信息技术在小学数学教学中的应用研究.docx
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信息技术在小学数学教学中的应用研究
《信息技术在小学数学教学中的应用研究》
课题研究阶段性成果
洪湖市双语实验学校课题组
[内容提示：
一、问题的提出（课题背景，目的意义，研究价值及评价等）；二、国内外对本课题及相关领域的研究现状综述；三、研究目标、内容、方法，主要过程、活动简述；四、成果及成果分析（主要观点、结论，核心概念界定；创新点；研究方法特色、成效；成果归因分析）；五、成果转化情况及应用前景（在本校、本学科及一定市域内的转化推广情况、效果，包括被政府、部门、企业和其他单位采用，也包括被转载、引用等情况）；六、研究中存在的问题及今后的研究设想。
]
一、课题研究的背景、目的和意义
1、近年来，随着信息技术的蓬勃发展，各国政府投入了相当大的精力。
美国政府历来重视信息技术教育和信息技术在教学中的应用。
我国政府也提出了教育信息化的目标。
从网上资料和《中国电化教育》等杂志上了解到，目前这方面的研究主要有：
信息技术与小学数学课程的整合；网络环境下的小学数学概念教学等，呈现在“课堂”的层面上，而缺乏对整个教学流程全面的研究（交互式备课、课堂教学、教学反思与评价、数学活动等）。
鉴于此，我校“十一五”课题选题是为了更好地发挥我校优势，集中力量对信息技术在小学数学教学中作全面深层次突破，为信息技术在基础教育中的全面推进积累经验。
2、二十一世纪的人类社会，已昂首迈入网络化和信息化时代。
它是人才竞争的时代，是追求高效率优化创新的时代。
原教育部部长陈至立在《中国教育报》上撰文指出：
“要深刻认识现代教育技术在教育教学中的重要地位及其运用的必要性和紧迫性”，“充分认识应用现代教育技术是现代科学技术和社会发展对教育的要求，是教育改革和发展的需要”。
由此可见：
现代教育技术在学校教育教学活动中的广泛应用是一种社会发展的必然趋势。
3、《数学课程标准》指出：
“数学课程的设计与实施，应重视运用现代教育技术，大力开发并向学生提供更为丰富的学习资源，把现代教育技术作为学生学习数学问题的强有力工具，致力于改变学生的学习方式，使学生乐意并有更多的精力投入到现实探索的数学活动中去”。
可见，信息技术在小学数学教学中的应用研究，是顺应当前课程改革的一项重要举措。
4、本课题也是本校教育教学改革发展的需要。
作为一个全国现代教育技术实验学校，自“八•五”期间以来，连续三轮承担教育部电教办、省、市重点科研课题，在利用多媒体技术或网络技术等进行教育教学方面具有一定的经验和基础。
根据数学学科特点（相比其它学科较乏味、枯燥），以及多媒体计算机技术和网络技术等信息技术的三大功能（作为学习对象、教学工具、学习工具），优化组合并系统设计、处理和实施数学学科教学的各个方面，实现教学方式的全面变革，从而更好地完成数学学科教学目标，提高教学效率，对于突现办学特色，有着十分重要的意义。
二、国内外对本课题及相关领域的研究现状综述
从大量的文献资料可看出，一些发达国家和地市，利用现代信息技术在教学应用方面作了很好的研究和探索，并且具有较为成熟的实证和实践，在应用的理念、方法与模式上，可为我们提供很多借鉴。
以美国为例，通过研究发现知识，通过问题解决学习知识，突破书本与课堂。
让学生懂得利用计算机、互联网来进行学习、研究、设计与创造，是美国中小学利用现代信息技术在教学中应用研究的主导思想。
其基本模式：
围绕研究项目或学习主体，学生从广泛的信息资源，特别是网上资源，独立获取所需要的信息，然后按任务需求或学习要求，利用信息工具，特别是利用计算机分析、处理，最后通过协作、交流、讨论来完成学习。
在学习过程中，信息技术是创设学习环境、帮助学生有效达成目标的工具和手段。
教师是教育的设计者、教学过程的组织者，是使学习和研究向最终目标发展的引导者、咨询者，学生自始至终处于建构知识意义的主体地位。
