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试论信息技术与数学教学论课程的整合

作者:原创银河国际线上网 时间:2013-08-14 17:17 加入收藏

  [摘要]数学教学论课程是师范院校培养数学教师的核心课程,目前该课程应用信息技术的水平很低。创建良好的环境条件,转变观念,以信息技术为主线重组数学教学论课程,构建网络支持的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上环境,实现信息技术与数学教学论课程的整合,是信息社会与当前基础银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上改革的共同要求。

  [关键词]信息技术;数学教学论;整合

  数学教学论课程集专业性和工具性于一身,是高等师范院校数学与应用数学专业(师范类)学生走向中小学数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上实践,成为一名合格的数学教师的桥梁。信息技术,特别是多媒体技术、网络技术和信息高速公路的快速发展,实现银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上信息化是必然选择。数学教学论在高等师范院校课程体系中的性质与地位,决定了只有采取积极有效的对策和措施,基于信息技术改革和创新数学教学论课程,才能培养适应银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上信息化趋势的新型数学教师。

  一、数学教学论课程的性质及其应用信息技术的现状

  数学教学论课程是我国高等师范院校数学与应用数学专业(师范类)一门重要的核心课程,是在银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上学、心理学、数学等学科相互交叉基础上形成的综合课程。通过数学教学论课程银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上,学生能够系统了解数学课程发展的历史与决定因素,数学课程标准的基本理念和整体框架,数学教学内容的选择依据与体系安排;认识数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上的特点,理解不同的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上理论对数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上的指导作用;熟悉数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上评价的手段与方法;掌握数学教学的基本原则,有效选择教学模式,掌握数学教学设计的基本理论与方法,熟悉数学教学的日常工作,并能够利用各类信息资源进行课程资源开发,优化数学教学内容和过程,提高教学效率和质量。

  因此,数学教学论课程既是一门理论课程,也是一门实践性很强的应用型课程,是高等师范院校学生快速成长为一名合格数学教师的关键课程,对其教师专业发展具有重要的作用和意义。

  数学教学论课程在数学教师培养中具有举足轻重的地位和作用。审视我国高等师范院校数学教学论课程现状,就会发现它存在许多问题,尤其是对信息社会反应迟滞,对多媒体技术与网络技术等信息技术漠不关心。首先,当前我国高等师范院校数学与应用数学专业(师范类)没有较为理想的数学教学论课程,各院校数学教学论课程的教学,由任课教师根据自己的知识、经验和环境条件,选择或组织课程材料,以应对教学的需要。如果将现行的一些数学教学论课程内容进行梳理,大致包含:数学课程、数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上、数学教学及其评价几个板块,它们是一般银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上理论,尤其是课程论、银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上论、教学论的理论与数学学科银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上的嫁接。其次,课程内容之间条块分割,关联性低;知识覆盖面较窄,呈现方式单一;理论陈旧落后,很少关注学术前沿和银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上改革银河国际平台。第三,只有个别师范院校的数学教学论课程设有一个CAI板块,主要用来介绍CAI的知识,将其作为银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上对象而不是银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上工具。第四,教师教学中偶尔使用多媒体等信息技术,多为辅助手段,有时仅仅是讲义的电子版。如果将这样的课程放置于21世纪信息化社会的视野中,让人难以置信它就是今天我国数学教师职前银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上的核心课程。

  新一轮基础银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上课程改革颁布的义务银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上和普通高中数学课程标准,都明确要求注重信息技术与数学课程的整合,数学教学中提倡教师利用信息技术呈现以往教学中难以呈现的课程内容,使用各种数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上技术平台,加强数学教学与信息技术的结合,鼓励中小学学生运用计算机、计算器等进行探索和发现。

  这对数学教师的素质提出了新的要求。数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上中教师要善于采集和加工知识信息,具有有效处理与应用知识信息的智慧和能力,能够充分利用和驾驭信息技术;才能适应银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上信息化发展的需要,我国高等师范院校陈旧的数学教学论课程和传统的以书本、粉笔和黑板为手段的教学,是培养不出信息化数学教师的。充分运用现代信息技术,变革数学教学论课程,才能培养出符合时代要求的新型数学教师。

  二、信息技术与数学教学论课程整合的基本观点

  “整合”本身是指一个系统内各要素的整体协调、相互渗透,并使系统各个要素发挥最大效益。信息技术与数学教学论课程整合,是将信息技术与数学教学论课程的结构、内容、实施以及各类资源等有机融合为和谐自然的整体,以便更好地完成数学教学论课程的总体目标。要真正实现信息技术与数学教学论课程的整合,需要我们对“整合”活动具有清晰的认识。

