中学数学信息技术整合的便捷工具

【原文出处】中学数学教学参考：初中版
【原刊地名】西安
【原刊期号】200612
【原刊页号】58～59
【标 题】中学数学信息技术整合的便捷工具
　　——“中学数学网络互动程序软件包”
【作 者】曹一鸣
【作者简介】曹一鸣　北京师范大学数学科学学院
【摘 要 题】CAI与多媒体
【正 文】
　　随着网络教室、校园网、校校通工程以及城域网的建立，信息技术在学校课堂教学中的地位和作用日显突出。现代教育技术已成为改革传统教学模式，提高课堂教学效率的突破口。同时，许多一线教师也已经感受到了现代教育技术支持对数学课堂教学模式改进、教学效率提高的强大威力。目前，正在实施的新一轮课程改革对数学教学与信息技术的整合提出了更高的要求。然而，教师由于受时间、精力、信息技术专业知识所制约，在实施过程中，信息技术的强大功能还没有能够正常发挥。许多教学课件设计、教学软件开发还属于低水平的重复。因此，迫切需要具有丰富教学经验的数学教师、信息技术专业人员与数学教育研究人员共同研制开发完整、系统、便捷的即插即用的高水平的教学软件。
　　自2003年以来，在科技部创新基金项目——“中学数学网络互动程序软件包”(04C6221100985)的支持下，结合现行常用的几种版本的初高中教材，研制开发的“初中数学网络互动程序软件包”“高中数学网络互动程序软件包”通过第一轮的教学实验已取得了一定的成效。
　　一、网络互动式学习反映了信息时代的认知特征
　　1924年美国鲁莱西设计了一种进行自动教学的机器，试图利用这种机器，把教师从教学的具体事务中解脱出来。这种设想，当时没有引起重视和推广，直到1954年，斯金纳将其与他的行为主义心理学联姻提出“程序教学法”，倡导依靠教学机器，利用程序教材，呈现学习程序让学习者进行个别学习才盛极一时。随着计算机，特别是网络技术的发展，自20世纪90年代以来，信息技术与学科教学整合，应用计算机模拟的可视化软件来促进学生对数学和科学的理解，这种利用机器进行教学的思想真正显示出其强大的生命力。
　　在我国，几何画板软件、图形计算器的引入，特别是近年来，依托网络技术的可视化软件的开发，在数学教学中应用图象和非语言形式进行数学实验、探究新知，突显出网络信息时代的认知模式的新特点。主要表现在：
　　(1)信息时代，人机对话已成为现代学习的一种重要方式。远程教育、网络教学特别是网络互动式教学已成为构建现代数学课堂教学模式的一种新走势，对教学实践产生了极大的影响，使得认知过程的“人—机”协同性得以实现；
　　(2)信息网络的优势突破了时空的界限，增加了人们交往的机会，使得每个个体的信息拥有量成指数倍增长。通过“人—人”“人—机”互动，合作交流等方式信息共享，学习者做出反映后，能及时地知道是否已掌握，即时交互式的探讨和宽松的研究氛围，真正实现了认知过程的实时Xing、交互性；
　　(3)网络作为第四媒体，拥有大量而丰富的第一手资料，为学生的学习提供了丰富多彩的、形式多样的信息。多元化、非线性的交互活动有利于促进学习者根据自己考虑问题的方式去建构数学知识，更好的体现了认知过程的动态性、创造性的时代特征。
　　网络技术支持的互动学习模式是基于学生的发展潜能无限的理念下提出的，注重学生在学习过程中的体验，注重学生学习的过程，相信学生具有巨大的发展潜能，相信学生有能力自己解决问题，高度尊重学生的人格和创造力，是信息化时代充分体现建构主义学习理论的一种重要的教学模式。
　　在这一理念的引领下，网络互动软件包的开发，为教师和学生提供可供进一步开发、组装的“积件”，为学生学习和教师的教学提供了便捷丰富的资源。
　　二、网络互动程序软件包开发的现实意义
　　在新课程改革实施过程中，信息技术与学科整合，发挥其优势与特长，提高学生学习数学的兴趣，培养数学能力，发展智力，是新形势下教育改革面临的首要任务。根据数学学科特点，如何对概念、命题以及综合实践活动开展网络环境下数学互动式学习模式，提高学生收集（处理）信息、分析问题、解决问题的能力，培养学生的合作精神和创新意识成为一个受关注的热点和改革的难点。对于大多数重点学校而言，硬件已不是主要的制约因素。许多地区都搞起了校校通工程、网络教室，即便是在西部地区这样的项目也不少见。但许多现代信息技术资源只是“教育现代化”的装饰品。主要有以下几个方面的原因。
　　(1)使用不方便
　　随着国内中学数学教育改革的不断加快以及网络的普及与发展，根据数学课程标准的理念开发网络化数学教学资源的需求日益迫切。PowerPoint、几何画板、FrontPage、Flash、Z+Z等工具都可以制作网络课件，但还需要教师花较大的精力自己研发、加工、整合，或者已经基本制作成固定的“课件”形式，但是没有很好地与教材配套，而且基本都在windows操作系统上运行，不支持Linux操作系统，不方便用户的使用。
　　(2)互动性不强
　　这些网上数学资源，大多是采用沿袭传统教学软件的开发模式，教师自主开发的课件又多是简单地运用PowerPoint，将现代教育技术弱化为电子黑板的功能，只实现了多媒体的演示功能，但无法实现数学教学最需要的动态分析、实验探索等互动功能。
　　(3)难以满足新课程改革的要求
　　新课程强调了信息技术整合，要求突出学生的主体性，强调合作交流、探究发现。以教师为中心的讲授式、电子黑板式计算机“辅助教学模式”已难以充分发挥信息技术整合的主要优势和功能。
　　由于一线教师难以直接进行复杂课件的开发，通过专业人员设计出合适的开放型、互动式中学数学教学软件包，信息容量适中，便于教师学习、掌握；此外，教师还可以根据具体需要，通过个性化的设计进行调整，再开发，对教学内容进行条理化重组；特别是教师可以充分发挥主体性和创造性，合理运用和开发教学资源，借助于便捷的网络互动程序软件包，通过实际问题情境的创设，引入数学概念、命题，再进行归纳、抽象、建模，有助于加深对数学本质的理解，渗透数学的人文价值。“中学数学网络互动程序软件包”根据新课程标准及其理念和教学要求，将中学数学教材内容分解为基本成分，每个成分都设计有基本程序和合适的参数，结合不同版本教材的具体教学内容，进行了专门的开发设计。整个资源系统覆盖初、高中数学所涉及的主要内容。初中、高中两个部分可独立使用。程序语句很容易进行重组，成为程序段，给以程序名，也可以重组，构成更复杂的函数。只要调用程序名，就可用于画出复杂的图形、关系以及进行计算等。利用计算机网络、超媒体链接技术组织信息，开展网络环境下的数学互动式教学，通过多种开放式的渠道获得有用的数学信息，或把自己的探索、发现所得到的成果与他人实时分享交流，为学生自主探索，创新能力的培养提供了强有力的支持。

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