现代教育技术支持下中学数学教学改革实验研究.docx

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现代教育技术支持下中学数学教学改革实验研究

现代教育技术支持下中学数学教案改革实验研究

本文通过计算机与传统教案媒体地对比实验,探索科学地应用现代教案媒体,优化课堂教案,促进学生有效学习,提高教案质量地方法和模式,为现代教育技术支持下地中学数学教案改革提供参考依据.研究结果表明：

科学地应用数学CAI能优化教案过程,有利于培养学生创新精神和创造力,提高学生地数学素养.本文还就如何有效开展数学CAI进行了探讨.[关键词]

教育技术；数学CAI；改革一、课题研究背景、目地与依据<一）背景与目地21世纪,人类面临着文明史上地又一次大飞跃--由工业化社会进入到信息化社会,世界各国面临着更为激烈地国际竞争,实际上是经济实力地竞争,科学技术地竞争,归根到底是人才地竞争,而人才取决于教育.因此,世界各国对教育地发展及信息技术在教育中地应用都给予前所未有地关注,并采取措施试图在未来地信息社会中让教育走在前列,以便在国际竞争中立于不败之地.面对这种形势,陈至立部长强调指出：

"要深刻认识现代教育技术在教育教案中地重要地位及其应用地必要性和紧迫性,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地要求,是教育改革和发展地需要."吕福源副部长也在多次讲话中强调要把现代教育技术与各学科整合作为深化教育改革地"突破口".因此,探索如何应用现代教育技术深化教育改革,是摆在我们教育工作者面前地一项十分紧迫而又重要地课题.从我国中学数学教案现状来看,依然大多采用传统方式教案,其存在地突出问题：

一是课堂教案效率低,对学生能力培养不够；二是缺乏理想地教案媒体,使某些概念难以描述清楚；三是无法及时反馈,难以实现因材施教；四是重教轻学,不利创新人才地培养.因而,科学地运用现代教育媒体,促进教案整体优化,改革传统地以教师为中心地教案模式,是深化教育改革地需要,也是摆在我们面前地迫切任务.本课题实验旨在探索科学地应用数学CAI地优势,优化课堂教案过程,改善数学课堂教案结构,促进学生有效学习,提高学生数学能力,进而提高教案质量地方法和模式,以便更好地指导今后地教案实践.<二）实验依据1、传播学理论.按照传播学理论,教案过程也是一种传播现象,一切用于教案地传播媒介,都必须从传播地有效性出发,选择适当地方式方法,使信息接收者易于接受和领会.传播学地有效性理论对于我们研究计算机或计算机网络作为传播信息地媒体在教师和学生之间传递教案内容地数量、速度和有效性具有非常重要地指导意义.2、建构主义学习理论.该理论认为,知识不能从一个人迁移另一个人,而是学习者在一定地情境即社会背景下,借助他人<包括教师和学习伙伴）地帮助,利用必要地学习资料,通过建构意义地方式而获得.网络化地教案环境使本理论地实施成为可能.3、数学学科地特点.数学教案地核心是培养思维能力,包括思维地发散性、深刻性、批判性、灵活性等.CAI以其到交互性强、运算速度快、图文音象并茂、及时反馈结果等优势为学生提供了发展自我思维能力地空间.4、21世纪对人才地要求.《中国教育改革和发展纲要》指出：

"教育改革和发展地根本目地是提高民族素质,多出人才,出好人才".为了能应对21世纪地挑战并适应未来社会地发展,要求学校培养地应当是具有更多发散性思维、批判性思维和创造性思维,即应当是具有高度创新能力地创造型人才,而不应当是不善于创新也不敢于创新地知识型人才.二、实验方法、原则与内容<一）实验方法1、实验对象：

本实验选择福州屏东中学初二<3）班为实验班,初二<6）班为对比班,两班人数分别为53人和54人,其数学前测成绩见附表1～3.2、教案方法：

实验班采用计算机辅助教案,对比班采用传统媒体教案.3、实验变量及其控制：

（1>自变量：

教案媒体地运用方法.（2>因变量：

学期末两班学生接受同一份测验地成绩.<3）干扰变量地控制：

实验班与对比班学生数量、基础、师资力量基本相当,教材、课时、作业、测试内容、评分标准完全相同；在实验过程中,不让学生知道在参加实验.4、数据分析处理：

本实验采用准实验设计中地不相等实验组与控制组前测后测设计,并采用独立样本地Z检验对实验结果进行统计分析.<二）实验地教案工作原则根据现代教案理论、数学学科地特点和本实验要求,在实验中我们坚持以下三大教案原则：

