浅析高中数学信息化教学设计的原则和策略

摘要:信息化是当今世界经济和社会发展的一个大的趋势,信息技术的快速发展,对人们的生产方式、生活方式、思维方式和学习方式等都产生了巨大的影响。信息化教学是随着信息技术的发展和普及产生的新型教学模式,它的发展给传统教学模式带来了很大的冲击。随着信息技术不断地被引入到教育领域中,现代教育面临着许多挑战。本文基于信息时代发展背景,在分析数学信息化教学设计要素的同时,研究和探讨了数学信息化教学设计的原则与策略,旨在探究出数学信息化教学设计方案和评价依据,为新课改大背景下的“信息技术与课程整合”提供一些理论支持。

关键词:高中数学;信息化教学设计

中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:1671-7503(2014)01/03-0040-04

一、前言

教学,是一种传知的高级心智活动,这种活动有着自己的规律性,所以,为了做好教学工作,我们需要去体验、研究这种规律性,对于数学教学尤其是这样。信息化教学设计是面向教学和学习过程,并且基于丰富教学资源的设计。信息化教学设计的内涵是指教师在掌握一定的信息技术,而且熟悉信息化教学环境的前提下,在教学过程中结合学习者的特征,把信息技术、学习资源和所授课程有机结合起来,促进教学和学习过程的最优化。数学信息化教学设计是指为了更好地促进学生自主探究性学习,依据学习目标,运用系统的数学思想方法,以学生为中心,充分、合理地利用现代信息技术和数学学习资源,对学习内容、学习方法、学习策略、学习评价等学习环节进行科学设计,创设学习程序的过程。数学信息化教学设计的观点可概括为:在整个数学教学过程中以学生为主体,教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,培养学生学习数学的兴趣,充分调动学生学习数学的积极性和创新意识,使学生有效地实现对所学知识的掌握和锻炼数学逻辑思维并且学会自主学习。数学信息化教学设计要求教师在教学中培养学生的思维能力,激励学生主动探究,激发学生在教学活动中积极思考和体会所学的内容。

数学信息化教学设计应包含如下要素。

(1)设计核心是教学过程设计,重视数学学习环境创设和学习资源的利用。数学教师应更多地关注如何利用信息技术创设教学情境和开发教学信息资源,使得学生可以基于一定的教学情境,借助于丰富的信息资源开展自主探究性学习。作为数学教师要熟练掌握几何画板,利用其制作教学辅助课件。

(2)学习内容为新颖的数学研究性学习专题,强调综合真实世界中的问题与学校教学情境中的问题相结合,因此,数学信息化教学设计应更多地考虑学生实践能力的养成,使得学生具备实际问题的解决能力和学习迁移能力,以应对信息化社会的挑战。

(3)依据单元教学目标确定教学计划,而不是为了完成课时工作量去安排内容,不能拘泥于教材。数学信息化教学设计始于教学目标的确定,终于对教学目标实现情况的评价,如此循环往复。因此,数学信息化教学设计将灵活依据教学目标确定教学内容,再依据教学内容确定所需课时。这就改变了传统数学教学中完全依赖教学大纲所规定的教学进度来确定教学内容的思维方式,提倡反思型教学、研究型教学。

二、数学信息化教学设计的原则

(一)注重情境的创设与转换,并最终使学生在真实情境中灵活应用知识

通过创设一定的情境,让学生在这些情境中进行探究、发现,有助于学生对学习内容的理解和学习能力的提高。尤其强调运用多媒体手段,增强仿真效果,使学习在贴近实际的情景下进行,让学生产生“身临其境”的感觉,以减少知识与问题解决之间的差距,强调知识迁移能力的培养,避免将不同媒体教学资源简单机械地叠加利用。

