浅议高中数学与信息技术的整合

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  【摘要】随着新课标的不断深入,信息技术在中学教学中的体现和功能引起了广大数学教育工作者的普遍关注。本文试从对信息术在高中数学教学中作用的初步认识;高中数学教学中信息技术的重要应用;信息技术对数学创新能力培养的意义等三个方面着手阐述信息技术的重要性,希望引起广大教育工作者对信息技术作用的高度重视。
  【关键词】信息技术 高效课堂双自主 创新能力;
  当前,随着教育深化和课程改革,过去的传统教育教学手段已满足不了学生对知识的需求以及考试的要求。越来越多的问题需要归结成能用计算机手段处理的数学问题。计算机作为一种功能强大的计算和信息处理工具,对推动高中数学教学的进步具有划时代的意义。计算机超乎想象的计算速度,使得一大批原本由于手工计算的局限而难以解决的问题,一下子的获得了解决。计算机的强大的图表处理功能,算法中的程序功能,计算机网络的信息传递功能等等,无不渗透到数学教学的方方面面的。因此很有必要将信息技术的作用提高到一个新的认知程度,并潜移默化到日常的教学中去,探讨信息技术在教学中的重要作用意义重大。
  一、对信息技术在高中数学教学中作用的初步认识
  1.信息技术改变了学习环境和方式
  学习是一个双边过程,包括教师的教和学生的学两方面。传统的电化教学手段虽然具有多种优势,也能表现声音、文字、图表、图像等多种信息,但在实际教学过程中,都有不足之处。从现代教育技术来看,并不是真正意义上的信息技术,缺少交互能力,信息单向传输,无法在教学中实现信息反馈,不能进行教学过程的有效控制。
  电脑多媒体网络信息技术采用了图形操作界面,具有人机交互性。通过教学软件、网络上的教学资源库等,教师可以根据学生的学习兴趣、爱好来选取学习内容,通过人机对话,不断提高学习水平,及时反馈信息,有利于学生能力的培养和开发,培养学生创造精神,使教学过程处于失控状态的情况得到彻底改观,教师有精力腾出大量的时间来控制教学,打造高效课堂。
  2. 信息技术改进教学内容和表现形式
  传统的教学手段,尽管可以增强教学的直观性、可操作性。但靠教师讲解,学生模拟,即使语言再生动形象,操作再详细,对学生来说还是模糊不清,这样的讲课是一种低效率、低质量、低效果的教学。
  利用电脑信息技术教学更具有直观性、操作性、实践性,可以使每位学生看到教师电脑上的图像、情景、动态演示,听到与情景相配的声音。教师可以有选择、有重点的讲解并演示,学生边练习边体会并且适时地加上教师的辅导,这样一来,使书本中静止不动、无声抽象的描述变得生动形象,有声有色,这种讲解、演示、练习、辅导相穿插的教学,是一种全新的教学形式,体现了以教师为主导,学生为主体的双自主教学原则,那么,教学中的难点、重点自然突破。
  3.信息技术增大知识容量,提高教学效率
  在传统的教学中,学生学习知识主要通过教师讲解和自己看书学习,但这两种途径的吸收量有限。目前的社会是信息爆炸的时代,依靠传统的教学方法,是跟不上形势发展的。
  电脑多媒体网络可以存储大量的信息资源,可以按不同的信息分类建立多媒体教学所使用的素材库。也就是说,电脑多媒体是一个电脑室、语音室、播放室、资料室、图书室等。教学时,教师只要坐在电脑多媒体网络的教师用机前,就可以快捷地检索所需的信息。将多媒体教学展现在每台学生电脑上,学生也可以通过多媒体网络共享上述的所有教学素材库。这种高效的教学手段和大信息量的教学方式,能极大的提高教学效率和教学质量。因此电脑多媒体网络是继传统的电化教育手段之后在有限的时间、空间内,人机交互地传播大信息的新技术手段。从教学使用情况看,电脑多媒体网络比传统的电化教育手段更灵活、更方便、更有效,优势更明显。