  第一,信息技术与数学教学论课程的整合,并不是将信息技术生硬被动地纳入数学教学论课程,而是主动适应和变革数学教学论课程,两者实现融合的过程。

  第二,信息技术与数学教学论课程的整合,不仅仅是现代信息技术手段的运用过程,它所带来的将是数学教学论课程的重大变革。它不但要求改变数学教学论传统的课程观、教学观和银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上观等,而且将信息技术有机地融合在数学教学论的课程结构、课程内容、课程资源、课程实施以及课程评价等方面的过程中,必然引发课程的各个层面和维度都发生变化,进而促使数学教学论课程的整体变革。

  第三,信息技术与数学教学论课程整合的基本出发点是充分利用信息技术更好地实现数学教学论学科课程目标。它有利于提高学生的信息素养,增强学生利用信息技术从事数学教学的能力,然而,培养学生的信息素养并不是整合的出发点。

  第四,信息技术与数学教学论课程整合的目的是有效地改善学生数学教学论的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上过程,提高银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上效果和教学效率。因而,信息化的着眼点在于银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上环境的构建和促进学生银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上方式的变革。

  第五,信息技术与数学教学论课程的整合不是静态的教学活动及其过程的信息技术处理,它是一个师生基于信息技术共同创设课程银河国际线上和建构数学教学知识经验,发展学生数学教学能力的银河国际平台的实践过程。

  三、信息技术与数学教学论课程整合的环境条件

  利用信息技术改革与创新数学教学论课程,实现它们之间的整合,必须具备一定的环境条件。首先,必需具备基本的硬件环境。要有能够满足数学教学论课程教学和银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上需求的计算机、网络连接、多媒体综合电教室、电子阅览室、闭路电视系统以及必备的技术支持等。目前,我国高等师范院校基本上都具备这些条件,学生可以借助如Net Meeting、ICQ、E-mail、Chat Room、BBS等网络通讯工具,实现相互之间的对话,进行协商银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上和交流讨论。其次,必须具有良好的能全面支持信息技术与数学教学论课程整合的软件环境。关键是要建设本校的数学教学论银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上信息资源库。高质量的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上信息资源库具有教学针对性强、内容科学、实用性高、冗余度低的特点。有利于构建生动、科学、多向互动的教学环境,它的建设既要利用本校自身的技术和银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上教学资源的优势,又要通过因特网,加强与国内外院校的合作,注意引进和吸收国内外优秀的数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上教学信息资源,将数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上改革与发展银河国际平台、最新银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上教学软件及各种相关信息收集、筛选、汇编,在校园网上重新发布,形成本校的数学教学论银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上信息资源库。同时,也要重视常用软件或软件包功能的发掘和应用,如Mathcad、Marhematic、Maple等,学生可以将它们当做富有意义的课件和进行合作交流的有效工具。

  四、信息技术与数学教学论课程整合的策略

  1.转变传统的数学教学论课程和信息技术的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上教学观念

  任何变革中观念的转变总是处于最高层次的,信息技术与数学教学论课程的整合也不例外。需要实现两个观念的转变:第一,信息技术与数学教学论课程的整合将引起数学教学论课程的根本性变革,它决不是信息技术在传统数学教学论课程中的简单应用,需要我们彻底转变传统数学教学论课程的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上教学观念。第二,正确认识信息技术在“整合”中的作用和意义。首先,要把信息技术从银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上对象转变为数学教学论的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上工具。在作为银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上工具的基础上,讨论信息技术与数学教学论课程的整合,应研究信息技术对学生的自主银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上、网络银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上、协商银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上等的支持,将信息技术融合到数学教学论课程的教学目标、内容组织、媒体信息、教学对象、银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上方法、学生能力发展等要素之中。其次,要把信息技术从作为数学教学论课程辅助教学的手段转变为银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上的方式。发达国家在课堂整合方面的重心已经从经典的CAI、CMI转向网络多媒体的协商银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上,特别是近来转向包括数字化环境、数字化资源和数字化银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上方式等基本因素的数字化银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上,这一趋势预示着学生银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上方式的根本变革。信息技术与数学教学论课程的整合必须为学生创造一个乐于实验探究及其情感激励的数学教学论银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上环境,让学生自主银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上、主动探究、合作交流。

  2.以信息技术为主线重组数学教学论课程

  传统的数学教学论课程以数学学科银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上的逻辑结构为主线,依次按数学课程、数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上、数学教学、数学教学评价为思路,分别组织课程内容。这种组织方式有利于数学教学论课程知识的逻辑性以及教师的教学控制。但是,存在课程信息容量小,内容之间不能自由切换,师生难以交流互动,学生无法对优秀教学案例的原始教学情景进行有效分析和评价等缺陷。

