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《信息技术在小学数学课堂教学中的有效整合研究》
《信息技术在小学数学课堂教学中的有效整合研究》
（教电馆研064531611号）
课题文献研究报告
文献研究者：
马怡宁
课题负责人：
钱焕玉
所在单位：
甘肃兰州市城关区雁滩乡第一小学校
课题类型：
青年课题
研究时间：
2007年5月-2009年5月
2009年4月
课题文献研究报告
【关键词】：
信息技术有效整合
一.对信息技术与课程整合的理解
信息技术与课程的整合，应分为教学、学习、评价三部分理解，首先教师根据教学目标对教材进行分析和处理，决定用什么形式来呈现什么教学内容，并以课件或网页的形式呈现给学生，这是教学。
其次，学生接受了学习任务以后，在教师的指导下，利用教师提供的资料（或自己查找信息）进行个别化和协作式相结合的自主学习，并利用信息技术完成任务，这是学习。
最后，师生一起进行学习评价、反馈。
在整个教学过程中，学生的主体性和个别化得到较大的体现，这样的教学氛围十分有利于学生创新精神和问题解决能力的培养。
同样，教师通过整合的任务，发挥了自己的主导作用，以各种形式、多种手段帮助学生学习，进一步调动学生的学习积极性。
这种学习只是单一的，无论从知识上还是技能上，我个人认为最终信息技术与课程的有效整合的落脚点是研究型课程，信息技术作为学习工具（LearnwithIT）。
学生作为积极主动的学习者，以类似科学研究的方式，在信息技术的帮助下，获取信息、交流信息，并最终以电脑作品的形式完成研究任务。
研究型课程中的整合任务，一般不是教材中的内容，而是课后延伸，甚至是社会现实性课题，如环境保护、旅游类问题等。
课题的设置要考虑学生的认知能力和年龄特点，采用循序渐进的原则。
一般小学低年级以生活实践性的活动为主，小学高年级以社会综合课题学习为主，初中以学科性综合实践活动为主，高中以综合性学科的学习为主。
研究型课程超越了传统的单一学科学习的框架，它按照学生认知水平的不同，将社会生活中学生感兴趣的问题，以主题活动的形式来完成课程目标。
学生通过主体性、探索性、创造性的解决问题过程，将多个学科的知识、学问性知识和体验性知识、课内与课外、学校与社会有机地结合在一起，最大限度地促进学生身心和谐统一地发展。
从研究型课程的特点看，更加突出了学生的主体性和参与的过程性。
在整个研究的过程，从研究方案的形成、方案的实施，到最后任务的完成都由学生自主完成，而教师仅对学生选题、收集和分析资料的方法等进行一般性指导。
这样的教学才是有效的。
二.信息技术与数学课堂的整合的发展：
（一）国外现状
近年来，在一些发达的国家和地区，还广泛使用现代教学手段，如幻灯片、影片等。
在日本，配合各册课本制作的幻灯片总计达三百多张。
近年来，有些国家还允许或提倡使用电子计算器。
关于计算器的使用，各国还有不少争论，特别是许多教师不赞成小学生使用计算器，担心会忘掉计算技能。
但是不少实验报告都认为，计算器有助于掌握基本技能和数学概念以及解答应用题，不会损害学生的成绩。
同时也认为要考虑到小学生的特点，一般宜于在高年级使用，在使用之前应先掌握基本计算技能。
美国全国数学教师协会八十年代《行动计划》中提出，超过两位数的计算就可以用计算器。
日本算数学习指导要领中规定，高年级可以适当使用计算器，但是不能影响培养学生的估算能力。
至于使用计算器以后会带来什么样的影响，有些人认为还需要进一步研究。
关于计算机，美、英等国已有不少小学在数学课上用作辅助教学手段，不仅用于学习计算，解应用题，而且用于辅导儿童，解答疑难问题；此外还用于记录和分析学生成绩并根据学生的进步情况制定学习计划，而且逐渐成为在家庭中对孩子进行教育的主要途径。
在美国，早在1989年全国数学教师协会（NCTM）颁布的《学校数学课程与评价标准》就指出，应当鼓励所有阶段的学生在数学学习中使用计算器。
