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第三节
高中数学课程与信息技术整合的特点

一、高中数学课程的特点

从数学学科特点来看,高中数学内容与初中数学内容相比有不同之处:深度挖掘、广度拓宽、梯度增强、角度多维。从教的角度讲,由于“大纲”和高考的要求,高中教师会在教学中对学生提出更高的教学期望和学习要求,引导学生对教学内容进行更深层的探究,注意对学生数学思维的深刻性、广阔性、灵活性、敏捷性进行引导和培养,训练学生发现数学的一般性规律,同时介绍适量的、相关的、延伸的内容,拓宽学生的知识视野,培养从特殊到一般的广泛的抽象概括能力。教师还特意训练学生从多个角度去观察、分析问题,教学内容更注意系统性、研究性、序列化和阶梯度。从学的角度讲,新课程使每个学生可以根据自己的需要选课,这样每个学生都能获得一份适合自己的课程计划,经过一段时间的学习,如果学生觉得不适合自己,还可以重新选择,这样让学生学会对自我负责,实现自我成长。新课程将打破过去单一灌输型教学,突出个性化的教学特点,创建灵活宽松的学习环境,将“主动学习”和“研究性学习”纳入高中数学教学中,使素质教育进一步落实到课堂教学中。强调教师与学生高质量的互动,通过师生间的有效沟通,共同解决问题。

二、信息技术与高中数学课程整合的优点

信息技术与高中课程整合是基于课程整合的理论和方法,将信息技术有机融合到其他学科的知识中去,把它作为学科课程的一个因素,把学科知识的学习和能力的培养与信息技术知识紧密结合起来,也可以培养学生的信息素养。在解决各种问题的过程中学习、掌握学科知识,使信息技术潜移默化地融入到学生的知识结构中。

信息技术与学科课程的整合是以教学效果、学习效果最优化为出发点,对教师而言是教学的工具,具体讲是分析的工具。教师以此作为分析教学中各个环节的工具,也是对整个教学过程、教学环节进行评价的工具。对学生而言,具体讲是学习的工具,是作为交流信息和解决问题的认知工具。具体到信息技术与高中数学课程整合上,又有其特殊性。

古希腊的柏拉图将数学看成静态的、统一的知识实体。教学是水晶般清澈的王国,其中包含有相互联系的各种机构与真理,并由逻辑与内在含义形成的纤维,共同将其结合成一整体。因而,教学是如磐石般稳定的永远不变的产品,教学只能被发现而不能被创造。而当今数学的发展新趋向是:

1.数学内部各分支不断相互渗透,数学与其他科学不断交叉融会。

2.数学的应用领域日趋广泛,宇宙之大、粒子之微、火箭之速、地球之变、生物之谜等各个方面,无处不有数学的重要贡献,数学的触角几乎伸向了一切领域。

3.数学是形式科学与实验科学两种不同的知识类型的结合,在思维行使与研究方法等各方面都需要在差异中寻找平衡。

计算机的发展不仅使古老的数学领域获得复苏,还为数学开辟了关于算法理论以及可行性等更为新颖有趣的研究理论。同时,计算机的发展还为数学研究提供了新的工具,形成了数学活动的新形式。数学不但是人们用来处理各种现实问题、对未来做出预测和交流彼此之间信息的一种普遍适用的技术,而且也成为人们把握客观世界模式、整理客观世界秩序的一种基本思维方式。

数学课程是学生在校学习的全部数学文化知识的内容、标准和进度的总体安排和初步设计,是实现数学教学目标、完成数学教学任务的手段和媒介,必须随着时代的发展而不断变革。由于当代信息技术的飞速发展,知识的陈旧率加快,数学知识在知识体系上的层次性、相对重要性、表现形式将发生巨大的变化。20世纪六七十年代数学强调运算的重要性,但由于计算机的发展而相对减弱;数学的对称美、结构美,由于计算机的进入而更多地呈现出递归美、构造美;数学由过分地强调推理论证而转向推理论证与数学实验并重,一些新的数学思想、观念将逐渐渗透到数学教材内容体系中;固有的“导入—例题—公式—定理—法则—再例题—加练习”的教材编排模式将被打破,形式多样化的教材将使学生爱读、爱学,更益于教师的教学。

