新形勢下信息技術與數學教學中的應用模式及應用方法的研究課題

課題組成員及介紹：李竹平，男，2003年畢業于山西師范大學數學系，中學一級教師，現任職于山西省大同市同煤一中。參加工作十多年來，始終奮戰在教學第一線，所帶三屆高三畢業班都取得優異成績，在教學之余，他還注重自身素質的提高，在山西省教育學會、和《中學數學教學參考》發表多篇教學論文。

張敏，女，2005年畢業于首都師范大學數學教育系，研究生學歷，中學一級教師。在同煤一中工作九年中，滿懷工作熱情，有著遠大的志向和抱負，有獨特的教學設計思想和方法，也有一絲不茍的工作態度，深受廣大師生的喜愛。在山西省教育學會、和《高中數理化》發表多篇教學論文，2013年榮獲山西省數學教學能手稱號，并在第九屆晉陽杯比賽中獲山西省一等獎。

劉偉華，男，2002年畢業于首都師范大學數學教育系。在從教的十余年生涯中，懷著對教育事業的無限熱愛，不斷的進取，不斷的完善自己，獲得廣大師生的好評和喜愛。教學風格多變，嚴肅中有活潑，嚴謹中不失風趣。在山西省教育學會、和《中學數學教學參考》發表多篇教學論文，現任高二數學組備課組長，獲得榮譽無數，曾獲大同市教學能手稱號，在學校的講課比賽中多次獲得一等獎。

馬金梅，女，2002年畢業于山西師范大學數學教育專業，現任職于山西省大同市同煤一中，中學一級教師。從參加工作十多年來，始終奮戰在教學前線，所帶的班級成績始終名列前茅，在教學之余，她還注重自身素質的提高，結合自己的教學實踐，進行了大膽的教學改革，在山西省教育學會、和《高中數理化》發表多篇教學論文。

一、問題的提出

二十一世紀是信息化的世界，信息化是當今世界經濟和社會發展的大趨勢，以網絡技術和多媒體技術為核心的信息技術已成為拓展人類能力的創造性工具。為了適應信息化的發展趨勢，我國已經確定在中小學中普及信息技術教育，同時要加強信息技術與其他課程的整合。

（一）國外研究現狀

在信息技術與課程整合的研究與應用上，國外已經開始從整體上重構和設計基于信息技術環境的課堂教學過程，并在利用信息技術提高教師的教學效率及促進學生探究學習等方面積累了豐富的經驗，基本上能將信息技術自主、流暢地滲透到學科教學整個過程中。美國的《數學課程標準》認為信息技術是數學教學中的基本要素，它影響所教的數學并能提高學生的學習。在數學教學的過程中，技術（計算器與計算機）應該廣泛合理地使用，以達到增強學生數學學習的目的。在教師的指導下，每一個學生在數學課堂里都可以使用技術來增強他的數學學習。技術是教數學、學數學與做數學的必要工具。技術能使數學思想形象化，有助于組織與分析數據，有效而又精確地進行計算。其他各國在學科教學中都不同程度地運用計算器和計算機。

（二）國內研究現狀

新課程標準中明確提出：現代信息技術的廣泛應用正在對數學課程內容、數學教學、數學學習等方面產生深刻的影響。高中數學課程應提倡實現信息技術與課程內容的有機整合（如，把算法融入到數學課程的各個相關部分），整合的基本原則是有利于學生認識數學的本質。高中數學課程應提倡利用信息技術來呈現以往教學中難以呈現的課程內容，盡可能使用科學型計算器、各種數學教育技術平臺，加強數學教學與信息技術的結合，鼓勵學生運用計算機、計算器等進行探索和發現。但是，信息技術給教學方式帶來什么樣的變革？信息技術是否會影響學生實際的學習能力？技術該在什么時候用，用到什么程度（這也就是信息技術使用時的必要性和平衡性問題）？在高中課程整合中，高中數學課程與信息技術如何整合？這些問題還有待我們教育工作者去探索。