在他们看来，计算器和计算机的使用是有利于学生计算能力发展的。
另外，该标准还指出，并没有证据证明，因为允许使用计算器而使得学生在简单的计算中也依赖计算器。
相反，学生应当学会选择最为恰当的计算工具。
对于“计算器的使用”，美国UCSMP数学教材系列的编写者们做了更为详尽的阐述，他们认为学生从k年级（学前教育）起，就应该鼓励他们使用简易计算器，即含有四则运算键的计算器，以帮助他们探究数学概念。
在四至六年级时，学生可以根据自己的学习情况自主决定何时使用何种计算器。
到了七年级，学生应开始使用科学计算器，因为到那时学生通常所要处理的数字可能很大或很小，简易计算器已无法胜任操作。
而当学生开始学习UCSMP的代数时，图像计算器或其他自动绘图仪就要开始介入教学，而且对于它们的使用将一直贯穿于最后三年的中学数学课程。
在美国数学教材中，计算器和计算机是有序地介入数学学习的。
德国巴伐利亚州现行的小学数学教学计划公布于1981年，在计划中关于计算有这样的特别说明：
“……低年级就可以利用计算器计算，虽然有人认为计算器的使用不易发展学生的思维，但可以省时省力又经济，它是为大众所喜欢的最重要的技术之一，在课堂教学中同样不可或缺。
”针对一些教育者的担忧，国际上有多项关于数学学习中使用计算器和计算机的实验研究，研究报告表明，数学教学中引进计算器和计算机利大于弊。
计算器和计算机作为一种先进的学习工具引进，应当重新审视各教学内容的目标定位和内容地位，面对于这种先进技术的合理化使用，已是大势所趋。
在日本，计算机在社会生活中已非常必需。
对于学校的数学教学来说，利用计算机同样十分重要。
日本数学教材明确指出计算机的两种利用方法：
（1）为了促进学习，作为教具使用；
（2）作为使用工具，进行操作学习。
日本教材非常重视数学内容、计算方法和计算机的有机结合，强调计算机和信息技术是解决问题的一种重要手段
【教材实例】美国教材在美国教材中，专门有一个章节“用计算机探索”，来将计算机引进数学教材，其主要内容是使用电子表格进行问题处理。
例如：
在学校的奥林匹克日，5位同学参加垒球投掷比赛，每一个人投三次，其距离记录在电子表格中。
把最远的距离排到最佳成绩，然后排序。
（如下图1所示）
图1
德国的教科书，如人民知识出版社已翻译出版的“数学加油站”，也充分利用网络技术，为学生搭建一个网络资源平台（）。
在引进计算器的应用上，日本比起美国和德国在时间上要迟一些，但其数学教材近年来也有新设计，（如下图2，日本小学三（下）的教材内容）。
图2
（二）国内现状：
我国教育部《关于中小学普及信息技术教育的通知》要求：
“让学生了解和掌握信息技术的基本知识和技能，激发学生学习信息技术的兴趣，培养学生收集、处理和应用信息技术的能力以及利用计算机进行自主学习，探讨的能力。
教育学生正确认识与技术相关的伦理、文化和社会问题，负责任地使用信息技术”，也正是在大众文化层面上对未来社会劳动者的提出一般性的信息教育要求。
近年来的实践表明，有了计算器，数学不再纠缠在繁难的计算之中，在数学学习过程中，我们也欣喜地发现：
计算器的引进，渐渐被广大的教师和学生所接受。
但怎样把计算机有机地整合到学习数学的过程中，使学生有更多的精力投入到现实的、探索性数学活动中成为数学教育研究的新课题。
《新数学读本》在将计算机技能纳入到小学数学教材方面，进行了突破性的尝试。
例如：
在小学生学习轴对称图形的时候，根据对称图形的特征，利用信息技术中的画图软件，进行简单的复制、粘贴、翻转、组合，制作轴对称图形，凸显了信息技术的优越性（见下图5）。
在操作中既加深对称图形的特征，（对称图形不仅仅是两边一模一样的，也就是说不是“复制”就行的，还需要“翻转”，也印证了“对折以后完全重合的特征”），而且还训练了学生的计算机画图操作技能。
在后继的学习中，结合数学材料引进EXCEL电子表格等工具性软件。
与此同时，更为重要的是，整合信息技术的目的，是为了切实增强学生的信息素养。
例如：