在我国，计算机、互联网等现代信息技术在教学中的应用研究已有几年的历史，早期的研究与应用主要是建立在教学媒体的理念基础上。
近几年来，随着多媒体技术、网络通讯技术的发展和教育信息化进程的迅速推进，现代信息技术在学科教学中的应用研究有了新的发展。
首先，学生是学习的主体，计算机、网络是学习工具。
建构主义观、学习环境设计、自主学习、研究性学习、合作学习等思想观念、学习方法被积极提倡和逐渐确立。
其次，从教学媒体开发及其教学运用的研究实践，逐渐转向学习资源的设计开发及利用资源进行学习的研究上。
第三，在计算机、网络等现代信息技术的学科应用中，开始突现出工具的作用和创设建构主义学习环境的作用。
可见，国外的现代信息技术的教学应用实践，充分证明了基于网络教学改革对学生信息素质的培养，对主动性和实践性的培养，对协作精神和创新能力的培养，具有显著优势和独到功能。
所以，我们开展信息技术在小学数学教学中的应用研究，应确定在计算机多媒体和网络在学科教学这一主线。
在国内，由于各种条件影响，针对中小学学科系统地、全面深入的研究，目前还很欠缺。
为了信息技术在基础教育中的全面推进，我们有必要在学科教学中作全面深层次突破。
三、课题研究的思路
（一）课题的界定
“信息技术在小学数学教学中的应用研究”属于应用性研究课题。
“信息技术”是教育信息化过程中的核心内容，本课题中的信息技术界定为以计算机多媒体和国际互联网Internet技术为核心的信息技术。
“在教学中的应用”是指以计算机为主的课件及课程资源辅助教学。
（二）课题研究的理论根据
1、建构主义学习理论
以皮亚杰为代表的建构主义学习理论认为，知识是个体与环境交互作用的过程中逐渐建构的结果。
儿童在不断与环境的接触中建构知识和行为策略。
因此，在教育教学过程中，学生的学习活动，是在教师的帮助下有目的地获取知识的认知活动，这是一个能动建构的过程。
在这个建构获得中，一方面学生受本人兴趣、需要以及外部环境的推动表现为主动性和选择性；另一方面受本人原有知识经验、思维方式、情感品质、价值观等制约，在对信息的内部加工上，表现为独立性和创造性。
2、早在六、七十年代，在国外就已经利用电教仪器等来辅助教师的教学了。
胡巴来克（Hubalek）就提出“媒介是手段，是中介，是信息的载体，又是信息或消息。
”因此，媒介是所有在课堂中使用的辅助材料和手段。
狭义地讲，媒介是现代技术和电子的教育材料。
“充实模式的电视教学不是教学本身，然而借助它可使教学变得丰富多彩。
它充当教师的‘帮手’帮助教师的课上得更加生动活泼，更形象现实。
它能加深学生的理解，使课堂教学更臻完美。
”（贝克曼1969年版）
“对人的情感产生强烈刺激的演示和内容，特别能提高学习效果。
”（葛罗高1977年版）
综上所述，早在六七十年代的国外教育，已经是“以教师为中心的口述方式的上课转变为以媒介支持的教学方式。
”为了谋求最佳教学和学习效果，人们一直企盼的是多种媒介的综合使用。
上述的内容和观点，都是我校进行“信息技术在教学中的应用研究”课题的理论基础。
四、课题研究的目标与内容
（一）课题研究的目标
1、通过课题研究，探讨信息技术作为辅助教学的手段，在小学数学教学环节中（备课、课堂教学、教学评价与反思、教学活动等）中的应用，进一步优化数学教学结构，提高数学课的教学质量。
2、通过课题研究，使全体数学教师更新教育观念，培养教师的现代教育意识，提高数学教师利用信息技术进行教学的能力，形成充分利用信息技术进行数学教学的氛围，实现新课程背景下学生学习方式和教师教学方式的根本性变革。
3、通过课题研究，为学生自主学习数学知识创造环境，使信息技术真正成为学生认知、探索和解决问题的工具，有效地调动学生学习数学的兴趣，培养学生收集处理信息的能力，获取知识能力，分析、解决问题能力，动手操作能力，促进培养学生的创新意识。