（三）發展趨勢

數學課程與信息技術整合，信息技術以它強大的功能實現著數學教學模式的變革，使得數學教學從單一的黑板靜態模式到動態演示模式，從教師講、學生聽到“師生互動式”教學，從“學數學”轉向“做數學”。信息技術給數學教學帶來的絕不僅僅是手段的先進、效率的提高，它改變了教與學的方式，實現了學生的主體地位的確定與主體作用的真正發揮；它拓展的不僅僅是學習的空間，更打開了學習思維的閘門，它為學生提供的不僅僅是接觸電腦網絡的機會，更使學生在21世紀激烈競爭的今天，掌握了一種學習的工具，增強了學習的能力。

二、理論依據

當前，數學教育改革的核心是變革學生的數學學習方式，變被動接受的學習為主動參與的學習，使學生有機會在一種真實的、體現數學的發明與證明過程的環境中接受挑戰性的學習任務，進行實驗、研究和發現。數學課程教學中信息技術的應用的最終目標正是要實現數學學習由被動式轉變為主動式。在這樣的目標下，我們需要重新認識數學教學過程所涉及的各種因素（教師、學生、教材、教學媒體）的地位和相互關系。學生應當是數學學習的主體，是數學意義的主動建構者；教師是教學情境的設計者、教學活動的組織者、學生數學活動的指導者和數學思維的促進者；教材等學習資源不僅是教師教學的內容，而且也是學生建構數學意義的對象；以信息技術為代表的教學媒體是師生用來創設教學情境、組織學習材料，幫助數學思維、進行合作交流的認知工具。

三、本課題研究的目標和現實意義

（一）研究目標

1、研究新課標下高中數學教師在信息技術應用方面存在的問題及其解決對策。

2、研究新課標下高中數學在信息技術應用過程中軟硬件設備存在的問題及其解決對策。

3、研究新課標下高中數學在信息技術應用過程中學生方面存在的問題及其解決對策。

4、如何科學對待數學教學中現代信息技術與傳統的教學的關系。

5、通過本課題研究，探索出一條基于信息技術環境下自主學習的開放式教學模式；真正形成一個以學生為主體，讓學生自我挖掘潛能，自我培養能力的教學模式。

6、通過本課題研究，探索出一個如何利用信息技術環境進行高中數學教學，使高中數學課程中一些受條件限制不能演示的數學演示實驗和不能直觀觀察的軌跡問題等直觀化，從而不斷激發學生對數學課的學習興趣，提高學生數學成績。

7、通過本課題研究，探索出一個在信息技術環境下進行自主學習的有效途徑和方法，為今后全面推廣網絡教學奠定基礎

（二）課題實驗研究的現實意義

1、通過有效的整合建構出一種理想的教學模式，這種模式可以支持真實的情境創設、不受時空限制的資源共享、快速靈活的信息獲取、豐富多樣的交互方式、打破地區界限的協作交流、以及有利于培養學習者創造性的自主發現和自主探索，從而實現一種理想的學習環境和全新的、能充分體現學生主體作用的學習方式，達到培養大批適應21世紀的高素質的人才（即創新人才）的目的。

2、通過本課題的研究，可以帶動學校中青年教師增強信息技術在學科教學中的應用意識，為中青年教師營造一個良好的學術研究的氛圍。

3、通過本課題研究，可以從教學內容、教學方式、學生學習方式等方面對數學課程產生深刻的影響。信息技術既能以最有效的方式傳遞數學教學過程中的各種信息，又能強化教師、學生之間的互動。

4、通過本課題的實驗，將為數學課堂教學提供一套方法和模式，可以更新教師的教育觀念，優化課堂教學，提高教學質量，培養學生的創新精神和學習的興趣。

5、通過信息技術環境下的自主學習，學生分析問題，解決問題的能力和創新意識有明顯的提高。

6、通過本課題的研究，能更有效利用現代信息技術實現對教學信息最有效的組織和管理。

7、學生在信息技術環境下的自主學習的興趣和技能水平有較大的提高。

8、構建了一個可以借鑒的新課標下高中數學課堂中如何信息技術的教學模式，并逐步形成自己的校本特色

四、研究的基本內容、研究重點和難點

（一）研究基本內容

1、新課標下高中數學課程與信息技術整合的理論與實驗研究，它包括以下幾個方面：①探索新課標下高中數學課程與信息技術整合的理論，②探索新課標下高中數學課程與信息技術整合的目標，③探索新課標下高中數學課程與信息技術整合的方法，④探索新課標下高中數學課程與信息技術整合的教學模式，⑤探索新課標下高中數學課程與信息技術整合的評價模式。

