基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)及教學(xué)模式研究

◎韓艷容

(陜西省西安市信德中學(xué),陜西 西安 710077)

基于信息技術(shù)的數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)及教學(xué)模式研究

◎韓艷容

(陜西省西安市信德中學(xué),陜西 西安 710077)

信息技術(shù)給數(shù)學(xué)教育模式和學(xué)習(xí)方式帶來了重大變化，在數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)中借助信息技術(shù)的資源性、工具性、激發(fā)性和體驗性等功能，不但能夠引領(lǐng)學(xué)生積極深入地開展自主探究學(xué)習(xí)，而且能夠使探究學(xué)習(xí)的品質(zhì)和內(nèi)涵得到提升.分析了信息技術(shù)環(huán)境下數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)的基本形式和流程，針對不同的探究內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)提出了有針對性的教學(xué)模式.

信息技術(shù)；數(shù)學(xué)；探究式學(xué)習(xí)；教學(xué)模式

隨著新課程改革的實施，探究式學(xué)習(xí)作為新課程標(biāo)準(zhǔn)所提倡的學(xué)習(xí)方式，為課堂教學(xué)注入了新的活力，以多媒體、現(xiàn)代教學(xué)軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的信息技術(shù)在信息檢索、信息加工等方面具有天然的優(yōu)勢，能夠有效促進(jìn)學(xué)生深入?yún)⑴c自主學(xué)習(xí)、主動探究、合作交流，使傳統(tǒng)的以教師為中心的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變革，實現(xiàn)教學(xué)模式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的有效轉(zhuǎn)變，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力具有重要的意義.

一、數(shù)學(xué)探究學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及特征

現(xiàn)代教學(xué)論的觀點認(rèn)為，數(shù)學(xué)教學(xué)不僅要使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識的結(jié)論，還要讓學(xué)生了解知識的發(fā)生發(fā)展過程，強調(diào)學(xué)生在具體的情境中通過觀察、概括、歸納、類比等方法，主動思考和親身參與到實踐活動中體驗知識的形成和應(yīng)用過程，在主動探索和實踐中解決問題并獲取知識和提高創(chuàng)新思維能力.探究性學(xué)習(xí)具有問題性、開放性和批判性等特征，包括激發(fā)興趣、鼓勵探索、引導(dǎo)思維、提出問題、識別資源、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、整合信息、交流觀點、評估成果等要素.

二、信息技術(shù)在數(shù)學(xué)探究學(xué)習(xí)中的作用

(一)信息技術(shù)的資源性功效

信息技術(shù)為數(shù)學(xué)教學(xué)和探究學(xué)習(xí)提供了豐富的背景資源，利用信息技術(shù)可以搜索、存儲、構(gòu)建數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)資源庫，搭建傳遞和交流信息資源的平臺，學(xué)生可以利用的學(xué)習(xí)資源更加豐富，會更加積極地參與學(xué)習(xí)過程，教師可以靈活選擇能夠揭示數(shù)學(xué)問題本質(zhì)的資源組織教學(xué)，設(shè)計更加開放互動的學(xué)習(xí)活動，有利于探究式學(xué)習(xí)的實現(xiàn).

(二)信息技術(shù)的工具性功效

探究活動是探究學(xué)習(xí)中的核心環(huán)節(jié)，是學(xué)生利用各種探究手段和工具獲取相關(guān)資料和數(shù)據(jù)研究解決問題的過程，信息技術(shù)能夠為數(shù)學(xué)探究活動提供技術(shù)工具和環(huán)境氛圍.在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中利用信息技術(shù)可以形象直觀地演示數(shù)學(xué)對象，動態(tài)地展現(xiàn)數(shù)學(xué)關(guān)系等基礎(chǔ)性的數(shù)學(xué)活動，從而將精力集中在對主要問題的思考與分析、對數(shù)學(xué)模型的思考與選定、對數(shù)學(xué)規(guī)律的探索與反思和對數(shù)學(xué)本質(zhì)的理解與把握上來，為數(shù)學(xué)探究學(xué)習(xí)提供環(huán)境氛圍，提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的效率和效果.