一是效率原则.CAI地目标是解决传统教案所面临地低效问题.因此,必须在教案时间、精力,费用投入相对恒定地情况下,追求最好地教案质量和教案效果；二是与传统教案媒体优势互补原则.计算机具有交互性强、运算速度快、图文音象并茂、及时反馈结果等优势,但并非所有地教案内容都要用计算机,有地内容用传统教案手段能很好解决,就不必采用计算机处理,应当运用CAI地优势克服传统教案媒体地不足,实现计算机与传统教案媒体地优势互补；三是以教师为主导、学生为主体地教案设计原则.数学教案过程是教师和学生对数学地意义和价值进行合作性建构地过程,学生是认知地主体,是意义地主动建构者,教师是学生建构活动地设计者,组织者、引导者、帮助者和促进者,必须按照这个原则来进行教案设计.

<三）实验内容在教案中以《几何画板》为基本软件,并教会学生使用,教师讲课时可采用现有地工具软件<如Word,Powrrpoint等）作为辅助软件,把计算机技术融入到数学教案中--就象使用黑板、粉笔、纸和笔一样自然、流畅.根据现代教育理论及课题实验地目地,我们构建了数学CAI地课堂教案结构,其过程如下图所示.其各环节地基本含义和内容是：

 1、创设情景：

良好地问题情景,可以激发学生地思维兴趣,有效地激发联想,唤醒长期记忆中有关地知识、经验或表象,为掌握新知识创造一个最佳地心理和认知环境.其方法和途径是：

<1）在教案过程一开始,提出对一节课起关键作用地、富有挑战性地、能够激发学生学习兴趣地问题,以唤起学生原有认知结构与学习新课题地认知冲突,诱发学生地求知欲.<2）围绕教案内容地引入、递进、深化,充分利用多媒体计算机创设能启迪学生思维地教案情境.<3）围绕教案环节地衔接、转折延伸,创设能引起学生思考和情绪激动地教案情境.2、引导探究：

数学学科地高度抽象、形式化地特点,决定了学生在学习数学地过程中,要真正地理解并掌握数学,进而领悟数学中地精神和思想方法,必须要经历一个"再创造"地过程.CAI为学生地数学活动营造了一个理想地环境,在数学CAI课上,学生可以观看教师演示或通过自己地动手操作,从动态中观察、探索、归纳,发现规律,得出结论,实现了对知识意义地主动建构.这对发展学生地认知能力,培养学生地创造力,提高数学素养是大有裨益地.3、组织交流：

数学学习需要交流,这是数学教案过程中不可忽视地重要环节.因为学生学习数学不仅需要听,而且更需要自己做和说,有机会探究观察,交流数学概念或原理地形成过程和答案.一堂好地数学课,应该是在教师地组织下全体学生积极参与教案过程地课,是师生之间、生生之间通过讨论、交流而取得对知识本质共识地课.这样地课堂上,学生地思维处于高度运转状态,知识便在教师指导下,通过交流反馈,学生自己主动建构方式而获得.4、变式训练：

学生在探究、交流中获得地初步概念与技能,只有通过深化和熟练,才能切实掌握和应用,变式训练就是使之深化、熟练地基本环节.通过变式训练一是有助于排除非本质特性地干扰、容易混淆情况地干扰和复杂图形背景地干扰,同时还可提高新旧知识地可分辨性；二是扩大了概念、公式、定理、法则应用地范围,有助于提高学生地概括能力；三是摆脱了"示范--模仿--练习"地习题训练单一模式,有利于培养学生独立思考、灵活转换、举一反三地能力,促进发散性思维地发展.5、归纳小结：

本环节是对已经得到地新知识或概念进行进一步地疏理、概括、归纳和强化.即通过必要地讲解或设问引导学生对获得地新知识和新技能适时归纳出带有一般性地结论,使其纳入学生原有地知识系统,或对原有知识系统进行改造、扩充、提高,使之包容它们,从而构建更高层次地知识结构.6、反馈调节：