  二、高中数学教学中信息技术的重要应用
  1.信息技术重组了数学的教学内容
  首先,我们认为数学教学中应渗透计算机意识。这不是说把数学课变为计算机课,而是要学生意识到越来越多的问题可以归结或表示成为能用计算机手段处理的数学问题。当初笛卡儿在《思想的指导法则》里设计了一个解决各种问题的模式:
  (1.)把任何问题化成数学问题。
  (2.)把数学问题化成一个代数问题。
  (3.)把代数问题归结为解方程式。
  笛卡儿这里要给出解决天下所有问题的万能模式。虽然这是不切实际的,但他的思想是深刻的,特别对计算机技术迅速发展的今天有现实意义。实际上可以用计算机处理的问题是相当广泛的。为此,首先需要找到能反映问题规律的数学模型,然后寻求适当的算法,再编制计算机能识别的程序,在上机运算以前有大量的数学工作要做。所谓在数学教学中渗透计算机意识,就是要渗透数学模型的思想,算法的思想和程序的思想。这些在当前的教学中是薄弱的,有些时候我们太注重一些只有欣赏价值的技巧,而对整体的数学思想重视不够,对如何培养学生提出问题、分析问题和解决问题能力尚缺少研究。
  其次,数学能力培养的问题。传统的数学教育强调三大能力,即运算能力、逻辑思维能力和空间想象力。其中至少关于运算能力就需要考虑计算机的因素,例如有了计算机,数学用表、对数和计算尺的作用显然降低了。过去教学中的笔算、心算、表算、尺算现在需要重新加以考虑,它们对学生今后的发展与实际应用起什么作用?对于数与式的计算应该要求到什么程度?一方面,即使有了计算机,有些基本的笔算和心算技能也应严格训练,不能松懈;另一方面,有些传统的教学要求已经不符合今天的发展了。例如,因式分解中技巧性太强的题目可否删去,过于繁复的代数式与三角式的化简可否不再要求?而适于上机操作的迭代递推等算法可否适当介绍一些。
  当然计算机对数学教学带来的影响决不只这些,例如设计计算机程序必然涉及各种计算机语言,而这又需要数理逻辑的基本知识。传统的数学教学中逻辑思维能力主要是通过几何课进行训练的,这显然不符合时代的要求。所以从教材内容的科学化到教学观念的更新还都有不少有待于认真研究的问题。   2.信息技术分解了数学教学的难点
  因为数学概念的抽象、数学计算机的繁杂,数学的学习和教育面临巨大的困难。能否解决这些困难?现代信息技术能激发学生的学习兴趣,使抽象、枯燥的数学概念变得直观、形象、使学生从害怕、厌恶数学变成对数学喜爱和愿意学,在很大程度上能够克服这些困难。
  其一是几何,现代信息技术能极大地开阔几何教改的思路,创造出传统教学不可能实现的奇迹。
  首先谈谈动态的图形。利用计算机技术我们只需一两分钟就能画出动态的几何图形、动态的空间坐标、动态的函数图形、动态的圆锥曲线等待。这给几何教学带来了转机,让图形说话!过去许多用口头语言难以讲清楚的概念,现在一看图形就完全明白了。需要时只需轻轻一按鼠标将动态图形定格,就能得到变式图形,这为学生抽象出准确的概念提供了丰富的素材。再谈测算,过去必须用刻度尺与量角器进行度量,现在利用计算机能对线段、角度、面积等我们感兴趣的几何量(包括动态图形的几何量)进行及时的度量和计算。于是许多图形的几何性质,某些条件对图形性质的影响可以让学生自己去发现了。