(三)信息技術(shù)的激發(fā)性功效

數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)以問題解決為中心，強調(diào)學(xué)習(xí)者在深度參與下的自我感悟和發(fā)現(xiàn)，利用信息技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)自然情境、問題情境、虛擬實驗環(huán)境等不同類型的學(xué)習(xí)情境供學(xué)生觀察和思考，在“情境創(chuàng)設(shè)—歸納猜想—檢驗應(yīng)用”的過程中達(dá)成情感變化與認(rèn)知構(gòu)建的統(tǒng)一，豐富探究的內(nèi)涵和提升探究的質(zhì)量.

(四)信息技術(shù)的體驗性功效

數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程不是一個被動的吸收過程，數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)在一定程度上是數(shù)學(xué)研究的復(fù)演和知識的重新構(gòu)建過程，往往需要構(gòu)造大量的具有共同屬性的數(shù)學(xué)對象.讓學(xué)生在主動參與的過程中去體驗、感受、建構(gòu)知識，并且能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力.

三、數(shù)學(xué)探究學(xué)習(xí)的形式

信息技術(shù)環(huán)境下數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)所發(fā)生的最根本的變化之一是教師作用與角色、學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方式的變化，數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)中既強調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的主體認(rèn)知地位，也不忽視教師的主導(dǎo)作用，學(xué)生在教師指導(dǎo)下自主探究、合作交流.根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)可采用“引導(dǎo)探究”“自主探究”與“協(xié)作探究”等探究形式.不同探究形式下教師、學(xué)生和信息技術(shù)之間的關(guān)系如圖1所示.

圖1 探究式學(xué)習(xí)的形式及關(guān)系

(一)引導(dǎo)探究

引導(dǎo)探究教學(xué)模式，是在教師的主導(dǎo)作用下，根據(jù)教材的知識結(jié)構(gòu)和學(xué)生的思維特點進(jìn)行學(xué)習(xí)思路的引導(dǎo)；針對學(xué)生求知過程中的疑點，啟發(fā)學(xué)生去思考，激發(fā)其求知欲望和信心；幫助學(xué)生掌握知識規(guī)律，并在實踐和探究中提高運用知識的能力.

(二)自主探究

指學(xué)生根據(jù)教師所提供的問題情境，尋找并提出探究課題；或?qū)W生借助網(wǎng)絡(luò)資源利用搜索引擎網(wǎng)站或教學(xué)資源庫，在教師的指導(dǎo)下自定探究課題，然后根據(jù)探究任務(wù)和探究需要，借助于網(wǎng)絡(luò)所提供的豐富資源，獨立地搜集信息和整理信息，制訂探究計劃和解決問題的行動方案，通過對信息的分析加工和處理自主地完成探究任務(wù).

(三)協(xié)作探究

學(xué)生針對共同的探究課題組成學(xué)習(xí)共同體，通過分工合作、競爭幫助等形式在共同完成探究任務(wù)的過程中來實現(xiàn)群體之間的合作探究學(xué)習(xí).信息技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展可以很好地支持協(xié)作探究學(xué)習(xí)，學(xué)生通過計算機網(wǎng)絡(luò)可以突破地域和時間上的限制，通過同伴互教小組討論等形式以同步或異步的方式互動交流、反饋反思以完善自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu).

四、數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)中融入信息技術(shù)的模式

“探究式學(xué)習(xí)”課堂教學(xué)模式的構(gòu)建，必須以現(xiàn)代教育思想和新課程理念為指導(dǎo)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)的不同、學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與認(rèn)知能力不同，遵從適度性、梯度性、自主性、發(fā)展性等原則.針對不同的教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)要求，將現(xiàn)代教育技術(shù)和教學(xué)方法有效融合，構(gòu)建具體的操作流程與教學(xué)策略，研究出能夠體現(xiàn)學(xué)科特色的探究式教學(xué)模式具有重要意義.