2、課程整合實踐中提高教師整合能力和綜合素質的研究，它包括以下幾個方面：①信息技術與學科整合的實踐對教師的基本要求，②提高教師整合能力的途徑和方法，③教師信息技術與學科整合能力的評價。

3、利用資源庫開展學生自主學習的研究，如何為學生構建一個自主學習的環境，使學生通過這些資源自主地掌握所學內容，幫助學生提高自主學習的能力。

4、在信息技術與高中數學教學整合過程當中如何使用素材庫和積件庫。

5、充實和完善教學資源庫，它包括：①通過整合實踐積累教學資源并充實資源庫，②整合資源，構建新課標下高中數學課程與信息技術整合的網絡教學平臺以及數學教學專題網站。

（二）研究重點和難點

研究重點：圍繞“教材與信息技術整合教學模式”的創建這一中心來整合，在進行課程整合的教學設計工作中，密切注意教學系統四個要素（教師、學生、教材、教學媒體）的地位與作用：通過整合，能否使各個要素的地位與作用和傳統教學過程相比發生某些改變？改變的程度有多大？哪些要素將會改變？哪些還沒有？原因在哪里？緊緊圍繞這些問題進行分析，并做出相應的調整，使得通過最終教學設計所建構的教學模式能較好地體現新型教學結構的要求。

研究難點：信息技術應用和傳統教學手段如何有效結合，信息技術在數學課堂教育中應用的尺度以及在信息技術支持下如何更好地構建多元聯系的、靈活可變的、蘊含重要數學內容、過程和結果的、有交互性的學習環境，為學生提供豐富的數學活動源泉，讓學生充分利用信息技術來自主探索，同時也為數學學習共同體中成員間的協作和交流提供空間。

五、研究方法和實施步驟

（一）研究方法

1、行動研究法：本課題研究主要采用行動研究法進行研究.主要是教師根據學科教學特點，結合教材內容，有意識地向學生提出教學中的重點和難點，要求學生在信息技術環境下，自我完成學習任務，為了使學生在信息技術環境下的高中數學教學內容有一個明確的搜索的目標，教師必須做好\"導航\"員作用，為學生提供信息技術環境下自主學習搜索目錄，使學生在學習過程中，根據教師的導航，自我搜索，自主學習，全面提高學生自主學習興趣和能力在實施的過程中，實行以網絡教學與課堂教學相結合為主體，以多媒體示范課，公開課等教學活動為配合，把學生引入到全新的現代教育技術環境之中，形成一個教學模式開放化，教學手段現代化，學習環境優越化的教學模式。通過請專家和立足于本校的培訓，對教師實施四個層面的培訓：現代信息環境下先進的教育理論培訓；信息技術能力培訓；教學設計方法培訓；信息技術與課程整合模式培訓。我們采取把技術、教材、教法、學法結合起來，把理論學習與教學案例研究結合起來，采用技術人員、教師、教學研究人員互教互學，研究互動的方式，進行綜合培訓。采用教材培訓與技術培訓相結合，集中培訓與分散培訓相結合，教學案例研討和培訓相結合，師師互動交流的形式，提高培訓效果。將課題組教師分組，明確每位教師在課題研究中的定位和各自的研究任務，做到分工明確。每兩周課題組教師都用一個固定時間進行交流，對各自實驗的方法和實驗中遇到的問題進行討論、反思，以利于改進實驗方法。根據研究步驟在一定時候進行課題階段小結，展示階段研究成果，并明確下一階段的研究實驗該如何進行。最后階段時對研究實驗的各種成果進行匯總，請專家給與指正，形成最終成果。