(二)以“任务驱动”和“问题解决”作为学习和研究活动的主线

数学教师应以“任务驱动”和“问题解决”作为学生学习和研究活动的主线,在相关的有具体意义的情境中确定和讲授学习策略与技能。教师作为学习的促进者,需要引导、监控和评价学生的学习进程。同时,教师还应该开发和利用各种信息资源来支持学生自主学习,比如:教师应创建学生学习网站、教师演示文稿和参考范例等。在教学过程中,教师不仅要布置学习任务,也就是提出问题让学生解决,而且要鼓励学生自己提出问题、思考问题。数学信息化教学设计中,给学生布置任务和设置问题,就如同给学生学习课本知识,理解课本中的概念和定理等准备了一张地图,或者理解为达成教育目标的规划,详尽设计以达到预设的教学目标。通过“任务驱动”学生将是主动地进行学习,而不是被动地接受知识。这意味着学生不是纯粹的信息接收者,而也是信息获取和加工者。数学教师指导学生学习,他是一个推动者,同时也要和学生共同地学习,达到“教学相长”的目标。[1]

(三)为学生提供支架式学习环境,以保障学习活动的有效性

支架式学习主要通过为学生提供一定的支持,以帮助有学习困难的学生建构对知识的理解。支架式学习认为,要使有学习困难的学生获得发展,就要在学生已有发展水平和潜在发展水平之间提供类似于建筑工地的“支架”一样的帮助,学生通过一步步攀爬“支架”来逐步完成学习任务,达到建构知识、获得理解的目的。教育机构要为提供支架式教学硬件和软件环境,这样才能让学生更加有效地学习。在支架式学习中,学生在教师搭建好的支架中,根据自身特点进行学习,并且在课堂积极参与讨论。学生在课堂中或课后的独立探索并非完全不需要教师的支持。为了避免学生走弯路,教师在教学设计的时候要注重引导学生,给他们布置任务,让他们体会学习过程中的乐趣。[2]

(四)充分发挥数学教学评价的目标导向功能,激励学习

数学教学评价是数学教学中的一个重要环节,其目的是及时反馈某一阶段的教学效果,让学生了解自己在某一部分知识点的掌握程度和运用能力,对照个人成长计划,以期迅速地弥补缺陷,纠正错误,完善知识系统和思维系统,提高分析问题和解决问题的能力。成功的数学教学评价可以使学生再次调整认知角度和方法、强化知识结构、增强认知能力。在新课程标准下,我们应有新的理念搞好数学教学评价,注重评价激励和目标引导。

(五)内容选择要合理

选择内容的时候,数学教师要注意学习内容的适量,保持学习内容的灵活性。我们在进行数学信息化教学设计的过程中要注意所设计的教学内容的量,不能过多使学生一时接受不了,也不能过少,使课堂效率下降。我们要灵活设计学习内容和学习方法,不能拘泥于教材和以往经验。我们所设计的学习内容要有创新,不能照本宣科。在选择一节课的学习内容时要具体情况具体对待,以能顺利完成一节课的教学任务和所授知识有利于学生理解和掌握为准。

(六)鼓励学生体验多种情境和检验不同观点

在数学的教学过程中,我们应该多创设一些情境让学生自己去体验和检验不同观点。尤其在数学课程的信息化教学设计中要鼓励学生体验多种情境和检验不同观点。多一些体验对学生的学习是有好处的。我们要做个有心人,不断积累一些情境,多设计一些让学生动手探究的实验案例。在讲授数学思想方法的时候,形象生动的举实例或者让学生自己参与探究会很好地提高学生学习数学的兴趣。数学信息化教学设计中对学生学习方式进行计划,以便让尽可能多的学生有机会展示他们的创造力。在课堂中角色扮演可以提高学生的想象力,让他们自由参与探索思考。鼓励学生动手实验,解决问题,进行讨论和协作学习,这些都提供了极好的机会进行创造性思维训练。[3]