(一)數(shù)學(xué)概念的探究式學(xué)習(xí)中信息技術(shù)的融入

數(shù)學(xué)概念形成是一個主動建構(gòu)、不斷探究的過程，在概念形成的多個環(huán)節(jié)如能適時恰當(dāng)?shù)乩眯畔⒓夹g(shù)，此過程中學(xué)生主動探究概念的數(shù)學(xué)本質(zhì)，親自動手去體驗知識的產(chǎn)生過程，則能有效整合信息資源并創(chuàng)境設(shè)疑，發(fā)揮信息技術(shù)數(shù)據(jù)處理和可視化優(yōu)勢，不斷調(diào)整認(rèn)知結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到對數(shù)學(xué)概念的“意義建構(gòu)”和對知識的深刻理解，收到事半功倍之效.數(shù)學(xué)概念學(xué)習(xí)的基本過程如圖2所示：

圖2 概念學(xué)習(xí)過程及信息技術(shù)應(yīng)用

(二)在數(shù)學(xué)原理的探究式學(xué)習(xí)中信息技術(shù)的融入

數(shù)學(xué)原理是數(shù)學(xué)性質(zhì)、定理、法則等的總稱，他們是客觀規(guī)律的一種真實反映，包括在生活實踐或數(shù)學(xué)實驗的基礎(chǔ)上歸納推理和對抽象的數(shù)學(xué)對象演繹推理的結(jié)果.通過整合信息技術(shù)與探究活動可以對概念間的關(guān)系或一些并不明顯的數(shù)學(xué)事實進(jìn)行“再發(fā)現(xiàn)”，有利于學(xué)生數(shù)學(xué)思維的主動構(gòu)建.這種基于信息技術(shù)的探究學(xué)習(xí)突破了由于數(shù)學(xué)的高度抽象性和靜態(tài)化造成的思維困難，使學(xué)生在指數(shù)函數(shù)圖像的變化過程中理解了其性質(zhì).

(三)應(yīng)用性問題的探究式學(xué)習(xí)中信息技術(shù)的融入

應(yīng)用性問題的研究式學(xué)習(xí)，就是通過分析和探究生產(chǎn)活動中的實際問題的數(shù)量關(guān)系和數(shù)學(xué)本質(zhì)，建立用數(shù)學(xué)語言描述客觀事物的特征及其內(nèi)在聯(lián)系的數(shù)學(xué)模型并求解而得到解決實際問題的結(jié)論或結(jié)果.信息技術(shù)在建立數(shù)學(xué)模型的各個基本步驟——模型的準(zhǔn)備、假設(shè)、構(gòu)成、求解、分析等方面都有很強的應(yīng)用價值，在信息資源搜索、了解問題背景、探究對象特征、進(jìn)行復(fù)雜計算和模擬仿真分析中發(fā)揮重要作用.

數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中，教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體，信息技術(shù)是手段，一個數(shù)學(xué)對象往往蘊含著多個要素，需要從多種角度、多個側(cè)面進(jìn)行分析研究，從而達(dá)到對數(shù)學(xué)對象的深刻理解、全面掌握和靈活運用.信息技術(shù)能夠展示出同一數(shù)學(xué)對象不同方面的特征，學(xué)習(xí)者可以從多個維度、將不同方面的信息進(jìn)行有效組合來分析思考數(shù)學(xué)對象，把握數(shù)學(xué)對象本質(zhì)特征，促進(jìn)數(shù)學(xué)思維發(fā)展，形成完善的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu).教師必須處處以學(xué)生為中心設(shè)計探究方案，充分挖掘信息技術(shù)的優(yōu)勢，使學(xué)生在探究的學(xué)習(xí)過程中逐步領(lǐng)悟真正的數(shù)學(xué)思想.

[1]吳華,趙敘,武艷.數(shù)學(xué)多媒體課件的設(shè)計與應(yīng)用探究[J].電化教育研究,2009(6)：104-106.

[2]王光生,趙興龍,付東方.信息技術(shù)環(huán)境下的數(shù)學(xué)探究學(xué)習(xí)[J].中國電化教育,2006(4)：48-51.