基于信息技術(shù)的高中數(shù)學(xué)探究式教學(xué)研究

趙飛遠(yuǎn) 劉合香 魏嬌

摘要： 本研究追本溯源，從信息技術(shù)和探究式教學(xué)整合的角度出發(fā)，主要討論了基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)的內(nèi)涵，基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)的目標(biāo)，基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)的作用，基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)的構(gòu)建，以及基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)的技術(shù)培訓(xùn)，與此同時(shí)結(jié)合具體的高中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)例加以分析和印證，對(duì)改善高中數(shù)學(xué)教師的教和學(xué)生的學(xué)具有一定的指導(dǎo)意義和借鑒價(jià)值.

關(guān)鍵詞： 信息技術(shù)探究式教學(xué)高中數(shù)學(xué)教學(xué)研究

一、引言

探究式教學(xué)是在上世紀(jì)50年代美國(guó)掀起的“教育現(xiàn)代化運(yùn)動(dòng)”中，由美國(guó)著名科學(xué)家芝加哥大學(xué)教授施瓦布倡導(dǎo)提出的。他認(rèn)為學(xué)生教學(xué)的過(guò)程與科學(xué)家的研究過(guò)程在本質(zhì)上是一致的，因此，學(xué)生應(yīng)像“小科學(xué)家”一樣去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，并在探究式的過(guò)程中獲取知識(shí)、發(fā)展技能和培養(yǎng)能力特別是創(chuàng)造能力，同時(shí)受到科學(xué)方法、精神、價(jià)值觀的教育，發(fā)展自己的個(gè)性.我們把“探究式教學(xué)”的突出特點(diǎn)歸納為:探究式性、實(shí)踐性、開(kāi)放性和綜合性.

近幾年來(lái)新課程改革的可以說(shuō)是層層推進(jìn)，而基于信息技術(shù)的探究式教學(xué)模式因其倡導(dǎo)學(xué)生借助信息平臺(tái)，自主探索、主動(dòng)教學(xué)的特征，越來(lái)越受到重視.

隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，教學(xué)模式的改革已勢(shì)在必行.新的數(shù)學(xué)課程倡導(dǎo)從學(xué)生和社會(huì)需要出發(fā)，將科學(xué)探究式作為課程改革的突破口.信息技術(shù)為學(xué)生在數(shù)學(xué)教學(xué)中的探究式教學(xué)提供了技術(shù)工具和環(huán)境氛圍.以多媒體與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的信息技術(shù)在學(xué)生自主教學(xué)、主動(dòng)探究式、合作交流及信息檢索、信息加工等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì).實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與數(shù)學(xué)探究式教學(xué)的有效整合，構(gòu)建數(shù)學(xué)教學(xué)的新教學(xué)模式，對(duì)于解決傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性難以發(fā)揮，以及對(duì)信息的篩選、鑒別、加工和處理能力難以培養(yǎng)等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，具有重要的意義.

二、基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)的內(nèi)涵

數(shù)學(xué)是集嚴(yán)密性、邏輯性、精確性、創(chuàng)造性和想象力于一身的科學(xué).傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)是教師傳授，學(xué)生接受，雖然能傳遞一些系統(tǒng)而嚴(yán)密的數(shù)學(xué)知識(shí)，但在一定程度上削弱了學(xué)生教學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的主動(dòng)性和積極性.

按照現(xiàn)代教學(xué)論的觀點(diǎn)，數(shù)學(xué)教學(xué)不僅要使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識(shí)的結(jié)論，還要讓學(xué)生了解知識(shí)的發(fā)生發(fā)展過(guò)程.所謂基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)，是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)和幫助下，以信息技術(shù)為資源操作平臺(tái)，圍繞某個(gè)問(wèn)題通過(guò)自主或協(xié)作的形式來(lái)進(jìn)行探究式的教學(xué)過(guò)程.這個(gè)過(guò)程包括：觀察分析數(shù)學(xué)事實(shí)，提出有意義的數(shù)學(xué)問(wèn)題，猜測(cè)、探求適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)結(jié)論或規(guī)律，給出解釋或證明.