2、文獻法：關注國內外信息技術發展嶄新成果與發展動態，學習新世紀我國基礎教育改革的趨勢，研究信息技術與課程整合的最佳方法，閱讀相關著作、論文、期刊，進行歸納整理、分析、反思。

3、定量和定性研究：通過課堂教學實例，分析信息技術應用的模式、方法既注意點等。

4、調查法、訪談法：通過調查訪談等辦法了解教師及學生對信息技術應用的認識。

（二）實施步驟

本課題計劃在3年時間內完成，具體實踐安排如下：

1、準備階段（2011年9月-2012年1月）

本階段的主要任務是：（1）課題調研，制訂總體實施方案；（2）落實課題任務；（3）組織開題；（4）組織課題研究專題考察；（5）組織課題培訓.

2、實施階段（2012年2月-2014年5月）

本階段的主要任務是：（1）選擇好實驗樣本（網絡教學與課堂教學相結合實驗班）；（2）組織和實施好高中數學網絡教學與課堂教學相結合工作；（3）開展多媒體公開課、示范課等觀摩教學活動；（4）做好實驗過程中過程性資料搜集，整理工作；（5）組織召開兩次課題實驗階段性工作會，總結經驗，分析問題， 調整方案，確保課題順利實踐.

3、總結階段（2014年6月-9月）本階段的工作主要有：

（1）進行實驗課題的總結工作；（2）撰寫課題論文；（3）著手實驗課題結題工作，申請結題。

六、研究課題已具備的工作基礎和條件

（一）課題組成員水平。

（二）硬件支持

（三）統籌規劃，做好課題研究啟動的準備

為保證實驗研究正常順利開展，在2012年開始，學校就為課題實驗研究的啟動做了大量的準備工作。主要有：

1、加強輿論宣傳，積極營造氛圍，形成全校共識，課題實驗研究工作不僅僅是實驗小組的事，而是學校整個教育教學工作的大事，沒有全校各個部門和全體教師的的支持，課題實驗研究工作是難以推進的。精心選派立志改革，有豐富教學經驗和較強教學組織能力的老師擔任實驗班的教學工作。轉變教育教學觀念為先導，做好實驗教師思想發動工作。所有這一切，讓我們實驗教師感到了壓力，有一種不做不行的感覺，為9月份學校的課題實驗研究正式啟動和順利開展創設了良好的氛圍。

2、迅速成立課題實驗小組。搞課題實驗研究要人、要錢、要條件，沒有領導保證，將一事無成。本次課題實驗研究是由領導課題實驗研究工作，我校在此基礎上，按照課題實驗研究的特點，結合我校的師資、教學設備、學生等的實際情況迅速成立了以數學教研組長為負責人的課題實驗小組，負責對本課題實驗研究布置和管理以及課題設計和論證。同時明確學校各部門管理職責：教務處負責課題組的具體管理、實施，制定各種管理措施；電教組負責課題相關的信息及技術指導；總務處負責后勤保障。

3、學校領導高度重視為實驗的成功提供了根本保證。從實驗課題的申報、實驗領導小組的組建、實驗工作的開展等方面，學校領導層層把關。校長十分重視本次課題實驗研究工作，并作出指示“要把這項課題實驗研究作為全校數學教改的突破口去抓”的要求。

4、編制學校課題實驗研究的工作方案。在課題組成員的共同商討下，制定了《新課程標準下高中數學教學中信息技術的應用模式的研究課題研究方案》。該方案對學校課題實驗研究的目標、內容和實施方法、流程作了統一規劃。9月份開學后課題組成員又對此方案進行討論，通過討論，一方面讓教師了解實驗研究，對實驗研究有更多的感性認識，另一方面對教師也是一個進一步發動和統一思想的過程。

