信息技術(shù)在教科書中的編排

徐章韜 梅全雄

[摘 要] 文章用文本分析法從廣度、深度和連貫性等三個方面，比較了湘教版、人教版兩種典范教科書中信息技術(shù)的編排方式。在廣度上，兩種版本的教科書在傳統(tǒng)內(nèi)容上涉及的信息技術(shù)基本一致，而在新增內(nèi)容上差別明顯；在深度上，湘教版教科書中的信息技術(shù)涉及更多的數(shù)學(xué)教學(xué)活動；在連貫性上，人教版教科書用到多種信息技術(shù)，湘教版教科書以超級畫板為主要的信息技術(shù)貫穿課程的始終。有必要采取分層推進的方式推動信息技術(shù)與課程的整合；教科書編寫者應(yīng)把科學(xué)的視角與技術(shù)的視角有機融合，并以適切的形式整合在課程中；采取適當(dāng)?shù)纳钊雽W(xué)科的信息技術(shù)也是至關(guān)重要的。

[關(guān)鍵詞] 教科書； 信息技術(shù)； 編排方式； 深度； 廣度； 連貫性

[中圖分類號] G434 [文獻標志碼] A

[作者簡介] 徐章韜（1976—），男，湖北京山人。副教授，博士，國家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心博士后，主要從事信息技術(shù)背景下的學(xué)科教學(xué)知識研究。E-mail：xuzhangtaoyuanyuan@126.com。

一、問題的提出

強調(diào)教育信息化在教學(xué)過程中的應(yīng)用，進而實現(xiàn)教育質(zhì)量的顯著提升，是教育信息化的重大意義所在。[1]然而在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，教育信息化能否顯著提升學(xué)科教學(xué)的質(zhì)量與學(xué)生的能力素質(zhì)，迄今還存在很大的疑問，還沒有找到有效的解決辦法。由于教育信息化的核心與關(guān)鍵是“信息技術(shù)與課程整合”，[2]特別是信息技術(shù)與教科書的整合。教科書是課程標準的下位材料，旨在體現(xiàn)課程標準，是課程目標、課程內(nèi)容的重要載體，是課程研究的核心內(nèi)容之一，也是教師知識的重要來源之一。[3]因此，具體地研究教科書中信息技術(shù)的編排方式，從中探索出信息技術(shù)與學(xué)科課程整合的有效方式、途徑，對教育信息化深入課堂教學(xué)，對提高教師信息化素養(yǎng)與能力，對教育信息化深入地實施、持續(xù)地發(fā)展均具有十分重要的意義。

二、研究方法

（一）研究對象

教科書的多元化給課程改革注入了新鮮活力。根據(jù)同一課程標準編寫的、現(xiàn)行的、不同版本的高中學(xué)段的教科書共有6種。本研究根據(jù)典型取樣法，選取同一課程標準下兩種版本的數(shù)學(xué)教科書中的信息技術(shù)為研究對象。這里選取的教科書是人民教育出版社的高中A版數(shù)學(xué)教科書和湖南教育出版社的高中數(shù)學(xué)教科書。人民教育出版社具有60多年編寫教科書的經(jīng)驗，編寫的教科書具有示范性、權(quán)威性和使用范圍廣等特點。湖南教育出版社編寫的初高中數(shù)學(xué)教科書是首度進入臺灣的基礎(chǔ)教育教科書，[4]并由九章出版社在臺灣出版發(fā)行。這兩種典范的高中數(shù)學(xué)教科書中信息技術(shù)的編排方式具有典型意義。

（二）分析方法

根據(jù)陳向明的說法，文本分析法屬于實物分析方法的一種，實物分析是質(zhì)的研究中一個非常有效的收集資料的方式，不僅可以為研究提供一些物質(zhì)依據(jù)，而且可以揭示制作者和使用者的動機和意圖。本研究主要采用文本分析（Text Analysis）法[5]對教科書中的信息技術(shù)進行分析。