三、基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)的目標(biāo)

基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)強(qiáng)調(diào)對(duì)所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)、技能的實(shí)際運(yùn)用，注重教學(xué)的過(guò)程和學(xué)生的實(shí)踐與體驗(yàn).其具體目標(biāo)為:

①獲得親身參與研究探索的體驗(yàn);

②培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;

③培養(yǎng)收集、分析和利用信息的能力;

④學(xué)會(huì)分享與合作;

⑤培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)道德;

⑥培養(yǎng)對(duì)社會(huì)的責(zé)任心和使命感.

四、信息技術(shù)在數(shù)學(xué)探究式教學(xué)中的作用

1.作為資源的信息技術(shù)

它能提供資源庫(kù)的形式，即利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)工具將教學(xué)內(nèi)容以多媒體、超文本、友好交互等方式轉(zhuǎn)化為數(shù)字化教學(xué)資源，包括數(shù)字化圖書(shū)館、電子閱覽室、網(wǎng)上報(bào)刊等.它能為教學(xué)者提供圖文音像并茂的、豐富多彩的交互人機(jī)界面，能為教學(xué)者提供符合人類思維和記憶特點(diǎn)的、按超文本結(jié)構(gòu)組織的大規(guī)模知識(shí)庫(kù)和信息庫(kù)，因而易激發(fā)教學(xué)者的興趣，為教學(xué)者進(jìn)行探究式教學(xué)創(chuàng)造有利條件.在具體探究式活動(dòng)中教師可向?qū)W生介紹搜索引擎、相關(guān)網(wǎng)址關(guān)鍵詞等，學(xué)生利用信息技術(shù)的檢索服務(wù)功能，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)學(xué)信息的搜集、處理、交流等進(jìn)行探究式教學(xué)，從而獲取知識(shí)并完成探究式任務(wù).基于信息技術(shù)的教學(xué)資源可分為以下三類：

（1）本地資源：指教師在上課前把學(xué)生需要的部分資料收集整理好，集中在本地的局域網(wǎng)上，供學(xué)生參考使用；

（2）遠(yuǎn)程資源：指教師在本地的局域網(wǎng)上運(yùn)用“page to page”的方法超鏈接到Internet，學(xué)生通過(guò)超鏈接可以直接找到需要的資料；

（3）泛資源：指學(xué)生自己運(yùn)用“雅虎”“新浪”“搜狐”等搜索引擎直接上網(wǎng)搜集資料.

2.作為工具的信息技術(shù)

基于信息技術(shù)的教學(xué)和教學(xué)工具主要有：

（1）Explorer瀏覽器、E-mail、BBS論壇、聊天室等.學(xué)生利用搜索引擎、各種數(shù)學(xué)或教育主題網(wǎng)站，從因特網(wǎng)信息海洋中查找和獲取所需的信息資源；或在互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)的硬件環(huán)境下，采取網(wǎng)上論壇、BBS、聊天室、E-mail等形式，進(jìn)行生生之間的認(rèn)知交流和協(xié)作教學(xué)，或師生之間的個(gè)別輔導(dǎo)和答疑.

