在信息技术高度发达的今天,人们对计算机的使用越来越广泛,我们很难想象一个组织机构在运做中如果不使用计算机将会是什么样子。在百货商店,带条形码扫描仪的计算机可以让我们更快地结帐;当我们去看足球比赛时,我们能够看到计算机控制的记分牌;汽车引擎系统和仪器面板都是由计算机控制的;有很多人已经开始使用个人计算机来管理家庭的日常收支、管理名片、打印信封、给朋友发送电子邮件、甚至上网玩拱猪游戏等。
而将计算机技术应用于教学,它带来的将是整个教育思想、教育内容、教育方法、教育手段、教育模式、教育过程的变革。当今,数学教学确实仍存在着机械模仿,靠题海战术来提高学生成绩,整个教学活动缺乏生气。
那么如何改进教学方法来提高学生的学习水平呢?我们认识到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,是教育自身改革和发展的需要。因此开展计算机辅助教学是提高课堂效益,并从应试教育向素质教育转轨的重要手段之一。同时计算机在辅助教学中的合理应用,对于提高学生学习兴趣、培养数学能力、发展智力、突出重点、突破难点等方面都有着积极的作用,同时也促进教师更新教育思想、教育观念、改进教学方法、深化课堂的教学改革。
在学校,计算机的普及率已在逐步提高。在美国,1994年底已经使用1810万台教育计算机,其中620万台直接进入了中小学,98%的中小学已经在不同程度上使用计算机辅助教学,全美小学、初中、高中在校人数与计算机的比率分别为15∶1、14∶1、10∶1。在我国,中小学计算机的普及率也在逐步提高,据不完全统计,截止1996年,在我国近80万所中小学中,已有3—4万所配置了不同档次的计算机40万台,许多学校还配备了网络计算机教室。但实际上真正在课堂上使用计算机的教师却很少,计算机教室成了打字室。这种情况在发达国家也是如此。比如日本高中计算机普及率达99.7%,但教师愿意在课堂上使用的也仅占18.7%。造成这种情况有许多原因,如有的教师对CAI持怀疑态度,或由于对新技术的陌生而不愿意尝试,还有教学软件的缺乏,现有的教学软件质量不高等。在21世纪,计算机必然在数学教育中发挥重要作用,因此,如何在数学教学中充分地发挥计算机的优势,已成为数学教育现代化和数学教改的现实课题了。
在此结合本人在上学期的教学工作来谈一下信息技术与数学教学的整合问题。
一、 信息技术支持下的数学教学平台
自从1958年IBM的研究中心利用计算机进行小学二进制的数学教学开始,计算机辅助教学已经逐步发展起来。特别是近十几年来,随着计算机的发展,出现了许多高质量的数学软件(如一些数学软件包mathcad、mathematica、maple,《几何画板》,《Z+Z智能教育平台》等)。许多教师也在逐步地应用计算机和图形计算器(如内置了计算机代数和交互式平面几何的TI—92)辅助他们的数学教学。另外,人们可以利用网络获取更多的信息,可以实现同步的远距离学习。所有这些,对于我们的传统教育方式都产生了很大的冲击。利用信息技术,可以做许多传统教育方式难以办到的事情。
我在大学期间副修了计算机专业,对《几何画板》、mathematica等数学软件进行了系统的学习,上学期又参加了海淀教师进修学校组织的《Z+Z智能教育平台》讲座,确实发现这些软件给我们数学教学提供了一个很广阔的空间。
二、 数学教学下如何更好地应用计算机
《新大纲》中明确提出:重视现代教育技术的运用。它指出,在教学过程中,应有意识地利用计算机和网络等现代信息技术,认识计算机的智能画图、快速计算、机器证明、自动求解及人机交互等功能在数学教学中的巨大潜力,努力探索在现代信息技术支持下的教学方法、教学模式。