(七)鼓励协作学习,注意心理环境的营造

鼓励“协作学习”,这种协作学习不仅指学生之间、师生之间的协作,也包括教师之间的协作。譬如:同学之间互相讨论,师生之间的交流以及教师之间一起备课、说课,取长补短、共同进步。协作学习会促进学生、师生、教师之间的交流,拉近距离,体会协作学习的乐趣。协作学习有利于营造和谐轻松的学习氛围,使学习不再枯燥,充满人文关怀。总之,协作学习不仅能在一定程度上增强学生的学习积极性、提高学生的学业成绩,而且能够增强他们的自尊,帮助他们培养社会交往技能,建立起友爱、互助的班级学习氛围。[4]

(八)先学后教,当堂训练

每一位学生和教师都是有很多的潜力的。让学生自己学习就是在让学生挖掘自己的潜力,学生自己学习,自己探索,自己体验有助于锻炼思维能力,当然教师的指导仍然很重要。所以,教师的备课就显得尤为重要了。教师在备课的过程中一定要自信,就是要相信自己,不要去抄什么所谓的优秀教案,而是要自己琢磨反思并且总结,尽可能地把自己的潜力发挥出来。教材全解一类的书让学生瘸了腿,而优秀教案一类的书让教师瘸了腿,教师一定要认真备课,多学习多看书,备课教案一定要多修改,多反思。当堂训练也很重要,换句话说就是要趁热打铁,即时反馈很重要,这样有助于学生巩固理解。[5][6]

三、数学信息化教学设计的策略

生活中处处充满着数学,学习数学已是人们生活的一种需要。但学生即使掌握了大量的数学知识,也并不意味着他们能够把握何时、何地该如何应用所学知识去解决真实生活情境中的问题。为了解决这个问题,将课堂教学与真实情景或真实问题相联系,是数学信息化教学设计的必然选择。教育科研是新世纪教师的立身之本、发展之本,而信息资源的开发更是体现教师与时俱进的一个重要方面。数学教师还要在数学信息化教学设计中体现基本的数学思想方法。

(一)数学教学情境的创设

学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的,在实际情境下进行学习,可以使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验去同化或顺应当前学习到的新知识,从而赋予新知识以某种意义。建构主义理论强调教学情境的创设,认为提供一个丰富的情境能使学生在其中通过探究、交互作用和创建起对知识的理解是至关重要的。信息化教学设计中的情境创设,简单地说就是基于特定的教学目标,将学习的内容安排在信息技术支持下的比较真实或接近真实的活动中,让学生通过参与真实的问题求解等实践活动从而获得更有效的学习。为了获得一个真实、复杂的信息化教学情境,多媒体教室将是最佳选择。多媒体教室是指在一个物理教室范围内的计算机局域网,主要服务于课堂教学。在多媒体教室中,学生可以自主探究、相互合作和支持并利用信息技术和信息资源参与问题解决活动;教师可以借助多媒体网络教室所提供的网络教学环境,为学生创设更有利于探索问题的教学情境。教学情境的创设包括创设故事情境、问题情境等。

(二)数学教学信息资源的收集、开发和管理

为了避免学生低效的探究活动,在学生自主学习过程中,教师应该适时地提供帮助指导,我们将这种帮助指导称为搭建学习“支架”。当学生在学习新的或复杂的内容时,教师为他们提供有助于学习的各种材料,包括堂件(电子教案)、课件(CAI教学软件)、系列课件等。堂件知识量少,辅助教师课堂教学,常用PowerPoint软件;课件(CAI教学软件)内含授课、练习、测验、评价、反馈等教学活动,主要用于教学、学生自学;系列课件是指可以综合运用多种教学模式、可以进行系统教学的大型教学软件系统。堂件、课件和系列课件等都属于信息资源。在信息化教学中,教师在开发信息资源的过程中要考虑不同特点的学习者,基础差的学生能够获得足够的帮助,基础好的学生的能力得到充分发挥。数学课程的信息化教学设计要不断研究和反思并且改进,以充分利用爆炸式的信息。信息化社会的教育目标是培养学生的创造力、批判性思维、探究精神和包容的品质。信息技术与课程整合是大势所趋。学习的认知方面可以在家中进行。学校的时间将不仅仅用于传授知识,还要注重情感领域的教育。[7]

