新课改视域下信息技术与初中数学教学整合应用与思考

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新课改视域下信息技术与初中数学教学整合应用与思考
                                
摘要：本文针对传统课堂教学存在的诸多弊端，从教师主导，教学模式，教学实验等各种因素进行了全面的分析，强调传统课堂教学严重制约着学生创新力的发挥。在信息技术与初中数学的整合应用中，分别阐述信息技术在数学教学中的优势以及运用误区。在新课改视域下，探索信息技术与初中数学教学的有效整合，合理定位师生角色，根据不同题型，巧设演练，进行科学的整合调控；通过应用软件铺助教学，以学生为主，精心创设情境，激发学生求知欲望，培养学生自主探究和交流创新的能力，全面提高教学效率。
关键词：信息技术；初中数学；整合应用；思考
在新一轮课程改革中，《数学课程标准》明确要求“数学课程的设计与实施应重视运用现代信息技术”，要“把现代信息技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具”。这给数学教师指明了以信息技术作为更新教学手段、提升教学效率的改革方向。作为一名数学老师，更应该主动尝试信息技术与数学教学的有机整合，将培养学生的学习兴趣渗透到教学各个环节，努力寻求最佳的提升学生创新能力和动手实践能力的方法，从而全面提升数学课堂的教学效果。
一、传统初中数学教学的诸多弊端
笔者根据多年数学教学的实践经验，深知因受数学学科特点的限制，传统的课堂教学中存在着教学认识、教学手段、学习模式等诸多问题，严重制约着学生创新力的发挥。
（一）教师主导  被动灌输
初中数学教师大多经过严格的传统教学模式的训练，其教育思想和教学理念决定了他们更注重教学知识的系统性而不太关注学生的需求。因此，基本上采用教师为主体的知识灌输形式，支配和控制着课堂教学与实践，学生学什么内容由教师权威决定。但是，从初中数学知识体系来讲，更应注重探究性的实验教学。教师为主的教学角色定位，并不利于调动学生的主观能动性，学生学习处于被动地位，课堂教学质量势必受到直接影响。
（二）教学模式  单一滞后
目前，多数初中数学教师因教学理念或教学条件的限制，仍然采用教师讲台上讲、板书演练，学生坐下面听、偶尔回答问题的传统授课方式，课堂活动完全围绕教学计划来进行，强调逻辑思维的训练，这种形式尽管能快速传授完整的知识体系，提高学生数学应考应试成绩。然而，由于教师忽视知识渊源脉络的探究性引导，致使学生课堂主动解决问题和实际应用知识的能力得不到有效培养。而单一枯燥的被动听课模式，无疑是导致学生学习热情压制和学习效率下降的直接因素。
（三）数学实验 流于形式
初中数学教学应以全面掌握数学基础知识为主，特别要重视学生问题意识的培养，而设置数学实验的教学目的，也正是基于通过实验获取知识认知和解决问题能力的提高，要求教师在实验前要引导学生带着问题去实验，以提高探究数学知识的兴趣。然而，大多数初中数学实验课程的安排则恰恰相反，先传授知识，然后以实验去验证结果，导致数学实验目标单一，流于形式，学生探索知识的兴趣和能力受到挫伤，实验课程缺乏探索未知的动因而令人乏味，起不到实验数学应有的促进学生积极探究精神培育的激励作用。
二、信息技术在数学教学中的优势
所谓与初中数学教学整合的信息技术，是指计算机多媒体技术和网络技术与初中数学教学相互渗透、整体协调服务于教学的技术应用，让数学教学凭借信息技术手段发挥最大的传授效果。通过本人多年的教学实践，利用电脑软件、校园网络、几何制图、音乐影像互动等手段，深切感受到信息技术在数学教学中具有极大教学辅助潜力和授课优势。