（三）分析框架

黃甫全等認為課程的難度是課程的實質(zhì)問題之一 ，[6]孔凡哲等從課程廣度、課程深度和課程時間等三個維度解析了教科書中《四邊形》的課程難度。[7]2008年美國數(shù)學(xué)顧問專家組總結(jié)報告指出，要建立連貫、聚焦核心概念和核心思想的循序漸進的數(shù)學(xué)課程。[8]可見，課程廣度、課程深度、課程時間和課程連貫性都是表示課程屬性的重要指標。教育中技術(shù)的本質(zhì)是技術(shù)與教育的融合，技術(shù)的本質(zhì)使得技術(shù)進入課程之中，并真正成為教育的一部分。信息技術(shù)與課程整合的成果最終沉淀在教科書編寫者對課程計劃、課程標準的解讀之中，沉淀在教科書中，成為課程的有機組成部分。信息技術(shù)與課程整合的目標是營造信息化教學(xué)環(huán)境，實現(xiàn)新型教與學(xué)的方式，變革傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)。[9]為了達成這一目標，信息技術(shù)應(yīng)當(dāng)作為一個基本元素貫穿課程的始終。鑒于課程廣度、課程深度和課程時間是表示課程難度的三個重要指標，我們認為信息技術(shù)在教科書中的編排不僅要考察信息技術(shù)在教科書中滲透的廣度、深度，還要考察信息技術(shù)在教科書中的連續(xù)使用。因此，本研究從廣度、深度、連貫性等三個維度來考察信息技術(shù)在教科書中的編排方式。

廣度是指信息技術(shù)在課程內(nèi)容中所涉及的范圍和領(lǐng)域的廣泛程度，具體地是指教科書中哪些課程內(nèi)容用到信息技術(shù)來呈現(xiàn)或處理。深度是指信息技術(shù)在營造信息化教學(xué)環(huán)境、實現(xiàn)新型教學(xué)方式、變革傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)等方面所起作用的力度，具體地是指信息技術(shù)整合到課程中之后，要能真正成為課程的一部分，能滿足教學(xué)活動的需要。以數(shù)學(xué)學(xué)科為例，信息技術(shù)要能滿足數(shù)學(xué)作圖、符號運算、公式編輯、測量、編程、演示等數(shù)學(xué)教學(xué)活動的需要，要能營造一個實驗探索的環(huán)境。根據(jù)信息技術(shù)涉及的數(shù)學(xué)教學(xué)活動的多少，比較信息技術(shù)與課程整合的深度。連貫性是指統(tǒng)籌考慮課程內(nèi)容中使用的信息技術(shù)的種類。為了使信息技術(shù)能深入學(xué)科，[10]對信息技術(shù)要有所選擇。不加選擇地，一時使用這種信息技術(shù)，一時使用那種信息技術(shù)，而不充分挖掘信息技術(shù)的潛在功能，勢必會加重師生的經(jīng)濟負擔(dān)和學(xué)習(xí)負擔(dān)。

（四）數(shù)據(jù)采集

兩種版本的教科書都是依據(jù)同一種課程標準編制的，但反映了不同編寫者對課程標準的不同理解。從編排形式上看，人教A版主要以開設(shè)《信息技術(shù)的應(yīng)用》這一欄目介紹信息技術(shù)在課程中的應(yīng)用，間或在正文中穿插一些信息技術(shù)的應(yīng)用，這主要體現(xiàn)在有關(guān)解析幾何的內(nèi)容中。湘教版以《多知道一點》、《閱讀與思考》、《數(shù)學(xué)實驗》、《上下而求索》等欄目滲透數(shù)學(xué)科學(xué)和信息技術(shù)的學(xué)習(xí)。兩種版本的教科書中涉及的信息技術(shù)見表1、表2。

表1 人教A版中的信息技術(shù)

三、研究結(jié)果

（一） 在廣度上，兩種版本的教科書在傳統(tǒng)內(nèi)容上涉及的信息技術(shù)基本一致，而在新增內(nèi)容上差別明顯

把表1、表2中的數(shù)據(jù)按代數(shù)運算、解析幾何、函數(shù)圖像、概率統(tǒng)計、立體幾何和算法編程等六類進行分類（人教版教科書中的“用Word2002繪制流程圖”是Word作圖工具的一個運用，在其他軟件如超級畫板里也容易實現(xiàn)，不屬于上述六類中的任何一類，沒有計入）。結(jié)果見圖1。