（2）各種應(yīng)用軟件和教學(xué)軟件.應(yīng)用軟件如“幾何畫(huà)板”可以幫助學(xué)生從動(dòng)態(tài)中去觀察現(xiàn)象、讀取數(shù)據(jù)、探索和發(fā)現(xiàn)研究對(duì)象之間的數(shù)量變化關(guān)系；“Z+Z智能教育平臺(tái)”可以幫助學(xué)生通過(guò)做實(shí)驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)和總結(jié)一些數(shù)學(xué)規(guī)律和數(shù)學(xué)現(xiàn)象，也可以對(duì)學(xué)生提出的假設(shè)和推理進(jìn)行驗(yàn)證.此外，各種常用的教學(xué)軟件也能為數(shù)學(xué)探究式教學(xué)提供很好的支持.如：利用Word可整理各種資料，進(jìn)行研究報(bào)告撰寫；利用Excel可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，制作統(tǒng)計(jì)圖表；利用PowerPoint可制作教學(xué)成果、心得交流的網(wǎng)站，等等.利用信息技術(shù)的工具，為學(xué)生創(chuàng)造豐富多彩、人機(jī)交互、及時(shí)反饋的教學(xué)環(huán)境，有利于調(diào)動(dòng)多種感官協(xié)同作用，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的獲取和加工具有重要意義；同時(shí)在這樣的教學(xué)環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)、探究式、發(fā)現(xiàn)等將成為重要的教學(xué)方式，如學(xué)生可以利用信息技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)情境，自己構(gòu)建數(shù)學(xué)內(nèi)外問(wèn)題的模型，這在傳統(tǒng)的教學(xué)中是較難實(shí)現(xiàn)的.

五、構(gòu)建基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)模式

將現(xiàn)代信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程加以整合，以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力為宗旨，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生自主探究式為主線，以建構(gòu)主義教學(xué)理論和認(rèn)知工具理論為主要理論依據(jù)，構(gòu)建基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)模式，包括五個(gè)環(huán)節(jié)：情境導(dǎo)入、探究式思考、提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)、歸納小結(jié).

這里舉幾個(gè)高中數(shù)學(xué)探究式教學(xué)的實(shí)例.

實(shí)例一：直線和圓的位置關(guān)系

y=kx+b和(x-a)2+(y-b)2=r2之間存在怎樣的位置關(guān)系？老師先不要告訴學(xué)生，讓學(xué)生自己思考，探究式，猜想，甚至動(dòng)手演示和操作，然后老師循循善誘，旁敲側(cè)擊，引領(lǐng)學(xué)生到教學(xué)重難點(diǎn)上來(lái)，從而完成教學(xué)任務(wù)，達(dá)到教學(xué)目標(biāo).

實(shí)例二:拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程

在學(xué)習(xí)了橢圓（0＜e＜1），雙曲線（e＞1）的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生思考離線率e=1時(shí)的曲線是什么？可以讓學(xué)生用幾何畫(huà)板的動(dòng)態(tài)演示功能來(lái)探究式學(xué)習(xí)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)原來(lái)e=1的圓錐曲線是拋物線，進(jìn)而引出和推導(dǎo)出拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.

實(shí)例三：簡(jiǎn)單的線性規(guī)劃

在學(xué)習(xí)了直線的方程之后，再研究簡(jiǎn)單的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題——線性規(guī)劃問(wèn)題：從本質(zhì)上說(shuō)這是數(shù)學(xué)建模的思想在實(shí)際解題中的集中體現(xiàn).認(rèn)真審題和分析題意，列出線性約束條件之后，關(guān)鍵是要找出可行域和最優(yōu)解，而如何找就是一個(gè)難題.老師不要直接把答案拋給學(xué)生，要學(xué)生自己用圖形計(jì)算器來(lái)摸索，寫代碼，輸入數(shù)值，自己去親自探究式和實(shí)踐，這樣教學(xué)效果肯定要比注入式教學(xué)好.

以上列舉的三個(gè)教學(xué)實(shí)例，都是比較生動(dòng)地基于信息技術(shù)的高中數(shù)學(xué)探究式教學(xué)課例.當(dāng)然這樣的教學(xué)實(shí)例還有很多，然而并不是所有的課題都要用到信息技術(shù)，有些課題用信息技術(shù)效果可能一般，有些課題用信息技術(shù)效果反而不好.