要因地制宜,积极稳妥地在数学教学中推广使用现代信息技术。要重视教学设计。实现教师与专业信息技术工作者的优势互补。设计和组织能吸引学生积极参与的数学活动,支持和鼓励学生运用现代信息技术学习数学、开展课题研究。改进学习方式,提高学生的自主学习能力和创新意识。
以下,我从计算机教学和研究性学习两方面分别进行阐述。
1、用计算机进行课堂演示
传统教学中教师通过黑板、教具模型、投影片等媒体展示所需要的各种信息,而现在计算机可把这些信息加工成文字、图形、影像等资料,并进行一些必要的处理(如动画),将这些资料组合起来。课堂教学时,可以通过多媒体讲台或网络计算机教师进行演示,大大地改进了教学工作。
我在高一数学讲解《三角函数图象》这节课时,以前需要教师在黑板上先画出直角坐标系、单位圆,再通过平分单位圆,把三角函数线平移到直角坐标系下,之后描点、连线,而学生只能在下面机械地模仿,这一过程往往需要将近20分钟的时间,不仅手工作图会带来一些误差,而且分单位圆时由于时间等原因不能分的很细,这就使最终得到的图形不是非常准确的,而利用多媒体技术,教师只需在上课时先对学生进行启发,根据学生提出的想法,再使用已作好的课件进行这部分内容的展示,不仅大大节约了时间,而且充分地调动了学生的积极性;不仅可以把整个三角函数图象的形成过程十分清楚的展现出来,而且可让学生自己验证自己的想法是否正确;不仅使图象的精确度大大提高,而且在图象的动态变化过程中增加了学生的学习兴趣,使这节课的难点较轻松地得以突破。
再如我在讲解“互为反函数的函数图象间的关系”时,由于新教材中删去了幂函数部分,因此学生只学过有限的两类函数,因此就从这两类函数推广到一般情形显得较为突然,并且学生接受起来也比较困难。为此我在课堂上运用了《Z+Z智能教育平台》,把学生陌生的、不熟悉的几类函数也分别进行了演示,使学生由简单的形象认识提高为抽象的概括,由此产生了一个由量变到质变的过程,后面紧跟着再给出这个定理使学生很容易就接受了。
再如:2001年高考题中有一道关于立体几何的题,由于空间思维能力对学生要求较高,因此这道题的正确率很低,在教学中给学生讲解此题时难度也较大,但利用《几何画板》后,可以很清楚地把空间图形的位置关系表示出来,并利用此软件的动态变化功能将数与行有机结合起来,把运动和变化展现在学生面前,这对于培养学生良好的思维习惯起到了很好的效果。
2、用计算机进行研究性学习
《新大纲》中提出:研究性学习主要是指对某些数学问题的深入探讨,或者从数学角度对某些日常生活中和其他学科中出现的问题进行研究,充分体现学生的自主活动和合作活动。在活动课上,可考虑把学生分成2—3个人一个小组,每组共用一台计算机。教师提供问题,学生利用计算机提供的环境,积极思考、讨论,动手演算,解答这个问题。教师要深入每一个小组中参加讨论,观察其进程,了解遇到的问题并及时解答,对有共性的问题组织全班讨论或讲解,努力在全班创设一种研究探索的学术气氛。
例如,几何画板提供了一个十分理想的让学生积极的探索问题的“做数学”的环境,学生完全可以利用它来做数学实验,这样就能在问题解决过程中理解和掌握抽象的数学概念,使得学生获得真正的数学经验,而不仅仅是一些抽象的数学结论。目前,在这方面已经有了一些有益的尝试。如’98全国计算机辅助中学数学教学课例展评、交流、研讨活动中,北京师大附中的一个课例“求圆内接三角形面积的最大值”,就是在电脑网络教室里,让学生利用几何画板,自己在动态变化中观察静态图形的变化规律,对图形进行定量的研究,通过交流、讨论,最终得到问题的解答,其中有一个解法是教师在备课时也未想到的。1995年夏季学期,两个美国初中二年级学生David Goldeheim和Dan Litchfiled应用几何画板发现了又一种任意等分线段的方法;东北