圖1 人教版和湘教版教科書中的信息技術(shù)廣度統(tǒng)計對比

從圖1中看到，在立體幾何中，人教版教科書沒有滲透信息技術(shù)，湘教版教科書中只有一個數(shù)學(xué)實驗——正四棱錐的截面，低于信息技術(shù)出現(xiàn)的平均頻次?？梢娏Ⅲw幾何不是信息技術(shù)與課程整合的重點。其可能原因在于缺少合適的信息技術(shù)工具。在算法編程上，湘教版教科書中有12處涉及算法或其思想，遠高于信息技術(shù)出現(xiàn)的平均頻次，豐富的算法編程素材有力地支撐了教科書編寫者的口號“信息技術(shù)使數(shù)學(xué)更有力量”；人教版教科書中有4處，也高于信息技術(shù)出現(xiàn)的平均頻次。在概率統(tǒng)計上，兩種版本的教科書也顯示出較大的差異。人教版教科書只在1處出現(xiàn)過信息技術(shù)，即是《統(tǒng)計案例》中出現(xiàn)的《μ，δ對正態(tài)分布的影響》，然而嚴格地說起來，此處屬于函數(shù)圖像的范疇；湘教版教科書在統(tǒng)計計算、做模擬隨機實驗等7處涉及信息技術(shù)。在代數(shù)運算、解析幾何、函數(shù)作圖上，兩種版本的教科書中信息技術(shù)出現(xiàn)的頻次差不多。

在課程廣度上，上述結(jié)果可分成兩類。（1）基本一致型。在代數(shù)運算、解析幾何、函數(shù)圖像和立體幾何等傳統(tǒng)內(nèi)容上，兩種版本的教科書涉及到的信息技術(shù)的廣度基本一致。（2）差異明顯型。在概率統(tǒng)計、算法編程等新增內(nèi)容上，兩種版本的教科書涉及到的信息技術(shù)的廣度差異明顯。

（二）在深度上，湘教版教科書中的信息技術(shù)涉及更多的數(shù)學(xué)教學(xué)活動

在作圖活動上，人教版教科書中涉及的有：靜態(tài)、動態(tài)圖像演示，動態(tài)圖形演示，函數(shù)圖像擬合，追蹤點的軌跡，用圖解法求方程的近似解，共計5種；湘教版教科書中涉及的有：靜態(tài)、動態(tài)圖像演示，列函數(shù)表，函數(shù)圖像的疊加，軟件作圖揭示圓錐曲線的光學(xué)性質(zhì)，作立體幾何體的截面，軟件作圖擬合曲線，作函數(shù)圖像的切線，作統(tǒng)計回歸直線，動態(tài)演示各種曲線，共計9種。

在測量活動上，人教版教科書中涉及的有：測量點的坐標，測量點到直線的距離，共計2種；湘教版教科書中涉及的有：測量表達式，測兩點的距離，測量角度，共計3種。

在計算活動上，人教版教科書中涉及的有：求方程的近似解，解線性規(guī)劃問題，估計無理數(shù)的大小，共計3種；湘教版教科書中涉及的有：集合的運算，求方程的近似解，作統(tǒng)計計算，計算組合數(shù)，計算圓周率，共計5種。

在算法編程活動上，人教版教科書中涉及的有：用二分法求方程近似解的程序框圖，估算無理數(shù)值的程序框圖，用牛頓法求方程近似解的程序框圖，割圓術(shù)的算法，共計4種；湘教版教科書中涉及的有：用二分法求方程的近似解的程序?qū)崿F(xiàn)，用程序?qū)崿F(xiàn)電力線的圖形，生成數(shù)列各項的算法，用程序?qū)崿F(xiàn)樂音，進位制的算法和程序，用幾何概率求圓周率近似值的程序?qū)崿F(xiàn)，計算機自動推理功能、算法思想的應(yīng)用及計算機應(yīng)用等簡介，共計7種。

在教學(xué)中有時還要演示各種現(xiàn)象，以便于揭示現(xiàn)象背后蘊含的數(shù)學(xué)道理。人教版教科書中沒有提及信息技術(shù)支持下的演示活動。湘教版教科書上的演示活動有：圖形著色模擬光的干涉，軟件作圖模擬光的反射，投豆、投針模擬隨機實驗，共計3種。

統(tǒng)計結(jié)果對比分析見圖2。

從整體上看，兩條折線近似于“平行”，且代表湘教版的折線位于上方，表明在課程深度上，湘教版教科書中的信息技術(shù)涉及了更多的數(shù)學(xué)教學(xué)活動。

圖2 人教版和湘教版教科書中的信息技術(shù)深度統(tǒng)計對比

（三）在連貫性上，人教版教科書用到多種信息技術(shù)，湘教版教科書以超級畫板為主要信息技術(shù)貫穿課程的始終

人教版教科書中涉及的信息技術(shù)有Excel、幾何畫板、計算器、圖形計算器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、Word2002，共計7種；湘教版教科書中涉及的信息技術(shù)有超級畫板、計算器、Basic程序語言、Matlab，共計4種。湘教版教科書明顯地以超級畫板為主要信息技術(shù)貫穿課程的始終，間或提到其他信息技術(shù)。人教版教科書用得最多的信息技術(shù)是幾何畫板，但沒有顯著突出幾何畫板。