4、通过课题研究，构建以学校校园网为信息平台和信息载体的数学学科资源，达到校内信息共享和资源共享的目的。
（二）课题研究的内容
1、充分利用多媒体计算机和网络的优势，找准与小学数学教学的结合点，进一步优化教学结构，改革教与学的方式。
2、探求多媒体课件在小学数学教学中的最佳呈现方式。
3、探索信息技术应用于数学实践活动中提高学生创新能力、实践能力的课堂教学模式。
4、探索信息技术在教学评价和反思上的应用。
5、完善、充实、拓展学校校园网中网上资料与数学课本教材相结合的电子备课资料，实现资源共享。
五、研究方法
课题研究的方法：
主要采用行动研究法、经验总结法、问卷法等。
六、课题研究的步骤
本课题研究分三个阶段进行：
（一）准备阶段
1、成立课题组，确定课题研究班级。
在课题研究开展之初，学校就成立了由电教站站长（作为本课题指导专家）、本校校长、副校长、教科室主任、教务处主任、副主任以及五名骨干教师组成的课题研究小组，校长为主要负责人，负责课题领导管理，教科室主任负责具体实施工作安排，两名骨干教师分别担任两个班的数学教学，其他相关人员协助课题研究的有关工作。
确立了三
（1）班和三
（2）班为课题研究对比班级。
2、对课题组成员进行培训。
（1）理论培训
主要有以下五种形式：
一是聘请名师、专家来校讲座；二是组织教师观看科研录象。
内容有利用信息技术进行数学教学的优秀课例、教育科研的专题讲座等，要求教师结合本人实际，按“一看、二议、三学”的步骤进行消化落实；三是课题组负责人经常向教师推荐现代教育理论刊物，并将各类教育刊物上反映教育科研发展趋势以及与课题有关的文章，印发给课题研究的教师学习；四是课题组负责人一学期三次对全体研究教师进行有关课题方面的理论讲座、技能指导，使每个参与课题研究的教师明确自己的课题研究目标、任务、方法和步骤，为课题研究教师顺利开展课题研究奠定了坚实的基础。
五是组织课题组教师外出培训学习。
（2）信息技术操作培训
课题组制定了信息技术与应用培训计划，采用集中（每学期两周时间）与分散相结合的方式，分别对教师进行分层培训：
基本操作、电子备课、网页课件制作、网络教学等培训，并定期开展课件制作比赛，使教师们熟练地掌握了信息技术与学科整合的操作技巧。
3、拟定课题研究方案，聘请专家开题论证。
课题负责人多次召开全体研究教师会，根据学校实际和数学学科特点认真研究讨论课题研究的意义、理论根据、研究内容、研究目标、研究方法、研究对象以及课题组成员分工、任务等，并及时制定好课题研究方案，然后聘请专家开题论证。
（二）实施阶段
1、根据专家意见进一步完善了课题研究方案
2、规范课题管理
（1）课题组制定了《课题研究管理方案》、《现代信息技术应用情况表》、《小学数学信息技术课堂评价表》、《学科研究目标和计划表》、《实验教师研究课记载表》、《课题研究情况分析表》等。
（2）操作过程严格把好三关：
一是把好教材目标关。
认真备好课，备课前要查阅教育网及相关资料网，力求深钻教材把握教材，了解信息，做到心中有数，任课教师完成教学设计、课件设计后，由课题组人员集体研讨，并填好《现代信息技术应用情况表》，最后定稿后才能上课。
二是把好学科教学与信息技术整合关。
任课教师课前必须根据学科特点、教学内容，有机地寻找整合的切入口与时机，找到课件在数学课堂中最佳呈现方式，明确运用课件所达到的目标。
三是把好课后的研讨关。
我们制定了《小学数学信息技术课堂评价指标》，在任课教师授课时课题组成员对照检查，并根据师生的双边活动、信息技术的运用、课堂教学整体的情况，课堂填表打分，并及时组织课题组成员评课（教学目标是否达到、信息技术的应用情况、教师教与学生学的情况等），及时填写“课题研究情况记载表”、“课题研究情况反馈表”等，及时与任课教师交换意见，便于调控与修正，使研究工作顺利进行。
（3）及时收集和整理研究资料。
在课题研究过程中，有目的、有准备、有步骤、多方面、多角度地收集资料并及时整理、分析、撰写阶段小结。