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（一）操作方便 信息量大
随着计算机技术的不断提高，计算机多媒体辅助教学已广泛为人们所接受，信息技术与初中数学整合后，具有信息量大、教学效率高的特点。在具体教学过程中，无论是计算机文本输入输出、图形绘制、立体影像运动、数字计算，以及借助于视频和音频等资料展开的教学演示，均比传统粉笔黑板演示书写快捷，快捷的速度和多媒体间快速的界面切换，避免了因书写和画图耽误时间，有效地利用课堂时间，增加了知识信息容量，大大提高了课堂授课效率。
（二）情景教学 形象生动
计算机多媒体有多姿多彩的图形、立体运动的画面和丰富的音响视频等多种演示程序，可完整地将课本上枯燥、抽象、难懂的数学知识，转化为直观的、有趣的、形象的数学画面或模拟呈现图形结构、运算步骤、事物形成及发展过程等，能使抽象的逻辑理论和事物生成原理整合为一体，数形的结合或立体图形图像的支持，使抽象概念具体化、形象化，营造出一个全方位的、开放的、探究式的学习空间，能拓宽学生视野，弥补传统教学单纯的逻辑推理和公式演算方式在直观感、立体感和动感诸方面的欠缺，也形象生动地弥补了学生因生活经验缺乏而理解困难等问题。对激发学生的学习热情，提高学生的数学逻辑性、创造性思维能力等，均有较大的裨益。
（三）科学互动 准确直观
传统的数学教学大多强调逻辑训练和解题技巧，很少关注学生观察、想象、实验、猜测等能力的培养，加上课堂教学往往缺乏图形图像的立体展现，不利于学生空间想象构思能力的养育。在课堂上，即使老师绘制平面、立体图的水平再高，也难比计算机多媒体的立体演示效果。数学教学课件的广泛进入课堂，使初中数学的概念教学变传统被动为信息技术辅助理解，化传统单纯记忆强化的知识理解，为形象生动、清晰透视的逻辑理解，加上多种计算机模拟实验软件的配合应用，学生对几何图形能进行旋转、变形、拼合等制作，也可绘图答题，制图精准、快捷、美观，有利于几何概念的逻辑理解。同时，还可以通过网络与老师和同学进行讨论交流，反复试验、科学互动、准确迅速。
三、信息技术在初中数学运用误区
初中数学教学与信息技术的整合，节约了授课时间，大大提高了学生学习的主动性，教学效果十分明显。以笔者的教学经验来看，目前信息技术辅助数学教学虽然比传统教学具有诸多优势，但实践过程却存在着许多误区，值得引起人们的注意。
（一）追求形式 本末倒置
信息技术作为初中数学教学改革的现代化教学手段，因其形象生动、节时高效、视觉鲜明等独特优势已被广大师生普遍认可，因此，许多数学老师为追求改革效果，不惜花费一周甚至数周的时间、煞费苦心查找资料，制作五颜六色的华丽课件，如果一节课全是声色华美的课件展示，未必能真正起到促进学生认知数学知识的理想效果。之所以老师会如此看重信息技术，无非是陷入了一种认识的误区。认为只要用上计算机，就是成功的授课方式，若不用信息技术辅助教学，就显得思想保守、观念陈旧、手段落后。显然，不顾知识内容需要的、单纯追求信息技术化的形式，同样是本末倒置的。自然，不按教学目标要求，过于追求现代化手段而不考虑计算机的辅助能功的“滥用”行为，非但不能引发学生思考问题，反而会因课件的华丽色彩扰乱了学生发现问题、解决问题的思绪，或因过多展示教师作品而占用了本应由学生参与互动的时间，同样是低效失败的。不给学生练习的空间，降低了语言表达和思维拓展训练标准，无疑也是对学生创新意识的扼杀。

