信息技術(shù)助力高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)初探

摘要：研究性學(xué)習(xí)能夠?qū)鹘y(tǒng)的講授式教學(xué)形成有益的補(bǔ)充，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性發(fā)揮而言，也能提供一個(gè)重要的空間.將信息技術(shù)與學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)結(jié)合在一起，關(guān)鍵在于抓住信息技術(shù)與研究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征.在利用信息技術(shù)進(jìn)行函數(shù)圖像相關(guān)的研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中，由于有了信息技術(shù)的支撐，學(xué)生得到的是一個(gè)動(dòng)態(tài)的表象，形成的是一個(gè)連續(xù)的認(rèn)識(shí)，這樣學(xué)生就不僅能夠更準(zhǔn)確的把握函數(shù)圖像的特點(diǎn)，也能切實(shí)認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)在輔助自己數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中所起的不可替代的作用.

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);高中數(shù)學(xué);研究性學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2021）30-0012-02

研究性學(xué)習(xí)是課程改革中提出來(lái)的重要教學(xué)方式，同時(shí)也是學(xué)生的學(xué)習(xí)方式.所謂研究性學(xué)習(xí)，是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下，從學(xué)習(xí)生活和社會(huì)生活中選擇和確定研究專題，主動(dòng)地獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問(wèn)題的活動(dòng).從已有的實(shí)踐來(lái)看，研究性學(xué)習(xí)確實(shí)能夠?qū)鹘y(tǒng)的講授式教學(xué)形成有益的補(bǔ)充，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性發(fā)揮而言，也能提供一個(gè)重要的空間.考慮到信息技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)在顯著的改變?nèi)藗兊纳睢⒐ぷ鳌W(xué)習(xí)方式，那么對(duì)于研究性學(xué)習(xí)而言，信息技術(shù)能夠提供什么樣的助力作用呢？這個(gè)問(wèn)題非常值得思考.可以肯定的一點(diǎn)是，信息技術(shù)助力研究性學(xué)習(xí)，肯定不是將兩者進(jìn)行簡(jiǎn)單的結(jié)合，因?yàn)樵谡n堂教學(xué)中的信息技術(shù)運(yùn)用中，如何整合現(xiàn)代信息技術(shù)與高中數(shù)學(xué)教學(xué)，已成為高中數(shù)學(xué)教學(xué)面臨的又一難題.相對(duì)于學(xué)生的主動(dòng)探究性較強(qiáng)的研究性學(xué)習(xí)而言，信息技術(shù)的運(yùn)用，應(yīng)當(dāng)說(shuō)挑戰(zhàn)性更大，信息技術(shù)要想真正發(fā)揮助力的作用，需要給予更多的研究.

一、信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)中的重要作用將信息技術(shù)與學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)結(jié)合在一起，關(guān)鍵在于抓住信息技術(shù)與研究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征.從課程改革的角度看，將研究性學(xué)習(xí)納入必修課，是我國(guó)普通高中課程改革的重大突破.對(duì)于研究性學(xué)習(xí)，如何把握其精神實(shí)質(zhì)和內(nèi)涵，如何體現(xiàn)研究性學(xué)習(xí)的開(kāi)放性、探究性、實(shí)踐性的特點(diǎn)，如何具體組織實(shí)施研究性學(xué)習(xí)，如何體現(xiàn)教師的指導(dǎo)作用等，都應(yīng)當(dāng)成為高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問(wèn)題.從信息技術(shù)作用發(fā)揮的角度來(lái)看，只有將信息技術(shù)真正成為學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)知識(shí)的工具，從而發(fā)揮“輔助”作用，那么才能實(shí)現(xiàn)真正的“助力”.

例如，在《函數(shù)的圖像》這一知識(shí)的學(xué)習(xí)中，筆者注意到，傳統(tǒng)的描點(diǎn)法作圖并不容易讓學(xué)生直接生成函數(shù)圖像形成的連續(xù)表象，這客觀上也就影響了學(xué)生對(duì)函數(shù)圖像乃至于函數(shù)性質(zhì)的理解.信息技術(shù)具有傳統(tǒng)教學(xué)手段所具備的作用，讓學(xué)生體驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)軟件便捷迅速的繪制函數(shù)圖像的過(guò)程，這不僅可以將描點(diǎn)法的思路蘊(yùn)含其中，還可以在體驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)給高中數(shù)學(xué)教學(xué)帶來(lái)的便捷之處，從而更好的體會(huì)信息技術(shù)與高中數(shù)學(xué)學(xué)科的有效融合.于是這個(gè)教學(xué)內(nèi)容就可以設(shè)計(jì)一個(gè)研究性學(xué)習(xí).