以计算机为核心的现代信息技术主要指多媒体计算机、教室网络、校园网和互联网等。作为新型的教学媒体,当它们与高中数学课程加以整合,对于教育、教学过程来说表现出许多极为显著的优势,从而可为新型教学结构的创建提供最理想的教学环境。

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生学习的主体作用,人机交互性是多媒体计算机的显著特点之一,这是其他任何媒体所没有的。多媒体计算机进一步把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起,产生出一种新的、图文并茂的、丰富多彩的人机交互方式,而且可以立即反馈。这样一种交互方式对于教学过程具有重要意义,它能有效地激发学生的学习兴趣,使学生产生强烈的学习欲望,从而形成学习动机。

此外,这种交互性还有利于发挥学生的主体作用。在传统的教学过程中,一切都是出于教师主宰。从教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤甚至学生做的练习都是教师事先安排好的,学生只能被动地参与这个过程。而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中,学生则可以按照自己的学习基础、学习兴趣来选择适合的学习内容和与自己水平相当的检测练习,有时候连教学策略也可以选择。比如说,可以用个别化教学策略,也可以用参与式策略或探究式策略。也就是说,学生在交互式教学环境中完全可以主动参与,而不是教师的“一言堂”。认知主义认为,人的认识不是外部刺激直接给予的,而是外部刺激与人的内部心理过程相互作用的产物。为了有效地认知,外部刺激是需要的,但起决定作用的还是人的内部心理过程。在教学过程中,学生是学习的主体,必须发挥学生的主动性、积极性,变“要我学”为“我要学”,只有这样才能获得良好的学习效果。多媒体计算机的交互性提供的多种主动参与活动就为学生的主动性、积极性的发挥创造了良好条件,从而使学生能真正体现出学习的主体作用。

4.信息技术提供的外部刺激的多样性有利于学生对数学知识的获取与保持。

多媒体计算机提供的外部刺激不是单一的刺激,而是多种感官的综合刺激。这对于知识的获取和保持都是非常重要的。实验心理学家赤瑞特拉做过两个著名的心理实验。一个是关于人类获取信息的来源,即人类获取信息主要通过哪些途径。他通过大量的实验证实:人类获取的信息83%来自视觉,11%来自听觉,这两个加起来就有94%。还有3. 5%来自嗅觉,1. 5%来自触觉,1%来自味觉。多媒体技术不但视听效果好,而且还能用手操作。这样通过多种感官的刺激所获取的信息量,比单一地听教师讲课多得多。信息和知识是密切相关的,获取大量的信息就可以掌握更多的知识。他还做了另一个实验,是关于知识保持即记忆持久性的实验。结果表明:人们一般能记住自己阅读内容的10%,自己听到内容的20%,自己看到内容的30%,自己听到和看到内容的50%,在交流过程中自己所说内容的70%。这就是说,如果既能听到又能看到,再通过讨论、交流用自己的语言表达出来,知识的保持将大大优于传统教学的效果。就说明多媒体计算机应用于教学过程不仅非常有利于知识的获取,而且非常有利于知识的保持。

