨”学生方面大下工夫。学生能够理解的,要简单化,对于难点部分,也不能一下子就演示给学生看,要给学生留有思考的余地。还有多媒体课件的界面设计尽量美一些是必要的,但有一个尺度和场合问题,切忌华而不实。

同教师一样,学生要想自如地拿起信息技术这一学习的工具去学习,首先要提高自己的信息技术操作水平,可以通过计算机课、信息技术基础课,或在家由家长辅导提高操作水平,当然,在运用信息技术学习数学过程中,有意识地提高水平也是一个非常好的办法,这也恰恰是“整合”的一个基本理念之一。

由此,我们深刻地体会到多媒体技术再好,也只是辅助我们教学的工具。如何合理地利用多媒体技术促进学生积极主动地学,这始终是一个值得我们教师去关注与思考的话题。

数学教学,要紧密联系学生的生活实际,从学生的生活经验和已有的知识出发,创设生动有趣的情境,再展开一系列的数学活动.高中数学的理论性强,内容较抽象,灵活性大.根据教材的特征和学生的年龄特征,教学时应把数学知识融入学生喜爱、令学生惊奇的情境之中,引发其兴趣、启发其思维,从而增进他们学习数学的兴趣.信息技术工具恰是做好这方面工作的好能手。

四、科学对待数学教学中现代信息技术与传统的教学的关系。

我国传统的教学结构是在行为主义教学理论和学习理论指导下、以教师为中心的教授式教学,在学习过程中学生一直处于被动接受的状态,教师是课堂的主宰。这种教学模式对系统知识体系的传授具有比较好的效果,但因其忽视了学生是学习的主体,忽视了学生在学习过程中的内在心理的发展和变化,因此在培养学生获取知识能力、创新能力等方面上有缺陷。①

要实现上述教改目标就决然离不开信息技术与各学科课程的整合,这是因为“信息技术与课程整合”可为新型教学结构的创建提供最理想的教学环境。以计算机为核心的信息技术主要指多媒体计算机、教室网络、校园网和因特网(Internet)等。作为新型的教学媒体,当它们与各学科的课程加以整合,即与各学科的教学进程密切结合时,它们至少可以体现出以下五种对于教育、教学过程来说是极为宝贵的特性,从而为新型教学结构的创建提供最理想的教学环境:(1)多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和充分体现学习主体作用;(2)多媒体计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持;(3)多媒体系统的超文本特性可实现对教学信息最有效的组织与管理;(4)计算机网络特性有利于实现能培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习;(5)超文本特性与网络特性的结合有利于实现能培养创新精神和促进信息能力发展的发现式学习。以计算机为核心的信息技术若能与各学科的课程加以有机整合,确实可以具有优化教育、教学过程的多种宝贵特性,这些特性的集中体现就是能充分发挥学生的主动性与创造性,从而为学生创新能力和信息能力的培养营造最理想的教学环境,而这样的环境正是创建新型的教学进程结构所必不可少的。①

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。但传统教学手段,无论是物质形态的手段,还是智能形态的手段,之所以可以延续至今,是因为有它巨大的教育功能。信息技术不可能简单地、完全地取代传统教学手段。在现代信息技术教学中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。在传统的教学中教师用粉笔加黑板的传统教具在黑板上板书时,需要一定的时间的,这一段时间正是学生审题、思考的时间,利用信息技术后,往往出现这样的情况:教师认为许多东西都呈现给学生了,很快就过去了,没有给学生以思考的时间,表面上看整堂课信息量大,学生反映良好,其实由原来的人的灌输成为更高效的计算机的灌输而已。因此,教学中,只有注意使用信息技术的同时,又合理吸收传统教学手段中合理的东西,才能做到优势互补,协同发挥其教学功能。要认识到,信息技术作为学生的认知工具,同时也是认知的对象。数学教学,其核心是培养学生的思维,而思维能力的培养,需要有一个实践──认识──再实践──再认识的过程。信息技术介入到数学教学中,提供的不仅是超大的信息量、多媒体的信息传递方式,从学生的认知过程来分析,由于学生对计算机的依赖,往往使数学知识变得更直接,由形象到抽象的过程被计算机替代。不禁使我们担心学生的思维停留在形象直观上,产生思维惰性。这恰恰与素质教育对数学教学的要求相悖。因此,“整合”一定要把握好信息技术使用的度,注意时机和时间,注意为学生提供观察比较、分析综合、归纳概括的机会,让学生做数学,在做数学过程中,体验感受数学,深入理解数学知识的生成过程。

参考书目:①引用,何克抗 教育论坛:“信息技术与课程整合何处是通途”

1.《信息技术与数学教学整合》 沈柏英

2.《信息技术与课程整合的原则》 束峰琛

3.北京教科院基教研中心“信息技术与学科教学整合”课题组;北京市中小学信息技术与学科教学整合的调研报告;http://www.edu.cn/20030221/3077877.shtml

本文获得“高中数学课程教材与信息技术整合的研究”课题子课题论文和优秀案例评比一等奖


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