在学习对称图形之后的“数学百花园”中，教材还介绍了
中国民间传统工艺剪纸的信息，增强学生对轴对称的理解。
链接一些网址，培养学生利用网络搜索更多信息的意识，介绍获取信息的方法，帮助学生提高获取信息的能力，切实增强信息素养（右图6）。
（三）国内外对比：
美国儿童有线电视广播公司做过一个儿童上网目的的调查，结果为：
67%的儿童上网是为了获取信息，65%是玩游戏，49％是聊天和使用BBS，48％儿童利用互联网做研究和创造性活动，46％的儿童下载网上资料。
而我国一个类似的针对学生的调查却显示如下结果：
60.7%的人玩游戏；34.1％的找朋友聊天，29.1％的人关注影视文艺动态，24.3的人发E-mai1，18.6%的人选择下载软件。
比较而言，某种原因影响下的美国儿童，已经把网络作为他们生活中的一个有机组成成分，无论他们在网络上搜寻资料还是玩游戏，都与社会对他们的正常要求相贴近；而疏于引导的我国学生，却将网络作为新一代游戏机房，完全不能领会计算机网络有可能对他们实现的大部分主流意义。
这种情况反映出美国的教育理念和教育实践与我国的差异，也是我国学生的信息技术文化内化不完整的标志。
三.信息技术与数学课堂的整合研究的发展：
（一）国内研究现状
2000年修订的《国家数学课程标准》制定过程中，有这样一个重要理念：
“现代信息技术的发展将对数学教育的价值、目标、内容以及学习和教学的方式产生重大影响。
数学课程要重视运用现代技术手段，特别是要充分考虑计算机（计算器）对数学学习的影响，把现代技术作为学生学习数学和解决问题的强有力的工具，使学生从大量繁杂、重复的运算中解放出来，将更多的精力投入到现实的、探索性的数学活动中去。
”这不仅是数学课程改革的一个理念，也为今天的数学教学改革指明了一个方向。
在崂山西路小学朱慧的信息技术在数学课堂教学中应用的初步探索中指出信息技术与数学教学整合的意义：
⑴当学生思维受阻或提不起兴趣的时候，利用计算机可以模拟知识的形成过程或展示知识的结构，变抽象为具体，变陌生为熟悉，特别是在学生“顿悟”的一刹那对思维的发展最有效。
⑵利用计算机为学生提供实验平台，供其实践、探索、发现。
⑶利用计算机信息技术为学生创造一个积极参与的具体环境。
中国信息技术教育一书中指出信息技术与数学教学整合构建了新的数学教学模式：
（1）确立了以学生发展为本的思想，以培养学生的数学素养和信息素养为目标；
（2）学生真正成为学习的主人；
（3）信息技术成为学生认知工具；
（4）学习的方式多采用研究性、协作性、探索性学习；
（5）数学和信息技术既是学习的对象与工具，又是学习的工具与对象；
（6）教学中经常采用嵌入式教学，即在数学教学过程中插入信息技术教育的内容
（7）教学全过程不仅局限于课堂40分钟内。
要做到课前收集信息、筛选信息；课上交流信息、处理信息；课后整理、存储信息。
信息技术与数学教学整合创设了新的教学环境：
1．技术环境：
开展信息技术与数学教学整合的实践，前提是要有一个现代化的硬软件设备作支撑。
相对充足且配备先进的硬件设备是开展“整合”教学的保障，而科学合理的硬件装备所建立起来的教室则为教学提供了良好的课堂环境；一般来说，一所学校要有一个多媒体的网络教室（联上Internet）。
充足的软件资源为“整合”提供强大的信息基础，保证教学中信息的方便获取，当然更多的资源可以来自网上。
作为学校也是可以通过购买系列教学软件来丰富教学资源。
2．心理环境：
教师和学生面对信息化环境要有一个心理适应过程。
教师是“整合”能否顺利进行且取得良好效果的关键。
其中信息技术操作能力是基本保障。
事实表明，在同样面对信息化浪潮时，孩子们显得如鱼得水，应付自如，而大人们则显得笨手笨脚，在计算机操作等方面，大人们的确应该向孩子们学习了，这已经成为当今社会的一种文化现象，有人将它称之为文化“反哺”现象。