七、研究成果

1.形成了較為高效的教師培訓模式：一是我們對教師實施四個層面的培訓：現代信息環境下先進的教育理論培訓；信息技術能力培訓；教學設計方法培訓；信息技術與課程整合模式培訓。我們采取了把技術、教材、教法、學法結合起來，把理論學習與教學案例研究結合起來，采用技術人員、教師、教學研究人員互教互學，研究互動的方式，進行綜合培訓。采用教材培訓與技術培訓相結合，集中培訓與分散培訓相結合，教學案例研討和培訓相結合，師師互動交流的形式，提高培訓效果。二是開展觀摩信息技術與數學課堂教學整合的研究課或課堂實錄的實踐活動。在這些活動的開展中，分析他人整合成功的經驗，發現他人在整合中的不足或值得思考的地方，深入探討信息技術融入數學課堂教學的時機、環節以及教師的作用。2.對數學教學內容、教學方法和信息技術進行有效整合與優化，構建了信息環境下的的課堂教學模式

通過大量實踐研究，我們提出以下三種有效的課程整合模式：

（1）. “演示—講授”模式

該模式本質上說還是屬于傳統模式， 其教學結構沒有發生太大的變化， 只是在教師講解的過程中， 利用計算機的屏幕展示優勢來突出教學重點、化解教學難點， 信息技術只是輔助教學的工具。該模式主要用于數學中概念、原理的學習。

活動程序： 演示講解—理解記憶—練習鞏固—檢查反饋。

這種模式在整合的初級階段被廣泛地采用，主要是教師結合教學內容，利用信息技術的優勢，創造良好的教學情境，通過圖、文、聲、動畫的演示，化靜為動，化難為易，化抽象為形象，以多媒體的形式解決教學難點，使知識的再發現過程符合中學生的思維和心理特點，從而調動學生學習的積極性、主動性，提高學習效率和教學質量。

（2）. “發現—探究”模式

該模式突出學生的主體地位， 注重學生發現問題、解決問題能力及科學探究精神和創造性思維的培養， 教師只是學習情境的創建者， 學習活動的組織者、“隱”導者， 經常用在一些數學思維價值較高的課例上。信息技術是幫助學生探究、發現規律的認知工具和情感激勵工具。這時， 課堂教學由教師的一言堂變為學生活動的場所， 整個課堂教學結構發生了變化。

活動程序： 創設情境、提出問題—教師“隱”導、學生操作—自主探索、發現規律—歸納規律—反思驗證—教師總結。該模式最明顯的一個特點就是：學生可以利用自己所掌握的信息技術，在數字化學習環境中進行數學實驗，親身體驗知識再發現的過程。數學軟件“幾何畫板”和“Z+Z教育平臺”的深人開發和廣泛使用，使這種課型越來越受到教師和學生的歡迎。

（3）. “合作—研究”模式

該模式主要是針對數學知識的綜合應用問題， 是基于Internet 的學習模式。它是一種多學科、多緯度的綜合性教學模式，將知識、計算、規律的學習與解決實際問題等目標綜合在一起。應用這種模式的教學一般不能在一節課中完成，根據項目的難易程度確定所需的時間。該模式就是為實現使學生將所學到的數學知識應用于解決生活問題， 從而培養其聯系實際、解決問題能力的目標而設計的。數學新教材改變了舊教材那種不注重把數學知識和生活問題聯系起來的弊端，

活動程序： 提出問題—分析問題、明確方向—小組分工、查找信息—組間討論、計算數據—組際交流、解決問題—成果匯報、討論評價—反思。這種模式隨著是以資源為中心的信息技術與學科教學整合的教學模式。它體現教師日益重視學生對所學知識的意義建構，教學設計從以知識為中心轉變為以資源為中心、以學為中心。教師運用網絡課件和專題網站等資源進行情境創設和提供信息資源，充分利用網絡豐富資源的優勢和網絡的交互特性，進行以任務驅動的研究性學習和合作學習。信息技術為學生提供信息資源和數字化學習環境，成為學生學習的協作工具和研發探究工具。教師通過網絡為學生提供與教學內容相關的資源，利用任務驅動的教學方法，讓學生利用資源自主探究并解決問題。這樣既集中利用了網絡所提供的學習環境的資源優勢，又有效規避了學生在網絡資源的海洋里胡沖亂撞，避免課堂失控和低效，提高了學習效率。因此，網絡型課例特別適合進行專題學習和專題復習以及針對不同層次的學生進行分層教學。