四、討論與分析

信息技術(shù)進入課程、進入教科書是順應(yīng)時代發(fā)展的舉措，學(xué)科教育需要信息技術(shù)的支持。然而信息技術(shù)要成為“教育中的技術(shù)”還有很長的路要走。課程標準的理念不是外在于信息技術(shù)的，而是與后者的整合。然而信息技術(shù)與學(xué)科課程如何整合，其方式、路徑如何，不同的教科書編寫者可能有不同的理解。

根據(jù)上述結(jié)果，可以看出有必要采取分層推進的方式推動信息技術(shù)與課程的整合。傳統(tǒng)內(nèi)容經(jīng)過廣大教育工作者的反復(fù)實踐、反復(fù)錘煉，已經(jīng)積累了相當(dāng)豐富的教學(xué)實踐經(jīng)驗，駕馭起來得心應(yīng)手，就會自覺主動地尋求教學(xué)方式的變革。早些年前，曾有一線教師詢問筆者，三角函數(shù)圖像變換復(fù)雜，能否在計算機上實現(xiàn)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，這個愿景已然實現(xiàn)了。在傳統(tǒng)內(nèi)容上，著力加強信息技術(shù)與課程的整合，可能會成為信息技術(shù)與課程整合的一個突破口。對于新增內(nèi)容，一線教師還沒有積累豐富的教學(xué)經(jīng)驗，他們的注意力大都集中在如何以傳統(tǒng)方式呈現(xiàn)主題，很少考慮到教學(xué)方式的變革。對這部分內(nèi)容，就要求教科書盡可能翔實地示范信息技術(shù)如何與課程整合，并提供相應(yīng)的配套資源，而不是語焉不詳，甚至回避。研究表明，當(dāng)教師在教學(xué)中有意識地使用信息技術(shù)時，他們自身的數(shù)學(xué)教學(xué)知識也得到了發(fā)展。[11]當(dāng)新增內(nèi)容也成了教師眼中的傳統(tǒng)內(nèi)容后，就會有尋求教學(xué)方式變革的自覺。因為技術(shù)思考不同于科學(xué)思考，它們在問題空間及探索的方式和途徑上都存在著一定的差異?？茖W(xué)探索過程常采用一種確證圖式（Confirmatory Heuristic），而技術(shù)學(xué)習(xí)常選用一種有效的探索圖式（Exploring Heuristics） 。[12]NCTM早在2003年就指出，在有趣味的問題背景中使用信息技術(shù)工具，能發(fā)展學(xué)生高層次的思維活動，如反思、推理、問題提出、問題解決和決策等。

技術(shù)能夠提供一種不同于科學(xué)知識的理解和適應(yīng)世界的方式。斯塔科指出，除了對學(xué)科的主要概念、普遍原理以及重大觀念的理解，并能夠合理地提出問題之外，還須學(xué)習(xí)該領(lǐng)域所需的技術(shù)和方法以及心智習(xí)慣。[13]湘教版教科書中的信息技術(shù)之所以在作圖、測量、計算、算法編程、演示等五種數(shù)學(xué)教學(xué)活動上更深入，很大程度上是由于教科書的總編寫者本身不僅是學(xué)科專家，還是信息技術(shù)的專家，既有科學(xué)方面的素養(yǎng)，也有技術(shù)方面的專長。這對教科書編寫者本身的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)提出了要求，教科書的編寫者應(yīng)該是科學(xué)、技術(shù)的“雙料”專家，能夠把科學(xué)的視角與技術(shù)的視角有機地融合，并以適切的形式整合在課程中。王鵬遠曾指出人教版教科書中信息技術(shù)使用不當(dāng)?shù)囊粋€案例。[14]湘教版教科書以“多知道一點”、“數(shù)學(xué)實驗”、“閱讀與思考”、“閱讀材料”、“數(shù)學(xué)文化”等多種形式，分層次地整合了信息技術(shù)與學(xué)科課程。有的要求了解，有的要求教師演示，有的要求師生共同動手深入探究，這樣就兼顧了不同條件學(xué)校的學(xué)生，避免了教科書過分“城市化”的傾向。這種立體化教材的處理方式和人教社編輯李海東的主張一致：利用信息技術(shù)展示問題發(fā)生、發(fā)展過程的演示模式，學(xué)生利用信息技術(shù)進行自主學(xué)習(xí)的探究模式和以學(xué)生使用計算機軟件為主的研究性學(xué)習(xí)的模式。[15]按照這種主張，即便是湘教版教科書，也還有改進的空間。如，立體幾何雖是傳統(tǒng)內(nèi)容，但與信息技術(shù)整合的力度并不大。《超級畫板自由行》[16]提供了大量的演示型課件，這些素材可以審慎地進入教科書中。這再次說明教科書編寫者既要有科學(xué)方面的素養(yǎng)，也要有技術(shù)方面的專長，要諳熟現(xiàn)有的軟件功能，充分挖掘已有軟件在教育方面的潛力。