在现代教育技术支持下,反馈调节可以两方面进行,一是教师在教案过程中通过观察、提问、课堂巡视、课内练习等途径及时了解和评定学生地学习效果,有针对性地进行答疑和讲解.二是学生通过网络教室地人机交互,立即反馈可以及时了解自己对所学知识地掌握情况,自我或在教师地指导下纠正偏差,弥补知识缺陷,提高学习效果.<四）实验结果1、提高了学生地数学学习成绩.附表1～7直观地反映了本实验前后学生学习成绩地变化情况.这两个班在前测成绩相近地情况情况下,经过一个学期地教案,实验班地优秀率比对比班提高了23.2个百分点,表6表示两班后测分数差异显著性检验地结果,两班地平均分数相差7.73分,计算Z=3.14,P<0.01,说明实验班和对比班在测验地平均成绩上存在显著差异,实验班地成绩明显高于对比班.从表中还可以看到实验班地标准差明显小于对比班,这说明实验班地整体水平有所提高,成绩分布相对集中,处于较好地稳定状态.而对比班有两极分化地趋势,属于不均衡发展.表3和表7是实验班与对比班前、后测标准分比较分布图,从图中可以看出,实验班学生地数学成绩不仅与对比班相比有显著提高,而且与年级平均成绩相比也有显著提高.2、培养了学生地创新精神和综合应用计算机与数学知识解决实际问题地能力.实验班学生不仅数学成绩有了显著提高,而且计算机操作水平、应用意识有很大地提高,培养了学生地创新精神和综合应用计算机与数学知识解决实际问题地能力.在校第四届科技文化节中,我组织班级同学利用"几何画板"和"PowerPoint"软件,自选课题制作课件并展示.陆娜等同学地"用运动地观点,特殊化地手段,复习四边形",以新地视角,创造性地对四边形地知识结构进行重组,潘仲贤等同学地"菱形地画法",综合应用"几何画板"及几何地有关知识总结出菱形地六种画法,陈耀斌同学地"多边形内角和定理证明",利用几何画板地动态功能得到了多边形内角和定理地四种证法,这些课件均获得了听课老师好评.上述实验结果说明现代教案媒体对改进数学教案,提高教案质量起了很大地作用,不但提高了学生地数学成绩,而且培养了学生地创新意识和实践能力.提高了学生地素质.

三、讨论与思考<一）CAI技术对教案效果影响地原因分析CAI对教案过程地影响是全面而深刻地,概括来说有以下三个方面：

首先,CAI技术使教案内容更加丰富和生动.从外在形式上看,传统地教案内容主要是描述性地文字和补充说明性地图形、图表,而多媒体信息符号不仅有文字,还包含图形、动画、图象、声音、视频等其他媒体信息,形成一种多媒体信息形态地结合体,具有表现形式丰富、生动地特点；从内在结构上看,传统地文字教材及其辅导材料都是以线性结构来组织学科知识结构,顺序性很强,学生一般只能在教师地教授下获得知识,在学习过程中,对教师地依赖性较大.而多媒体教材是按照人脑地联想思维方式,用网状非线性结构组织管理信息地,其基本结构由节点和链组成.节点表示教案内容地知识点,节点内容可以是文本、语音、图形、动画、图像或一段活动影像,节点大小可以是一个窗口,也可以是一帧或若干帧所包含地数据,链是知识点之间地层级逻辑关系,这种非线性结构有利于学生进行扩散思维,联想原有地知识,获得新知识.其次,CAI技术使教案组织形式更加多样和灵活.CAI打破了传统地以教师为中心地班级授课地单一形式,教师可以用大屏幕或网络地广播功能完成班级集体授课,也可让学生自己动手操作电脑,每一台电脑相当于一位助教,学生可根据自己地情况控制学习进度,教师通过点对点地操作与学生交流,或通过巡回辅导可以更准确地把握每个学生地学习进程,面对面地对学生进行帮助,使得以教师为主导、学生为主体地教案模式以及个别化教案得以真正实现.第三,CAI技术使学生地学习更加主动和积极.体现在：

一是有利于发挥学生地主体作用.计算机引入数学教案,使学生地学习方式由"听讲"、"记笔记"更多地变为观察、实验和主动地思考,有利于发挥学生在学习中地主体地位；二是有利于知识地获取与保持.大量地实验证实：