1.数学教学信息资源的收集

信息资源的收集很重要。有条件的学校通过电子图书馆和网络数据库进行收集信息资源。在网络上还有许多电子出版物,包括电子图书、电子期刊和电子报纸。再就是网络上还有许多工具书性质的信息资源。还有就是许多论坛上发表的其他教师的心得、经验和体会等。如英特尔未来教育核心课程项目网站上面有创新之旅、论文交流、主题活动、博客空间等栏目。我们可以在上面和全国各地的教师交流、互动,学习他们的一些经验,收集一些对自己有用的信息资源。[7][8]

2.数学教学信息资源的开发

数学信息资源的开发首先要关注国内外数学教育教学改革动态、教育发展状况等。数学教育信息资源的开发要突出针对性、时效性和可用性。网上教育教学信息资源根据构成的特点和呈现形式来分有两种,常规教育教学信息资源和多媒体课件类教育教学信息资源。常规教育教学信息资源通常是以文本、图片、图表、档案材料等呈现的常规教育教学内容,包括知识性教学信息和课程性教学信息以及教育性信息三大类:网上各种科学技术知识和各种技能知识都属于知识性信息;经过教师加工处理,由教师通过网上传授给学生的各学科的基础知识性信息称为课程性教学信息;教育性信息则是教师通过网上对受教育者进行道德品质的教育、心灵陶冶、思想修养、学习目的性的教育内容。多媒体课件类教育教学信息是由教师和专业人员制作的用于教学的完整的软件,它针对特定教学对象,依据学习理论和认知心理学,对教学过程进行教学设计,通过计算机为教师与学生提供多种媒体信息,利用交互机制对教与学的过程进行控制。它集文字、图片、声音、视频、动画等于一体,构成了多维的或虚拟真实的学习空间环境。[9]

3.数学教学信息资源的管理

我们可以利用Moodle(魔灯)对数学教学信息资源进行管理。Moodle是澳大利亚教师Martin Dougiamas基于建构主义教育理论而开发的课程管理系统,是一个免费的开放源代码的平台,目前在各国已广泛应用。Moodle即Modular Object- Oriented Dynamic Learning Environment,是模块化面向对象的动态学习环境的缩写。是一个用来建设基于Internet的课程和网站的软件包。Moodle平台依据社会建构主义的教学思想,即教育者(老师)和学习者(学生)都是平等的主体,在教学活动中,他们相互协作,并根据自己已有的经验共同建构知识。Moodle平台界面简单、精巧。使用者可以根据需要随时调整界面,增减内容。课程列表显示了服务器上每门课程的描述,包括是否允许访客使用,访问者可以对课程进行分类和搜索,按自己的需要学习课程。

(三)具体的数学教学策略

合情推理与演绎推理有机结合的教学策略

传统的数学教学强调演绎推理的作用,忽视了对学生进行合情推理的训练和培养,从而使学生错误地认为数学就是一门纯粹的演绎科学,从而产生畏难情绪。究其原因,主要是教师没有为学生探求知识创设合适的情境,让学生通过观察、实验、归纳等数学活动,在已有知识的基础上产生数学联想,进而找到解决问题的方法。信息技术为学生有效利用合情推理提供了理想的工具与环境。

2.数形结合的教学策略

我国著名数学家华罗庚曾经说过这样一句话:数缺形时少直观,形少数时难入微。数和形是数学中最基本的两大概念,也是整个数学发展进程中的两块基石,在一定条件下数和形是可以相互转化的。在数学课程的信息化教学设计中,我们也要注意应用数形结合的教学策略。数形结合是高中数学新课程所渗透的重要思想方法之一,高中数学新教材之中的每一章节内容都有以数形结合的问题形式出现,能很好地培养和发展学生的数形结合思想。新教材中渗透这一方法,对发展学生的解题思路、寻找最佳解题方法明显带有指导性作用,通过对问题进行正确的分析、比较、合理联想,训练学生思维、拓宽视野,逐步形成正确的解题观;还可在学习中引导学生对抽象概念给予形象化的理解和记忆,提高数学认知能力,并提升对现实世界的认识能力,从而提高数学素养,不断完善自己。[10]