教师同样也要接受这一事实，不断提高自己的信息技术操作能力；另外，“整合”的效果如何与教师的教育思想方法更是分不开的，如果教师的信息技术操作能力提高了，而教学思想仍然是因循守旧、墨守成规，那么，信息技术只能成为传统教学的附属物，不能很好的发挥信息技术的作用。
如果，教师在提高信息技术操作能力的同时，又具备了现代的教育思想，那么，他就能正确摆正教师、学生、信息技术等教学要素的关系，选择科学合理的教学方法，有效地组织教学。
最后，要有较高的数学教学专业知识，一个数学教师，只有正确摆正数学学科在学生成长过程中的作用，明确数学学科与其它学科的关系以及数学教学的目的和任务，掌握基本的数学教学原则和方法，了解数学教学改革的动态，才能做到居高临下、有的放矢，准确把握每一节课的教学。
信息技术与数学教学整合提倡了新的教学策略：
1．现代信息技术的使用不排斥传统的教学手段。
2．信息技术作为学生的认知工具，同时也是认知的对象。
3．以思维训练为核心，处理好过程与结论的关系。
4．注意引用开放题。
5．信息技术与数学教学的整合不是未来数学教学的唯一模式。
2002年在番禺市桥先锋小学数学科组的信息技术与数学学科整合课堂教学评价中指出他们的收获与成果：
1.学生学习态度与行为：
（1）学生学习的兴趣和学习积极性增强了。
在课堂上，学生获取知识的渠道不断增多，交流的方式方法的改变促进了人与人的交往，整个学习过程中，学生遨游在知识的海洋，一直保持高度的自主。
（2）自信心增强了。
实施网络教学以后，教室成了学生向往的学习场地，丰富的网络资源成了学生探索的乐园，网络丰富了学生的生活，增强了学生解决困难的信心。
（3）创造能力得到培养。
网络教学使学生的创造潜能得到开发。
教学中，师生为达成预期的目标，主动参与，大胆实践、自主合作探索学习，创造性地解决问题。
2.教师态度与行为：
研究是对教师传统的教育观、人才观、质量观、学生观等教育观念一次又一次的冲击，带来的是教师传统观念的转变。
（1）教学观念的进一步更新。
通过实践，我们进一步明白了在网络教学中，应放手让学生发现学习、在合作学习中追求新知，让学生寓求知于生活当中，乐于求知当中。
（2）组织者、参与者、合作者的定位与新型师生关系的确立。
在课程改革中，教师感受到的最大冲击，就是对这种传统教育观念的冲击：
不过分注重知识的传授。
而要让学生在获得知识与技能的同时，形成正确的价值观以及学习的经验和兴趣，培养搜集和处理信息、获得新知识和解决问题的能力，发展交流与合作的能力。
（3）教师业务能力得到增强。
反思与讨论
信息技术这一尖端的科技给教育带来的重大变革，使教师的教学理念日益更新。
但信息技术与学科整合的研究在教学设备的投入与教师个人素质的要求较高，在课堂教学策略的研究中选择“信息技术与学科整合”为突破口，把网络资源引进课堂，让学生多渠道地获取知识、学习掌握知识、运用所学知识创造性地解决学习的问题，确实是对传统教育教学观念以及教学模式的强烈冲击。
开始时教师对网络在学科教学的运用仍抱有不理解、不情愿的态度。
课题中期讨论会上，其他学校的教师提出质疑：
以前教师一支粉笔、一把尺子照样能教出聪明的学生，为什么到了现在就必须要用网络资源上课？
上这样的一节信息技术课，课前制作课件、找教学资料需要大量的时间多不实际……信息技术与学科整合的研究是一项新鲜事物，艰巨而富有挑战性、争议性。
方向与启示
研究表明：
信息技术与学科整合的探索与研究，能让教学永远充满改革与创新色彩，让教学永远处于一种科学合理状态之中，它是教师“学会教学”，学生“学会学习”的重要方法之一。
但要把这一项挑战性研究推广就要注意：
更新教师的理念。
增加网络教学的资源建设，开发信息资源。
加强教师教学内功，提高教师的教学技艺。
信息技术与数学学科课程整合还处在探索、研究阶段，我们不应停步，应大练教学内功，以寻求新策略为切入口，研究网络教学的新策略，争取早出效果，多出效果。
有待进一步的完善。
（二）国外研究现状（美国）
1.起步早、发展快、普及率高
美国是世界上开展计算机教育、网络教育、信息技术教育最早的国家。