因而在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，要適時(shí)，適地，適度，適當(dāng)?shù)貙⑿畔⒓夹g(shù)和探究式教學(xué)相結(jié)合，使數(shù)學(xué)教學(xué)效率大為提高，數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程更為優(yōu)化.

六、基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)模式技術(shù)培訓(xùn)

基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)模式不是輕而易舉就能實(shí)現(xiàn)的，需要我們的高中老師和學(xué)生進(jìn)行一定的技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容.

Gsp應(yīng)用實(shí)例教程

第一段:幾何畫(huà)板初步.內(nèi)容:熟悉各常用按鈕功能及使用.目標(biāo):教師可自行開(kāi)發(fā)小積件，結(jié)合Powerpoint制作課件.

第二段:中級(jí)教程.內(nèi)容:各按鈕功能的綜合使用，以實(shí)例教學(xué)為主.目標(biāo):可較熟練地開(kāi)發(fā)課件.(幾何畫(huà)板是一個(gè)上手很快，精通很難的軟件，此段后開(kāi)展校內(nèi)課件評(píng)比，對(duì)提高教師水平大有裨益)

第三段:高級(jí)教程.內(nèi)容:迭代與深度迭代、顏色參數(shù)的使用，圖形文本的合并，課件的美化，Powerpoint.gsp課件制作的通病及規(guī)避方法.

Flash教程初步主要內(nèi)容:認(rèn)識(shí)Flash、基礎(chǔ)應(yīng)用、繪制圖像、編輯對(duì)象、導(dǎo)入動(dòng)畫(huà)素材、元件、實(shí)例和庫(kù)、基本動(dòng)畫(huà)制作、動(dòng)作的應(yīng)用、Flash動(dòng)畫(huà)的發(fā)布和導(dǎo)出、綜合實(shí)例講解、Flash在實(shí)際應(yīng)用中的技巧、常用效果的制作方法.目標(biāo):初步學(xué)會(huì)應(yīng)用Flash制作課件.

Authorware初步主要內(nèi)容:圖文編輯、動(dòng)畫(huà)編輯、影片導(dǎo)航、互動(dòng)圖標(biāo)、決策分支結(jié)構(gòu)、腳本編輯、聲音及Rash動(dòng)畫(huà)等媒體資源的使用;互動(dòng)應(yīng)用、積件封裝、課件制作實(shí)例流程解析.

Dreamweaver入門主要內(nèi)容:簡(jiǎn)單網(wǎng)頁(yè)制作方法、高級(jí)網(wǎng)頁(yè)制作方法、特殊網(wǎng)頁(yè)制作方法(插入Flash動(dòng)畫(huà)及動(dòng)態(tài)文字、動(dòng)態(tài)菜單、互動(dòng)表單功能的應(yīng)用、站點(diǎn)導(dǎo)航、站點(diǎn)調(diào)試管理與網(wǎng)頁(yè)發(fā)布).

七、結(jié)論

教育要講效率，過(guò)程要講優(yōu)化.基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式教學(xué)就是一種很獨(dú)特，也很高效的教學(xué)模式.然而這方面的理論認(rèn)知和實(shí)踐研究卻相對(duì)較少，有許多內(nèi)容需要靠我們進(jìn)一步去挖掘和開(kāi)發(fā).相信這一領(lǐng)域在大家的努力和探究下一定可以碩果累累，從而不斷改善高中數(shù)學(xué)教師的教和學(xué)生的學(xué)，進(jìn)而達(dá)到數(shù)學(xué)教育的根本目的.

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：本文系2012年度新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革工程A類立項(xiàng)項(xiàng)目《以創(chuàng)新研究型數(shù)學(xué)教師培養(yǎng)為導(dǎo)向，構(gòu)建教師教育實(shí)踐教學(xué)模式的探索與實(shí)踐》.桂教高教［2012］22號(hào)，（項(xiàng)目編號(hào)：2012JGA162）的研究成果之一.