概括的說(shuō)，無(wú)論是利用Excel軟件，還是利用《幾何畫(huà)板》，再讓學(xué)生體驗(yàn)“用計(jì)算機(jī)繪制函數(shù)圖像”為主題的研究性學(xué)習(xí)時(shí)，作用主要有這樣兩點(diǎn)：第一，可以將學(xué)生大腦中的靜態(tài)表象變成動(dòng)態(tài)表象.傳統(tǒng)描點(diǎn)法的重點(diǎn)是尋找點(diǎn)，所謂用平滑的曲線連接這些點(diǎn)在學(xué)生的思維當(dāng)中反而不是重點(diǎn).這對(duì)于高中階段的復(fù)雜函數(shù)學(xué)習(xí)而言，顯然是一個(gè)不夠扎實(shí)的基礎(chǔ)，而利用信息技術(shù)手段讓學(xué)生形成動(dòng)態(tài)表象，學(xué)生對(duì)函數(shù)圖像的認(rèn)識(shí)會(huì)顯著不同;第二，可以更好的培養(yǎng)學(xué)生的想象能力.高中階段的函數(shù)通常都比較復(fù)雜，學(xué)生往往難以直接根據(jù)函數(shù)的解析式判斷出函數(shù)的圖像形狀.如果有了通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件繪制函數(shù)圖像的經(jīng)驗(yàn)，可以很好的培養(yǎng)學(xué)生的想象能力.總體而言，信息技術(shù)支撐下的研究性學(xué)習(xí)適合高中學(xué)生身心發(fā)展的新型高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式，它培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

二、信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)中的作用例析認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)對(duì)高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)的助力作用，其后就需要教師在具體的教學(xué)過(guò)程中，指導(dǎo)學(xué)生建立有信息技術(shù)助力的研究性學(xué)習(xí).而教師在這樣的教學(xué)研究過(guò)程中，也能夠獲得更多的教學(xué)智慧.

同樣以“用計(jì)算機(jī)繪制函數(shù)圖像”為主題的研究性學(xué)習(xí)為例，筆者在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的時(shí)候，用的是《幾何畫(huà)板》這一軟件，考慮到學(xué)生對(duì)這一軟件的運(yùn)用并不是很熟悉，所以早在學(xué)生的假期期間，就以微課結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的形式，讓學(xué)生初步了解了幾何畫(huà)板的功能，并且進(jìn)行了簡(jiǎn)單的案例分析，這樣學(xué)生就對(duì)幾何花板有了比較直接的感知.

到了研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，筆者讓學(xué)生繪制的是y=kx（k的值不為0）這一函數(shù)的圖像.既然是研究性學(xué)習(xí)，就要讓學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程有一個(gè)研究的意味.為了體現(xiàn)這一點(diǎn)，尤其是考慮到高中學(xué)生對(duì)y=kx的圖像相對(duì)比較熟悉，因此本研究性學(xué)習(xí)的重點(diǎn)不在于讓學(xué)生認(rèn)識(shí)單一的y=kx的圖像，而是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到隨著k值的變化，y=kx的圖像會(huì)有什么樣的變化.

于是學(xué)生就有了明確的目標(biāo)，開(kāi)始了研究性學(xué)習(xí)，他們利用幾何畫(huà)板中的“構(gòu)造/平行線”和“構(gòu)造/線段”，首先生成了一個(gè)在平面直角坐標(biāo)系的x軸上的線段AB，然后將A點(diǎn)固定于y軸，將B點(diǎn)確定為動(dòng)點(diǎn)，選中B點(diǎn)之后，再借助于“度量/橫坐標(biāo)”這一命令，就可以讓坐標(biāo)上B點(diǎn)的橫坐標(biāo)x，變成一個(gè)與參數(shù)k相關(guān)的值.其后，再執(zhí)行“圖表”中的“新建函數(shù)”命令，在對(duì)話框當(dāng)中輸入“x*x”，最后執(zhí)行“繪制新函數(shù)”命令，就可以生成函數(shù)的圖像（如圖1）.