七、產生的效果與影響

1.在信息技術為學生提供的交互性學習環境中，實驗、探究、發現、數學應用交流成為必要的學習方式。網絡探究、專題網站學習，交互型課件等使學生的學習方式發生變革性突破。

我們在實驗過程中，特別倡導信息技術下學生的自主探究與發現性學習，為此我們通過適當的操作、實驗、交流、歸納、概括等活動，在教材中展示數學的“再創造”過程，使自主探索、實踐操作、交流互動等學習方式得到具體體現。我們欣喜地發現，學生能夠主支參與、協作交流學習的多了；能夠善于質疑、析疑、解疑的方法 多了；學習效率、課外學習、實踐能力明顯加強了。實驗后期，我們對實驗班和對比班在觀察理解、探索研究、合作交流、主動發現等方面進得了綜合評價，概括統計數字顯示，實驗班學生的綜合素質有明顯優于對比班，這說明信息技術已成為學生學習數學的有力具，最終達到了改善學習學習數學的目的。信息技術與數學課程的整合，實現了學生學習方式的根本轉變，從而全面提高了學生學習數學課的積極性，改善了學生的學習態度，加強了學生的注意力，培養了良好的學習數學的習慣。

2.教師角色發生變化。

以科研促提高，教師對課程改革的理解和參與不斷深入，他們從課堂單一的傳授者，逐步向學習活動的組織者、引導者和合作者轉換，教和學開始向和諧統一的方向發展。教師不再只是習題的“研究者”和考試的“指導者”，而是擁有先進教育理念、懂得現代教育技術、善于學習、善于合作的探究者。教師人人有自己的研究小課題，人人寫教學論文，有十多人次的論文在刊物上公開發表或獲獎，教師制作多媒體課件的水平明顯提高，利用網絡資源充實課堂，進行探究性學習的方式為全體師生所接受、所運用。

3.提高了教師的信息素養、教學水平和研究能力

教師現代教學理念能夠較好地通過教學體現出來。能夠確定正確的教學目標，并科學地將信息技術整合到教與學的過程中，使課堂教學資源豐富、學習活動有效、小組交流深入，教學效果良好；教師基本信息技術操作熟練，計算機軟硬件使用與維護知識以及網絡的應用知識在教學中得到充分地展示，信息技術成為教師教學的有力工具，成為教師有效指導學生學習的工具。教師教學時配合授課內容與教學策略所需，將信息技術與教學自然和諧地融合起來。

4.改變了教學結構

（1）.改變了教學結構：教師有意識地將信息技術應用到數學教學過程中，使各種教學資源、各個教學要素和教學環節，經過整合、相互融合，在整體優化的基礎上產生聚集效應，從而促進傳統教學方式的根本變革，促進以教師為中心的教學結構與教學模式的變革，從而達到培養學生創新精神與實踐能力的目標。

（2）.有效幫助學習掌握數字化學習的技能。特別是在學習方式上，能讓學生轉變單純的接受式學習方式，學會自主、探究式的學習。（3）.隨著典型課例的不斷推出和研究課次數的增多，在爭論中對課型缺點的逐漸改正，操作軟件的日新月異，操作設計的不斷完善，教學模式和軟硬件技術的日益提高，教師反對和非議的人數逐漸減少，許多教師尤其是青年教師以及老中青的小組合已開始了滿懷熱情的嘗試。在課題研究過程中，由于面臨新任務、新要求，促使老師們認真學習、努力鉆研、注重創新，水平提高很快。時至今日，有自己的教育教學思想并能在具體工作中予以體現，有嫻熟的現代教育技術、獨特教育風格，富有創新意識的骨干教師隊伍已經形成。

（4）.提高課堂效率：努力激發學生學習興趣、使之易于接受學習內容，訓練學生的創新思維，以提高課堂效率，發揮了信息技術在課堂教學中的真正作用。