  其二,在数学教学中,概念教学是重要的,也是困难的。经验表明,让学生理解某一数学概念有时要比教他们学会一个具体的解题技巧还困难。有些内容,例如函数概念,一直是数学教学中传统的难点。学生学过函数概念之后多数并不理解符号“f”的意义,这促使我们探讨概念教学的改革及计算机在其中所能发挥的作用,数学概念离不开抽象思维及严谨的数学语言表述,而抽象与严谨正是学生疏远数学的原因。现代信息技术的可视化技术能对几何教学提供生动直观的图形。计算机可以缩短数学与学生的距离,有助于学生理解抽象的数学概念。计算机辅助数学概念教学的效果是传统教学不可比拟的。究其原因,并非计算机本身具有这种教学才能,而是在计算机的支持下教师可以进行比原来更有效的教学设计。
  三.信息技术对数学创新能力培养的意义
  创新是社会发展的根本保证。一个国家和民族创新能力的基础是具有创新意识的国民,尤其是具有创新意识的人才,这种能力的培养,应从中学数学教学开始。现代信息技术,它强化了数学创新能力的培养。
  1.促进个体知识结构的建构
  通过诸如计算机网络等现代信息技术可以实现数学学习过程个性化,有利于建构有效的个体知识结构。这是由于:网上信息资源丰富,学习者根据自己的需要来涉猎信息,获取知识;网络的开放性和多样化和交互性使得学习者能够随时随地在网上进行数学学习交流、自由讨论和辩论等,充分发挥主观能动性;
  这样,学习者可根据个人需要和水平来选择学习内容和学习进程,根据自身条件来设计学习方式,真正实现学习过程的个性化。
  总之,学习者借助计算机和网络开展的个性化学习活动,可以建立起相关的背景知识,并通过把网上的知识、实践观察和他人经验加以整合,更有利于个体知识结构的建立。
  2.促进创新思维水平的提高
  创新能力形成的核心是创新性思维,创新能力是创新思维充分发展的结果。现代信息技术所具有的多种功能在训练数学创新思维(诸如:直觉思维、发散思维、集合思维等)中有其独特的优势:计算机和多媒体呈现出的材料和信息容易激发学生的直觉思维,容易引起学生主动地去观察,而观察是诱发直觉思维的最主要形式,是精神领域中发明创造的丰富源泉;发散思维是创造思维的重要支点,是学生将来成为创造性人才的基础。一个人的创新,无非是想到了别人还没有想到的可能性,或者说,就是别人思维尚未扩散到的领域,被你的思维扩散到了.
  总之,以计算机为主的现代信息技术具有集文字、图形、动画、声音于一体的特征,这种形式使得人们在学习、创作过程中,极大地调动人们的思维活动,促进各种思维活动有效整合,提高思维活动能力。
  3.促进创新个性品质的养成
  创新与人的个性品质有密切关系。现代信息技术在发展良好的具有创新精神的个性品质过程中起着独特的作用,有利于激发创新动机;现代信息技术给人们提供了丰富的创作空间,人们可根据自己的愿望和水平自由发辉自己的想象力和创作力,大大激发创作欲望和创新动机,有利于培养求知欲和独立性;以网络为主的现代信息技术信息丰富且更新速度迅速,可大大激发人们的求知欲;在求知欲的驱动下,必然对出现的新东西进行有选择的吸收,而选择的过程则是一种独立的分析、批判的过程,有利于合作精神的培养。现代科技创新发展过程揭示了创新活动过程中合作的重要性,合作创新在现代社会发展过程中显得尤其重要,因此,利用网络能便利开展合作学习、合作创作、合作研究等等,这对培养合作精神有很大的帮助。
  总之,当前教育改革是一个逐步推进的过程,信息技术作为龙头,首先得引起教师的高度重视,弄清信息技术在数学教学中的重要作用,然后在平常的教学过程中结合教教材、习题,逐渐渗透和使用这一技术,使学生感受到信息技术的庞大作用,从而在教与学的双边活动中引起师生互动探究,激发学习兴趣,从而为数学能力和思维品质的形成打下一个良好的基础。
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