圖1盡管對(duì)于許多學(xué)生而言，這個(gè)函數(shù)圖像的形狀在預(yù)料當(dāng)中，但是通過(guò)自己動(dòng)手，讓軟件自動(dòng)生成這一函數(shù)的圖像，學(xué)生仍然會(huì)有很強(qiáng)烈的成就感.在成就動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)之下，可以引導(dǎo)學(xué)生將研究性學(xué)習(xí)進(jìn)一步推向深入，問(wèn)題也很簡(jiǎn)單：如果改變k值，那函數(shù)的圖像會(huì)有什么樣的變化？此時(shí)，幾何畫(huà)板就體現(xiàn)出它的優(yōu)越性：k值的變化，可以通過(guò)移動(dòng)B點(diǎn)的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，于是可以很形象的在窗口當(dāng)中，看到k值變化后的一系列圖像.這個(gè)時(shí)候?qū)W生的研究可以進(jìn)一步深入，比如學(xué)生會(huì)研究圖像的變化與B點(diǎn)位置變化的關(guān)系，進(jìn)而判斷函數(shù)圖像開(kāi)口的大小與k值大小的關(guān)系，這樣一種對(duì)應(yīng)關(guān)系的建立，使得研究性學(xué)習(xí)過(guò)程達(dá)到一個(gè)高潮.

在這樣一個(gè)研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生一方面要?jiǎng)邮郑硪环矫嬉獎(jiǎng)幽X.動(dòng)手完成的是應(yīng)用軟件的一系列操作，動(dòng)腦面向的是函數(shù)圖像生成的預(yù)期，以及函數(shù)圖像變化的規(guī)律.如同上面所指出的那樣，由于有了信息技術(shù)的支撐，學(xué)生得到的是一個(gè)動(dòng)態(tài)的表象，形成的是一個(gè)連續(xù)的認(rèn)識(shí)，這樣學(xué)生就不僅能夠更準(zhǔn)確的把握函數(shù)圖像的特點(diǎn)，也能切實(shí)認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)在輔助自己數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中所起的不可替代的作用.

三、信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)中的作用機(jī)制作為研究性學(xué)習(xí)，學(xué)生要體驗(yàn)的是研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程，而教師在研究學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)，還必須把握信息技術(shù)在學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)中所起的作用的機(jī)制.只有把握了這個(gè)機(jī)制，才能更好的設(shè)計(jì)出研究性學(xué)習(xí)過(guò)程，從而讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更具研究性.

根據(jù)筆者的分析，信息技術(shù)在高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)中的作用機(jī)制，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是信息技術(shù)所帶來(lái)的直觀感知，可以培養(yǎng)學(xué)生的幾何直觀.幾何直觀是數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要因素，幾何直觀的形成與學(xué)生的直覺(jué)有著密切的聯(lián)系，從認(rèn)知心理的角度來(lái)看，幾何直觀更接近于直覺(jué)思維，而直覺(jué)思維是形象思維與抽象思維之上的一種思維方式，其是學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重要思維方式，信息技術(shù)所帶來(lái)的直觀感知，可以提升學(xué)生的直覺(jué)思維水平，從而讓幾何直觀（包括數(shù)形結(jié)合）水平更高;二是信息技術(shù)可以放大高中學(xué)生追求原理的心理效應(yīng).大量的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明，高中學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，有追求原理的心理傾向，這與數(shù)學(xué)學(xué)科注重推理是有關(guān)系的.在借助于信息技術(shù)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，應(yīng)用軟件命令的使用，為什么能夠生成相關(guān)的圖像？很多學(xué)生對(duì)此都非常感興趣，教師對(duì)此進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕忉專寣W(xué)生認(rèn)識(shí)到應(yīng)用軟件編寫(xiě)的時(shí)候，每一行代碼之間必然存在著嚴(yán)密的邏輯關(guān)系，對(duì)于高中學(xué)生而言，無(wú)異于種下一顆研究的種子，這也算是研究性學(xué)習(xí)反哺學(xué)生研究心理的一種表現(xiàn).

總之，在高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)中充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)是一個(gè)值得進(jìn)行探討的重要課題，這不僅能夠拓寬研究性學(xué)習(xí)的渠道，豐富教學(xué)方式和手段，而且能夠讓信息技術(shù)與數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)之間，形成更為顯著的相互促進(jìn)的關(guān)系.

參考文獻(xiàn)：

[1]翟龍山.現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)教學(xué)策略初探[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2014（22）：137.

[2]駱魁敏.現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)教學(xué)策略初探[J].電化教育研究，2003（1）：76-80.

[3]張建英.關(guān)于高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)的初探[J].課程教育研究，2017（18）：54.

[4]郭彥芳.現(xiàn)代信息技術(shù)背景下高中數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)策略[J].現(xiàn)代教育科學(xué)：中學(xué)教師，2013（9）：51.

[責(zé)任編輯：李璟]

作者簡(jiǎn)介：華國(guó)寶（1980.3-），男，河南省開(kāi)封人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中數(shù)學(xué)教學(xué)研究.