當(dāng)技術(shù)滲透在學(xué)習(xí)的過程中而且技術(shù)本身在學(xué)習(xí)過程中變得透明時，技術(shù)成為學(xué)生手中的工具，學(xué)習(xí)中浸潤著技術(shù)，學(xué)生成為技術(shù)支持的自我引導(dǎo)的學(xué)習(xí)者，不再關(guān)注技術(shù)，而是關(guān)注知識，關(guān)注學(xué)習(xí)評價，關(guān)注在學(xué)習(xí)的過程中所創(chuàng)造的知識。那么，這個時候技術(shù)的應(yīng)用才真正地整合于課程中了。也就是說技術(shù)與課程的整合并不是強調(diào)關(guān)注技術(shù)，而是強調(diào)關(guān)注內(nèi)容和有效的教學(xué)實踐。整合不是指使用技術(shù)的數(shù)量多寡，而是指如何使用和為什么使用技術(shù)。[17]對于數(shù)學(xué)教育軟件，功能需求可歸結(jié)為“寫”、“畫”、“測”、“算”、“編”、“演”、“推”、“變”，[18]這些功能是分別由不同的軟件實現(xiàn)，還是由一個軟件來實現(xiàn)好呢？使用多款軟件，一是要頻繁地在不同軟件之間進行切換，二是要求教師多掌握幾種軟件的使用方法，這無疑會增加教師的負擔(dān)，況且很多軟件并不是為教育而開發(fā)的。以Excel為例，它是一個電子表格軟件，不僅可以用來制作電子表格、完成許多復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算、進行數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測，而且還有強大的制作圖表的功能。如使用Excel進行單位換算，這一功能實際上就像設(shè)置了一部“函數(shù)機器”，學(xué)生可以從其中體會到函數(shù)的意義，但很少有教科書將Excel的這一功能用于函數(shù)概念的教學(xué)。[19]學(xué)科教育中的信息技術(shù)與其他行業(yè)中的信息技術(shù)的本質(zhì)區(qū)別，在于它幫助學(xué)生理解學(xué)科，而不一定在于它的功能有多么強大。我國自主研發(fā)的“Z+Z”智能教育平臺——超級畫有功能強大能滿足教學(xué)需要的免費版本。這樣一款優(yōu)秀國產(chǎn)軟件應(yīng)當(dāng)能進入教科書編寫者的視野。另外，對軟件也要持開放兼容的態(tài)度。如湘教版教科書雖然力求以超級畫板為主要信息技術(shù)貫穿課程的始終，但卻是用Basic語言模擬實現(xiàn)樂音的頻率比。因此，無論多么優(yōu)秀的軟件也還有改進的空間，比如可以考慮在軟件上增加一些音樂的功能等。又如用超級畫板開發(fā)立體幾何課件并不省力，就有必要推出立體幾何智能教育平臺，以推進信息技術(shù)與立體幾何的整合。

五、建 議

當(dāng)信息技術(shù)整合到課程中，一種面向過程的課程框架將取代傳統(tǒng)的課程結(jié)構(gòu)，較之開發(fā)無信息技術(shù)支撐的課程，其難度更大。根據(jù)上述的討論與分析，提出如下建議。（1）分層次、多形式地推進信息技術(shù)與課程的整合。（2）教科書的編寫者應(yīng)具有科學(xué)、技術(shù)和教法等方面的專業(yè)素養(yǎng)，應(yīng)能夠把科學(xué)的視角與技術(shù)的視角有機融合，并以適切的形式整合在課程中。從教師教學(xué)知識的角度而言，信息技術(shù)與課程的整合需要教科書編寫者具有內(nèi)容（Content）、技術(shù)（Technology）和教法（Pedagogy）[20]等方面的豐富知識。這和本研究的結(jié)論具有一致性。（3）盡量不要使用過多過雜的信息技術(shù)，應(yīng)盡量使用集成式的信息技術(shù)。這樣的智能教育平臺要能深入學(xué)科，功能齊全，能滿足教學(xué)活動的需要，同時又不能讓教師為技術(shù)所束縛，要讓教師易學(xué)易用。