  运用系统设计的思想,以信息技术为主线,重组数学教学论课程内容及其呈现方式,能够从根本上解决传统数学教学论课程的弊端。

  第一,分层实现数学教学论课程各个模块的信息化,如数学课程可以分为数学课程发展概述、数学课程目标与标准、数学课程内容确定、数学课程组织与安排等不同层次的模块;数学教学可以分为数学教学概述、数学教学设计、数学教学的一般过程、数学教学的常见方法、具体数学教学内容的实施等不同模块;数学教学评价不再单独列章,分为数学课程评价、数学教学评价、数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上教学评价的再评价等不同模块。在充分考虑这些模块内容之间的内在逻辑关系的基础上,利用信息技术实现每个模块的信息化。

  第二,模块之间运用信息手段联结,形成具有整体目的功能的信息网络系统,从任何一点切入,都可以通达各个模块。例如,上述模块中,从数学课程内容确定这一模块切入,可以通过多媒体交互技术、网络技术,既能分析如函数、微积分初步等内容的选择依据和体系安排,也可以自由进入其他模块分析函数与微积分初步的教学设计过程与特点,研究它们的比较成功的教学案例,作出评价、分析和判断。这样,学生的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上过程,就在数学课程内容确定、数学课程组织与安排、数学教学设计原则与策略、数学教学的一般过程、数学教学内容实施、数学教学评价等不同模块间实现自由转换。

  第三,建立对已有信息网络能够不断进行银河国际平台优化和反馈评价的信息平台。以信息技术为主线整合的数学教学论课程,是一个开放的信息化的课程体系,学生的主要精力要投放在教学研究上,而不是在技术或开发数学软件上。教师和学生在课程银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上中要选择软件和利用网络,但是要防止信息资源泛滥。例如“几何画板”、“数学实验室”等,适合于应用在一些变化运动的教学内容,如函数图像的平移、旋转、伸缩变换,几何图形的割补、旋转、侧面展开、轨迹形成等,因此需要建立信息平台以便根据教学内容和网络资源状况实现银河国际平台优化,随时提供反馈信息,帮助学生灵活安排银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上时间和进度,提高银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上效果。

  3.创设真实的教学情境,提升学生的数学教学技能和能力

  数学教学论课程的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上,既要求学生掌握系统的数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上知识,还要求学生形成相应的教学技能。运用多媒体交互技术,以多层菜单树形式提供的师生界面,为学生提供丰富多样的数学教学素材,以图文并茂、画面活泼吸引学生的感官,激发他们的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上兴趣。

  而且以极大的表现力和交互性,从数学教学实践、理论或实践与理论结合的角度,展示数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上所需的知识和理论的形成与发展过程,让学生对其分析、理解、批判,能够缩短课程内容与学生的距离,帮助学生完成自己的数学银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上知识经验的意义建构。由于学生缺乏实际从事课堂教学的体验,在传统数学教学论银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上中,掌握数学概念、数学命题、数学推理与证明、数学能力培养等内容的教学,本该属于程序性知识的银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上却以陈述性知识银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上为主,相应的数学教学技能很难形成。信息技术的支持使数学教学论课程的教学内容、教学方法、教学模式发生了深刻的变革。在具体的教学情境中,学生从一个研究者的视角观察和分析真实的教学案例,如三角函数中正余弦图像的作图、立体几何中的二面角、几何体的截面、等积变换、函数图像的对称性等等内容的教学,学生有机会在复杂的教学情境中尝试处理教学问题,从而加深对这些知识内容如何教学的理解,缩短认知过程,认识数学教学规律,理解教学方法,提升数学教学技能和能力。

  4.构建网络环境下的学生自主银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上,培养学生的数学教学创新意识和创新能力

  整合后的数学教学论课程的教学应当保证学生有足够的自主活动空间和活动时间,保证有必要的师生互动活动、生生互动活动以及学生与教学媒体的交互活动,通过数学教学论课程中内在活动性的张扬而促进学生真正理解和掌握数学教学。网络环境下学生自主银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上的方式是信息技术与数学教学论课程的整合所追求的目标。目前大部分以网络为基础的课程银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上环境是从面对面的教学发展而来的,多采用超文本标记语言(HTML)格式并具有超级链接功能,通过这些链接可以获得与当前数学课程相关的信息。网络教学界面设计的未来与网络本身一样是个未知数,目前计算机只能通过数字、图表或二维图像来描述多维信息,尚不能让人们通过视觉、听觉和触觉直接感知多维信息,不能进入场景并获得身临其境的感受。但是,带宽与系统能力的提高,真实度不断增加的虚拟环境与更加“自然”的界面,使得网络环境支持的数学教学论课程银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上活动,无论是了解数学课程发展的历史、数学课程的内容,还是认识数学教学的基本规律和主要过程,进行课程资源开发等等,学生都不受时空限制,共享资源,能够快速灵活地获取信息,展开丰富多样的交互方式,突破区域界限进行协作交流。这种环境体现着能充分发挥学生主体精神的自主银河国际_银河国际平台_银河国际平台登录_银河国际线上方式,有利于学生自主发现和自主探索,提升数学教学的创新意识和创新能力。

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