5.现代信息技术的超文本特性可实现对数学信息最有效的组织与管理。

超文本(hypertext)是按照人脑的联想思维方式,用网状结构非线性地组织、管理信息的一种先进技术。超文本所管理的信息不仅是文字,还可以包含图形、动画、图像、声音、视频等其他媒体信息。若按超文本方式组织一本书的话,那这本书无论从第一页和最后一页开始阅读,还是从哪段正文开始阅读,以及接下来读什么都由读者的意愿来决定。选择下一段正文的依据不是顺序,也不是索引,而是正文之间的语义联系。认知心理学的研究表明,人类思维具有联想特征。人在阅读或思考问题过程中经常由于联想从一个概念或主题转移到另一个相关的概念或主题。所以,按照文本的非线性、网状结构组织和管理信息与按照传统文本的线性、顺序结构组织和管理信息相比较,前者更符合人类的思维特点和阅读习惯。利用超文本,可按教学内容的要求,把包含不同教学特征的各种教学资料组成一个有机的整体。教学内容的每个单元包含知识点、重点、难点、练习、习题、测验、对测验的解答及相应的演示或实验等,把这些教学内容相关而教学特征不同的教学资料有机地组织在一起,无疑对课堂教学、课外复习或自学都是大有好处的。利用超文本方式可以自然而方便地实现这一点,可按学生的知识基础与水平把预习所需要的知识及开阔视野所需要的扩展知识组成有机的整体。因材施教是优化教学过程的重要目标之一,但由于学生个体之间差异很大,要在传统印刷教材中同时满足基础较差的学生、一般学生和优秀学生对教学内容的不同需求是很难做到的,而在多媒体电子教科书中这却是轻而易举的事情,只需利用超文本特性设置和预备与知识有关的热键以及和扩展知识有关的热键即可。

计算机网络特性有利于实现培养合作精神并促进高级认知能力的协作式学习。传统CIA知识强调个别化教学,个别化教学策略对于发挥学生的主动性和个性的指导无疑是有好处的,但是随着认知能力学习的场合(例如对疑难问题求解或者要求对复杂问题进行分析、综合与评价的场合),采用协作( collaboration)式学习策略往往能够取得事半功倍的效果。协作式学习,要求为多个学习者提供对同一问题用多种不同观点进行观察比较和分析综合的机会,以便集思广益。这不仅对问题的深化理解和技能的掌握大有裨益,而且对高级认知能力的发展、合作精神的培养和良好人际关系的形成也有明显的促进作用。

超文本特性与网络特性的结合有利于培养创新能力和信息处理能力(包括对信息进行获取、分析、加工、利用的能力),这是信息社会创新型人才必需具备的两种重要的能力素养。这两种能力素养的培养需要特定的、有较高要求的教学环境的支持,多媒体的超文本特性与网络特性的结合,正好可以为这两种能力素养的培养营造最理想的环境。众所周知,互联网是世界上最大的知识库、资源库,它拥有最丰富的信息资源,而且这些知识库和资源库都是按照符合人类联想思维特点的超文本结构组织起来的,因而特别适合学生进行基于自主发现、自主探究的探究性学习。

对于高中数学教学来说,信息技术为数学实验提供了更良好的教学环境与技术支持。由于学科的特点,有人认为数学与物理、化学等学科比较起来,不需要什么实验,也就不需要技术的支持。实际上,高中数学内容的形式性与数学发现的经验性是数学的两重性质。波利亚精辟地指出:“数学有两个侧面,一方面它是欧几米德式的严谨学科,从这方面看,数学是一门系统的演绎科学;但另一方面,创造过程中的数学,看起来却像是一门实验性的归纳科学。”

因此,高中数学教学既要重视数学内容的形式化、抽象化的一面,更要重视数学创造过程中具体化、经验化的一面。所以,数学的发现往往离不开数学实验,需要经过猜想和证明两个过程,在教学中只强调后者忽视前者是不全面的。而数学的猜想与数学的实验是分不开的,在数学实验中往往要通过观察、比较、分类、类比、归纳、处理数据以发现规律。以多媒体技术与网络技术为代表的现代教育技术,可以为数学教学提供更多的数据、图形以及动态表现,使学生拥有更多观察、探索、实验、模拟的机会,做出猜想与假设,为开展数学实验提供有效的工具。因此,使用信息技术对高中数学教学是有特别优势的。 8n4yyht9MLe3+gGD+G1VtxLX5A/0c7M+Oy2amDeRSB5J4o9XM4oXecYq9hGyTXZx

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