（4）定期聘请专家指导。
我校借申报课题、课题开题、课题实施、中期检查等机会，聘请市、市领导、专家来我校指导课题研究工作。
3、认真组织研讨活动。
每周二上午组织两节研讨课。
课前要求教师深钻教材、认真备课——课题组共同研讨、定稿——教师上课、听课——课后课题组共同研课——反思、总结——提升
推广。
（三）总结阶段
1、整理资料，收集成果。
2015年4月，课题进入结题阶段，课题组教师一方面继续按课题要求开展好常规研究活动，一方面将整个研究过程中的研究资料整理归档。
2、提炼总结，形成课题成果。
课题组对所有资料进行筛选，并作归因分析，编写教案集、论文集、反思集、课件集等。
3、撰写研究报告，总结推广研究成果。
4、邀请专家进行课题鉴定。
七、阶段性研究的成果与分析
（一）实现了信息技术环境下教学方式的有效变革
在应用信息技术的教学环境下，以“学”为中心的交互方式、教学方式有了得天独厚的土壤，教学方式由传统的以“教”为中心逐渐向以“学”为中心转变。
教学方法由原来的基于归纳和演绎的讲解转变为基于情境创设、主动探索、协作学习、会话商讨、意义建构等多种新型教学方法的综合运用。
通过整合，把数学学科和信息技术有机地融为一体，强调信息技术服务于具体任务，学生以一种自然的方式对待信息技术，把信息技术作为认知工具。
1、信息技术与教学内容呈现方式的变革
利用信息技术改变教学内容的呈现方式是改革数学教学的一个重要途径。
多媒体课件是利用符号、文字、声音、图像动画等多媒体描述的教学信息，它能够按照教学设计的要求引导学生通过人机交互作用展开学习过程，使学生多感官参与到学习中，激发学生的求知欲，活跃学生的思维，拓展学生的想像力，优化课堂结构，从而提高课堂教学效果。
（1）课始呈现激发兴趣
新课引入，是教学过程的一个重要环节。
巧妙使用信息技术，创设生动有趣的情境，能够使学生很快进入角色，让他们迫不及待地获取新知识的欲望，从而实现主动思考。
通过课题研究得出，主要有这样几种引用形式：
创设故事化情境；创设游戏情境；创设生活情境等。
如：
在小学数学第五册《秒的认识》教学中，教师从网上下载我国发射“神舟五号”载人飞船的动人场景，进行播放，然后让学生模仿指挥员下达发射口令，从10数到1，学生仿佛身临其境，精神振奋，既体会到时间的变化，又很自然进入到新课学习中。
（2）课中呈现突破难点
数学知识的抽象性与小学生认识规律的形象性造成了学生认识上的矛盾，特别是难点的突破、重点的处理、方式、方法问题直接影响学生掌握知识程度，而妙用信息技术，产生了事半功倍之功效。
①使定义清晰化：
在小学数学教学过程中，最令数学教师头痛的莫过于学生对于数学中出现的抽象的概念、定义不能真正理解和学会应用，而借助于信息技术就能很好地解决这一难题。
例如：
教学“同底等高的三角形的面积相等”这一定义时，若采用传统的教学方法，只能是让学生动手用尺子测量三角形的底和高的长度，而采用多媒体教学就能通过“闪烁”、“平移”等手段强调、刺激学生的注意，把两个三角形的底完全重合，两条高也完全重合，使学生在观察、思考中得出“同底等高的三角形的面积相等”这一定义，让学生借助具体事物的直观形象进行思维，从而建立清晰的数学概念和定义。
②使空间形象化：
几何图形，特别是立体几何图形的教学，要帮助学生建立空间观念。
而空间观念的形成，有赖于想象。
例如：
《圆柱体积公式的推导》，教材虽然提供了“割拼实验法“，但难以具体操作，很多学生对这一公式的推导持半信半疑的态度。
运用CAI课件，可以将一个圆柱体沿着它的高切割成16等份的扇形，再把这些扇形拼成一个近似的长方体，再切割成32等份的扇形，再拼成一个近似的长方体……随着等分份数的增加，把学生理解的难点——近似的长方体的长由曲线变成直线的过程呈现出来，从而为学生积累了丰富的感知材料，为大胆合理的想象提供了坚实的基础，有效地培养了学生的创新精神。