人类接受外界信息时以视觉获取地信息量最大,占83%,听觉次之,占11%,多媒体技术既能看得见,又能听得见,还能用手操作.这样通过多种感官地刺激所获取地信息量,比单一地听讲强得多,而且还非常有利于知识地保持；三是有利于提供高质量地及时反馈.研究表明,学生记忆地半衰期一般为24小时,因而教案信息反馈地及时与否,对教案效果有很大影响.利用CAI交互性强地特点,学生地练习和作业可直接在计算机上操作完成,并得到及时反馈,使学生正确地结果得以强化,错误之处得以及时矫正.<二）开展数学CAI应避免地误区首先,应用数学CAI要留足师生活动地空间.计算机高速处理信息地优点,改变了教师作图、板书费时,课堂节奏缓慢地状态,增加了教案容量,提高了教案效率.但有地老师片面追求这种快节奏、高效率,把整节课地所有教案内容和板书都存储在电脑中,教师在课堂上动动鼠标,敲敲键盘,多媒体成了"电子黑板",教师成了"机器操作者",学生整堂课面对着屏幕,原先低效地"人灌",变成了高效地"机灌",笔者曾听过一节多媒体公开课《椭圆》,从定义地引入到标准方程地推导,整节课老师没写过一个字地板书,所有内容全部由屏幕显示,教案速度之快连听课地教师都来不及记听课笔记,很难想象学生地思路能跟得上,这样地教案效果是可想而知地.因此,数学CAI教案应注意留留足师生活动地空间.第二,应用数学CAI要注意选好切入点.CAI有许多传统教案媒体无法比拟地优势：

如交互性强、图文并茂、实时计算、运算绘图迅速准确等特点和动画、图形变换等功能,这些都是传统教案手段所无法企及地.但不顾实际情况和教案效果,过多过滥地使用计算机,,也会造成一些负面影响,笔者曾见过一个辅助教案软件演示椭圆地画法及定义,软件利用计算机绘图地功能,动态地把椭圆画出来,让学生通过观察给出椭圆地定义.虽然生动有效,但实际上老师在数学课上带上一根绳两个图钉,就能非常直观地画出椭圆,并由此很方便地导出椭圆地定义；又如立几中柱、锥、台概念地教案,用立几模型也比用CAI更直观,效果更好.因此,数学CAI要注意选好切入点,应当运用CAI地优势克服传统教案媒体地不足,突破难点,提高教案质量.第三,应用数学CAI要注意学生抽象思维能力地培养.CAI可通过动画、过程演示等手段抽象问题具体化,使复杂地数学思维过程被更好地展现出来,变得易于理解,从而达到化难为易地目地,但在教案过程中,若只是一味地把一切抽象问题都形象化,使学生轻易得到答案,不利于学生抽象思维能力地培养.因而教师必须在先进地教案思想指导下,用最佳地教案策略为学生创设一个更富有启发性地教案情境,发动学生积极参与,让他们去思考、发现、探索,促进学生形象思维与抽象思维能力地同步发展.第四,应用数学CAI切忌盲目追求"多媒体"功能.开展数学CAI切忌立足于现代教案媒体地功能来设计教案活动,一味地追求视听新异刺激.如有地CAI课,整节课几乎充满了影视画面或动画,在教案过程中,学生答对了,就出现鼓掌声或来一段欢快地音乐,并出现一个笑嘻嘻地孩子地画面,当学生答错了,出现砸碎玻璃杯声或一串怪叫声并出现一个哭泣地孩子地画面.这样做地结果不仅不能增强教案效果,反而喧宾夺主,干扰学生思考,削弱课堂教案效果.

第五,数学CAI应尽量创设实验环境,促进学生有效学习.目前数学CAI中,以教为主地教案设计多,而以学为主地教案设计少,大多数课件都起着帮助教师讲解演示地作用.然而,把计算机引入教案仅仅是用大屏幕显示出来是不够地,还应尽量创设实验环境,引导学生通过计算机

"实验操作→发现规律→提出猜想→进行证明",亲历数学建构过程,逐步掌握认识事物、发现真理地方法,发展思维能力,培养创造力,提高数学素养.[参考文献]1．张君达、郭春彦：

《数学教育实验设计》.上海教育出版社1994.122．潘懋德、唐玲、王珏：

《信息技术师资培训教材》<应用篇）.北京师范大学出版社.1999.83．周灵

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《CAI实践中若干问题地思考》

福建中学教案

.2001.44．顾玲沅等：

《青浦实验启示录》.上海教育出版社.1999.105．田万海.：

《数学教育学》

浙江教育出版社.1993.66．美国国家研究委员会：

《人人关心数学教育地未来》世界图书出版公司1993.1[作者简介]

周灵,女、61年生,82年毕业于福建师大数学系,2000-2001年参加中小学骨干教师国家级培训,现任中学高级教师、校长助理、教务处主任.82年以来一直从事中学数学教案,94年后兼任计算机学科教案,96年开始进行计算机辅助数学教案地研究探索.共撰写论文15篇,其中在CN刊物上发表7篇、获省级以上奖3篇.现正在主持信息技术与数学课程整合地课题实验,本文为首轮探索性实验研究报告.