3.一般化与特殊化相结合的教学策略

一般化与特殊化是数学学习中解决问题的行之有效的思维方法。一般化与特殊化是人类认识事物的两个重要侧面,也是解题的两种基本策略,他们相辅相成,是辩证的统一。在多数场合,特殊问题简单、直观,容易认识,容易把握,但是,也有一些场合,特殊问题的个别特性可能会掩盖事物的本质属性,给解题带来困难,而直接求解相应的一般性问题,反而来得简便、明快、奇巧。在《数学地思维》这一著作中,梅森就集中研究了特殊化与一般化在数学问题解决中的作用。按照梅森的观点,特殊化和一般化正是数学思维的核心,并“构成了整个解题过程的基础”。具体地说,就特殊化在解题中的作用而言,梅森指出,第一,只有通过特殊化我们才能很好地了解所面临的问题;第二,只有通过特殊化我们才能认识导致一般化的模式;第三,对于所得出的一般结论我们又必须借助进一步的特殊化去进行检验。我们在进行数学课程的信息化教学设计的过程中要注重一般化与特殊化相结合的教学策略。[11]

4.利用ADDIEE模型进行数学信息化教学设计的策略

ADDIE模型是用来分析、设计、开发、实施和评估教学的工具,它也是一个动态的、灵活的对教学及学生学习进行指导的有效的训练和表现支撑工具。考虑到ADDIE模式(分析、设计、开发、实施、评估)步骤的特定属性,数学教师在教学设计分析阶段要将涉及学习者特征、学习内容以及如何将这些教学设计要素进行有机整合;教学设计阶段解决如何形成的教学目标和学习目标;开发阶段解决教学过程使用的工具和创建教学材料;实施阶段就是详尽设计对教学材料或教学程序的灵活执行;评估阶段指的是对教学过程进行反思和总结,如同照镜子一样。[12]

参考文献:

[1] porandokht Fazelian,Abdolrarim Naveh ebrahim,Saeed Soraghi. The effect of 5E instructional design model on learning and retention of sciences for middle class students[J]. Procedia Social and Behavioral Sciences,2010.5

[2]许.支架式学习及其在小学数学中的运用[D].上海:上海师范大学,2009.

[3] Mahnaz Fatemi Aqda,Farideh Hamidi,Farhad Ghorbandordinejad. The impact of constructivist and cognitive distance instructional design on the learner’s creativity[J].Procedia Computer Science, 2011,(3).

[4]傅钢善.现代教育技术[M].西安:陕西师范大学出版社,2007.

[5]李凤来.信息化教学设计的原则和策略[J].中国成人教育,2006,(8).

[6] Ali Baykal. Open systems metaphor in instructional design[J]. Procedia Social and Behavioral Sciences,2009.1

[7]王涛.信息化教学设计初探[J].信息与电脑,2009,(12).

[8]蒋鹤生.信息化教学设计应把握的要点[J].白求恩军医学院学报,2009,(8).

[9]李勇帆.校园网教育教学信息资源的开发与建设研究[J].中国电化教育,2001,(6).

[10]刘勇.谈数形结合思想在高中数学教学中的运用[J].科教新报, 2011,(3).

[11]王光生,何克抗.基于信息技术的数学问题解决教学策略[J].开放教育研究,2009,15(2):40-41.

[12]ZehraOzdileka,EdwardRobeckb.Operationalprioritiesof instructional designers analyzed within the steps of the Addie instructional design model[J]. Procedia Social and Behavioral Sciences,2009,(1).