（3）课尾呈现促进评价
巩固和反馈知识是课堂教学的重要一环。
实践证明:
活用现代信息技术，利用网络多媒体信息量大，交互灵活而及时的特点进行教学，是巩固和反馈知识的最佳手段之一。
网络课件设计能按照教学要求安排几个层次的练习，每个层次的练习力求形式多样、新颖有趣。
如：
把练习称为“试试你的本领（A级、B级、C级）”“小小擂台赛”等，学生每经过一层次的练习，后台服务器都会及时做出评判，以图文、动画的形式给予奖励，打破了“齐步走”的局面，使不同层次的学生的能力都充分得到发展。
尤其在一些发展性练习中，学生可以通过网络，了解全班其他同学达到的练习层次和成绩情况，相互激励、促进。
同时多媒体技术可以判断学生解答情况，让学生及时纠正知识结构中出现的偏差。
2、信息技术与学生学习方式的变革
信息技术与学生学习方式的变革的主要决定因素是教育思想和理念。
在信息技术与学科教学的整合中，要始终以学生为主体，充分发挥学生的主体作用，唤起学生学习的内部动力。
信息技术能作为学生自主探究学习的重要工具，其对学生学习方式变革的促进作用主要表现在以下几个方面：
（1）应用信息技术有利于学生实现个性化学习
现代教育关注学生个体的发展，基于信息技术的课堂教学设计和教学方式，可以充分适应学生的个性差异，照顾每个学生的兴趣、爱好，为每个学生创设适合的教育方式，更好地体现教育的基础性和人文性。
例如：
教学小学数学三年级“年、月、日”这一内容具体做法是：
①提供有关时间的相关网站，让学生自由浏览，再结合不同的年历卡自主探究年、月、日的关系。
②分组汇报浏览结果，并提出想解决的问题。
学生通过自己上网浏览，观察、分析、交流，将年、月、日的基本知识较完整地总结出来。
学生自主完成了将生活积累知识化、系统化的过程，已不满足对现有知识的获取，纷纷提出了新的问题：
“为什么会有闰年、平年？
”“历法中有不合理的地方我能修改吗？
教师想设计希望日历……”学生的思维异常开放。
教师指导学生“请自己到网上查询，我们的网站上有丰富的资源在等待你们开发，而且还有精彩的音像片等着你去欣赏，它能告诉你很多闰年、平年的由来；还可以在讨论市设计你所希望的日历与全班同学共同交流欣赏”。
学生各取所需，自由自在地在网上畅游，满足了他们不同的需要，真正让不同程度的学生找到了适合自己发展的空间，焕发出个性的光彩
（2）应用信息技术有利于学生实现自主性学习
在多媒体教学中，我们依据教学内容和学生生活实际，运用媒体的优势为学生提供数字化资源，创设虚拟化场景，让学生“身临其境”地去体验，让学生将学习数学的需要变为自觉、自愿的心理渴求，充分发挥学生的主观能动性。
例如：
“小数加减法”是小学四年级的教学内容，传统的教学就是根据例题教算理，纯粹的计算使学生感到枯燥而乏味，而且学习积极性不高。
为激起学生求知的欲望，我找到了“小数加减法”在生活中经常运用的环境——“超市购物”，利用信息技术，创设生活中的超市情景。
学生在网上做“顾客”，充当收银员等，缩短了教材内容和生活经验之间的距离，学生的学习热情空前高涨，在整个教学过程中学生主动参与互动，自主性得到增强，学生解决实际问题的能力得到提高。
（3）应用信息技术有利于学生实现探究式学习
我们借助信息技术为学生提供现实的、有趣的、富有挑战性的学习内容，搭建操作平台，引导学生主动探究，在获取知识的同时体验到探究的乐趣。
例如：
在讲解四年级“植树问题的应用题”时，教师通过教学网络，虚拟网页构建了一个操作平台，让学生在借助“珠子”、“小管”等学具发现了点与间隔的关系后，解决“校门口30米路的一侧安排值日生，每间隔5米，应安排几名值日生”的实际问题。
（4）应用信息技术有利于学生实现协作式学习
在网络信息技术环境下，学生的合作学习不同于常规环境下的单一分组和固定编制的方式，而是自由开展讨论，每一位学生都可以向任何人提出问题，参与讨论的学生随时都在重组。