这与该国科技、经济、军事、教育等方面的发展领先世界一步密切相关。
早在20世纪20年代初，美国俄亥俄州立大学的普莱西（S.L.Pressey）就开始制造帮助教师改卷的机器，1924年成功地制成第一台教学机器。
50年代，斯金纳（B.F.Skinner）发表了《学习的科学和教学的艺术》（1954）、《教学机器》（1958），从而在美国掀起一场有理论有实践的程序教学运动，为计算机进入教育领域奠定基础。
1946年，世界上第一台电子计算机在美国宾夕法尼亚大学诞生。
从此，许多专家开始了计算机教育应用的探索。
1958年，美国IBM公司沃斯顿研究所开发出世界上第一个计算机辅助教育系统。
该系统由一台IBM650计算机连接一台电传打字机组成，通过电传打字机向学生呈现教学内容、提问、接收学生的回答与反馈。
其所教内容为二进制算术。
1960年，美国伊里诺大学在美国国家科学基金会支持下研制出自动程序逻辑教学系统（ProgrammedLearningAndTeachingOperation，简称PLATO）。
该系统使用了专门的终端设备与学生进行教学会话活动。
至80年代初，发展至PLATO－V型，其网络系统储有150个专业近万个课时的教材，有4000个终端可供学生使用，每年能提供约1000万人“人／学时”的教学量，具有授课、答疑、测验、分析、布置作业及辅助教师编制教材等多种功能。
1967年，美国费城学区给13～14岁的学生开设了计算机基础课程。
此后，该课程作为一门实用技术课程在美国各中小学逐步推广。
1985年，美国科学促进协会（AmericanAssociationfortheAdvancementofScience，简称AAAS）发起了有关教育改革长期规划的研制工作。
在美国科学技术委员会的资助下，聘请了400位国内外著名的科学家、教授、教师、管理人员，分成五个专业委员会（生物学和健康科学委员会，数学委员会，物理学、信息科学和工程学委员会，社会和行为科学委员会、技术学委员会），用了近四年的时间，于1989年完成并公布了题为《2061计划：
面向全体美国人的科学》（Project2061:
ScienceforAllAmericans）。
这是一份旨在提高全体美国人的科学素养（ScientificLiteracy）的教改纲要。
“2061计划”发端于哈雷彗星飞临地球的1985年，希望能为活到下一次哈雷彗星光顾地球时（2061年）的孩子们提供良好的科学教育。
“2061计划”对美国信息技术教育发展的意义在于：
（1）将信息科学、计算机技术、人工智能纳入到科学教育体系中。
（2）把提高全民的“科学素养”作为科学教育的首要目标和解决教育问题的主要办法。
这为“信息素养”概念的拓展奠定了基础。
（3）对实行地方分权制的美国教育体制而言，建立了一个学校教育改革的统一规划和标准。
在2061年计划第一阶段技术专家小组的报告《技术》的第三章中，明确提出：
“计算机已成为人们日常生活的一部分，它要求在所有成人中普及一定程度的计算机知识。
”“在学生上学的早期阶段就应使学生开始取得计算机的实践经验。
学生应当把计算机用于教育目的和游戏，并把它作为一种使问题和答案具体化的手段。
起码要学习编制初步程序，这将帮助学生了解计算机是如何发挥功能的。
”（鲁姆斯·约翰逊，1989）
据统计，1980年6月，美国拥有计算机的小学和中学的百分比分别为5％、20％，到1983年4月分别增至40％、75％。
1985年，美国小学和高中平均每校的计算机拥有量分别为6台、15台，1990年分别为19台、45台。
1985年，美国中小学平均每125名学生拥有一台计算机，1995年为每12名学生拥有一台，2000年6月为每5名学生拥有一台。
1986年开始，美国大学要求全部本科生、部分教员和研究生应拥有个人计算机。
1995年，约有1亿美国人拥有电脑（约占美国总人数的3／1），其中17岁以下的青少年约占60％。