他们在这片广阔的天地中进行自由发言、民主交流，而教师亦参与其中，引导学生的讨论向纵深发展，保证讨论的有效性。
让学生在自主观察、讨论、概括的基础上和与他人交流协作的过程中，逐步学会思考，善于发现。
在实际教学中，我们引导学生利用网上学习资源，在沟通、亲合下结成学习伙伴，确立合作学习的主题，制定合作学习方案，积极探索，展开合作行动，完成协作的主题。
例如：
在讲解“数据的收集和整理”的统计内容时，我们先让班内同学自由组合结成协作小组，共同收集资料，然后把这些资料全放到校园网的服务器中，上课时，将资料发送到学生电脑中，资料共享，各小组同学可以对自己收集的资料进行数据整理，也可以对别人收集的资料进行研究，同学们收集的内容极为丰富，有身边的“订校服问题”、“视力情况调查”、“选择春游地点”、“动物的种类”、还有“失学儿童问题”、“环保问题”等等。
然后小组共同合作想办法整理数据，对Excel统计图表的知识进行探索，师生互相质疑，合作解决，这样培养了学生合作学习的精神。
实践证明：
信息技术促进了学生学习方式的转变，也收到了较好的课堂教学效果。
表一：
学生的学习状态：
项目
类型
对比班百分比
实验班百分比
课前预习
长期坚持
12.5
35
有预习习惯
20
32.5
很少预习
67.53
2.5
合作讨论
积极主动
40
65
点名发言，小组合作时比较被动
60
35
质疑思考
善于提问
20
42.5
师提出问题后善于独立从多角度思考问题
37.5
47.5
从不提问题
42.5
10
主动学习
收集有关资料主动学习
20
42.5
偶尔主动学习
32.5
37.5
从不出动学习
47.5
20
实验操作
敢于实验并能准确操作
17.5
35
有时不敢动手，操作不太规范
45
50
不敢动手
37.5
15
创新能力
勇于发表独特见解
7.5
32.5
有时发表独特见解
45
45
无独特见解
47.5
22.5
表二：
教学效果比较
班级
网上搜索信息
数学成绩
会
熟练
应用
合格
优秀
增幅
对比班
100%
50%
35%
100%
95%
+3.5%
实验班
100%
100%
85%
100%
100%
+0.6%
从两个班各四十名学生调查问卷的数据对比看，实验班的学生普遍认为信息技术在数学教学中的应用对培养自己的思维能力，提高数学素养，提高自学能力都有较大的帮助，促进了课内知识的学习，虽然花在数学学习上的时间有所增加，但从中体会到了学习数学的乐趣，促进了其他学科的学习，学习负担并没有加重，有的同学还不满足所学知识，要求教师讲授更多的知识。
3、信息技术与教师教学行为的变革
教师教学行为与学生学习方式是相对而言的。
教师教学行为的转变带动学生学习方式的转变，教师不再是知识的提供者、权威和智慧的源泉，而成为学生进行探索和发现的伙伴、援助者和指导者、促进者、引导者。
，信息技术则成为教师辅助学生学习的重要工具。
通过课题研究，我们认为信息技术对教师教学行为转变主要有以下几个方面：
（1）教学设计行为
①课程资源的丰富与效率的提高。
信息技术作为准备教学的重要工具，从备课查找资料，到设计、制作教学软件都应用信息技术，极大地提高我们的工作效率和质量。
②情境设计更具有个性和创意。
信息技术有助于教师创设更生动、逼真的问题情境，引导学生进入自主学习状态。
例如:
邓洁老师在教学“统计”一课时，设计了这样一个情境：
用数码相机拍摄了一组街头汽车过往情景，应用到课堂上，让学生统计出单位时间内通过的不同汽车辆数。
这样通过动画和声音启发学生的数学思维，并让他们眼见为实，取得了异想不到的效果。
（2）教学准备行为
①制作或收集多媒体课件。
这些课件是根据教师的教学设计和数学的特点由教师制作、选择、集成在计算机中，以便于在课堂教学中随时使用。
②教师的协作和共享
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