1994、1996、2000年，美国中小学学校入网率分别为35％、65％。
2.学生教育技术标准
美国国际教育技术协会公布其全国教育技术学生标准，强调作为学习者的信息技术技能的基本构成与发展，全国学生教育技术标准主要分为六类：
（1）基本操作与概念
A.学生对技术系统的性质和操作的正确的理解；
B.学生熟练地使用技术；
（2）社会、伦理与人类问题
A.学生理解与技术有关的伦理、文化和社会问题；
B.学生以负责任的态度使用技术系统、信息和软件；
C.学生发展对技术用途的积极态度，以支持终身学习、合作、个人追求和生产能力；
（3）技术生产性工具
A.学生使用技术工具增进学习，促进生产力，提高创造性；
B.学生在构建技术开发模式，准备出版物、产生其他创造性作品的协作中使用生产性工具。
（4）技术交流工具
A.学生使用电讯工具进行协作，发表言论和作品，与同伴、专家和其他公众相互交流；
B.学生使用各种媒体和形式与不同的群体和个人有效地交流信息和思想。
（5）技术研究工具
A.学生使用技术查找、评价和收集各种来源的信息；
B.学生使用技术工具加工处理数据并报告结果；
C.学生根据特定任务的适当性，评价、选择新的信息资源和技术成果。
（6）技术问题解决和决策工具
A.学生使用技术资源解决问题和做出明智的决策；
B.学生在开发解决现实世界问题的策略中使用技术。
另外，其开发出一套总的描述学生技术素养的发展阶段的标准，描述学习者在不同发展所必须达到技术标准，从幼儿园一直到入大学前，其有一整套的技术评价标准。
3.多元化与标准化的统一
（1）美国信息技术教育的多元化
由于美国教育行政实行地主分权，各地（州、行政区、学区、学校）都有教育自主权，教育的目标、内容、课程、教科书等因地区（甚至学校）而异，信息技术教育也呈现多元化格局——参差不齐。
例如，美国中学现在的信息技术课程，就有三种形态：
第一类，学校除在科学课程中的某些部分讲授信息技术的科学知识外，还开设有专门的信息技术（计算机）课程让学生必修或选修。
第二类，学校开设多门信息技术课程，如计算机应用、程序设计语言、人工智能等，其中有些列为必修课，有些列为选修课。
第三类，学校没有提供完整的信息技术的课程，仅在自然科学课程中介绍一些信息技术的知识，但在平时的学习和生活中都或多或少地接触过信息技术产品，已具备一定的信息技术基础。
虽然各校信息技术教育的形式与课程内容不一，但总的目标还是基本一致的，即都以培养学生的信息素养为根本目标。
具体表现在三个方面的共同要求：
（1）培养学生的信息技术意识。
（2）培养学生的信息技术基本知识。
（3）培养学生应用信息技术解决实际问题的能力。
（2）美国信息技术教育的标准化
为了克服“多元化”所造成的地区差异与学生学习差异，美国十分重视国家统一标准的研制工作。
在信息技术教育方面，除上面已谈到的“2061计划”、“国情咨文”中的统一标准外，1998年，美国全国图书馆协会和教育传播与技术协会还制定了学生学习的九大信息素养标准：
能有效地、高效地获取信息；能熟练地、批判性地评价信息；能精确地、创造性地使用信息；能探求与个人兴趣有关的信息；能欣赏作品和其他对信息创造性表达的内容；能力争在信息查询和知识创新中做得最好；能认识信息对民主化社会的重要性；能实施与信息和信息技术相关的符合伦理道德的行为；能积极参与小组的活动来探求和创建信息。
作为信息素养理论和标准的一种发展，1999年，美国国家研究委员会（NationalResearchCouncil）推出了题为《BeingFluentwithInformationTechnology》的报告。
有学者将“FluentwithInformationTechnology”新概念译为“信息技术通晓”。
该报告认为，“信息技术通晓”超出了计算机基本能力的传统概念，它要求人们能够广泛地理解信息技术，能够在工作和日常生活中富
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