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（二）机械照搬 缺乏创意
课程改革强调了教学内容的情境趣味化，相对于传统教材的设计会有更高的要求，部分老师为使用信息技术而制作课件，甚至以不顾牺牲课程目标的需求为代价，而多媒体课件的设计风格又往往透露出授课老师的教学思路和思维风格，要把信息技术作为辅助手段有机地融入教学过程中，要针对自己的学生切合实际地制作，并随教学的不断深入而更新课件内容，这的确并非易事。正由于课件制作需要一定的时间和技巧，所以才使部分老师为图省工、省时和方便，便不顾青红皂白地下载借用别人的课件，照搬上讲堂，却不考虑是否适应自己的学生，很可能因为针对性不强，显得牵强，直接导致课堂效果不理想，教学质量不升反降。
（三）分析不足 课堂失控
信息技术与数学教学的有机整合，使得课堂教学兴奋点不断涌现，学生思维比传统板书授课要活跃得多，部分老师为调动学生参与的积极性，满堂灌输视频信息，加大学生互相讨论的力度，学生因互相讨论而漫无边际，但部分教师认为只要调动了学生的讨论积极性，启发性的任务就算完成，自己便在一旁等待观望。既不及时关注讨论的进程，也不主动进行跟踪引导和点拨，或适时调控，似乎学生越兴奋授课效果就越好。正因为忽视了学生参与度的分析，也没有区分学生的参与是被动参与或是主动参与，课堂处于失控状态。岂不知，这“表面热闹”的背后，是否学生分析问题的逻辑思维缺乏实质性提高，是否真正达到了调动学生学习的深度？因此，教师面对热烈的讨论局面，需要及时调整自己的教学思路，避免陷入学生盲目热闹的失控状态。
三、信息技术与初中数学教学整合探索
笔者经过近年来经验积累和研究实践，认为信息技术与初中数学教学的整合须注重方方面面的问题。新课程改革的目标要求我们，无论采取何种现代化教学手段，都不能偏离了课程这个主体，不能偏离了目标是学生知识能力的提升而并非信息技术，不能生搬硬套，要将较难理解的知识内容与信息技术辅助合理地进行整合、有机地相融，通过学科的整合，让学生在数学教学中能顺带也学习一些信息技术，培养学生一定的信息能力。
（一）合理定位 科学整合
初中数学教学与信息技术手段的整合，其服务中心应该是学生，从学生主体的角度来看，信息技术应变辅助教师教学为辅助学生学习，即变传统以教师为主而以学生为本的合理定位。
首先，需要信息技术辅助学生学习观念的定位要准确，这样课堂重心就能围绕着学生有效获取知识、发展智能上面，有了技术与内容整合的合理定位，老师在制作课件时就会考虑整合重心的科学性，依托信息技术的优势，促进学生思维，避免为技术而技术，为展示老师的信息技术水平而忽视学生的参与，搞得整节课都在观看黑板搬上电脑式的课件娱乐节目，弄得学生眼花缭乱，干扰思考、喧宾夺主。
其次，传统与现代教学手段要有机会结合。传统数学教学有其成功的模式规范，在与信息技术优势整合时，要注意合理的互补。显然，整堂课单一的计算机演示或单一的黑板演练都无法让学生达到最佳的理解效果，那么，就应该将教学内容进行筛选，将诸如复杂的几何或方程函数，采用形象直观的多媒体去展演，而那些需要静心细致运算的诸如有理数计算、方程求解等，仍然沿用传统推理的方法去传授。传统与现代化的有机结合，还要充分考虑培养学生交流、逻辑表达、运算证明能力的整合，使两种方法优势互补、相得益彰。
最后，还要充分考虑初中数学学科的抽象概括、逻辑严密等自身特点，重点培养学生数学思维头脑。初中数学大量运用公式运算、图形符号化的语言进行抽象的逻辑思维，教学课件的设计要变抽象为具象，合理运用教学资源，重心放在简化课程难度，推助学生数学思维的养成。信息技术在教学中的合理定位，还要考虑适当借助于计算机软件的功能，不能过分加重老师的备课负担，从而挫伤教师运用信息技术的积极性，造成新课程改革时，大家一哄而上做新课件，但不久就销声匿迹，弃之不用，要充分利用教学互助和资源共享平台，提升教师尝试新工具的积极性。

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（二）依据课型 巧设演练
笔者近年来根据初中数学教学的需要，先后尝试过多种信息技术与数学课堂教学课型的整合，大体分三种不同的课型进行演练：
第一类演示型。这类课程重点是演示，即利用计算机的声、光、电、色、动画等功能，将抽象的、静态的、较难理解的转化成形象生动的演示图形，直观放映给学生，帮助学生理解数学原理和细节推理上的生成步骤和环节。例如，表现斜棱柱体积的切割过程，可以下图来示意：

从作五棱柱的五边形开始，到选出各个关键切割点，画出切割连线，然后选“从F→C移动”和“从G→C’移动 ”，然后按“系列”按钮之后，就能完成由直棱柱到斜棱柱的转变生成，其“切割”过程，十分简单清晰，学生看过程就能轻松理解。
    第二类是数学实验型。这类课程重点是学生动手，即让学生带着疑问和知识重心，借助于初中数学教学软件，在已学过的知识巩固、复习和体验的基础上，进入数字化数学实验环境中，仔细体验，可有新的发现和推衍，从中获得数学知识求解的快乐。例如，实现函数曲线变换的以列图例。



在传统的板书中，很难体现轨迹和函数图像的各种变换。而在电脑上，则可以轻松实现诸如平移、缩放、旋转、反射等轨迹变换。只要对轨迹上的任意一点D，按事先标记好的向量作变换，得到变换后的点D’，然后再同时选中点D或D’作轨迹变换即可，也可以把旋转、平移、反射或缩放复合起来，进行更为复杂的变换，可以得到各不相同、但又有一定联系的新函数。学生在进行几种不同的变换之后，思考了预设的结果，并得到了启示和锻炼，兴趣盎然。
第三类是网络型。这类课程重点是带着解决问题的探究意识，以资源为中心进行互相交流、资源共享，实现为解决某一专题而利用网络资源进行学习的活动。在以学习为中心的网络课件和专题资源中，学生可进行多次组合和消化理解性、研究性的学习，信息资源和数字化学习环境起着协助学生学习的工具作用，同时，也是学生养成具有善于交流、互相配合团队精神的平台。
（三）软件助力 高效省时
据笔者的教学实践经验获知，诸如绘图计算器、投影仪、幻灯机和计算机多媒体，均是平时常用的数学教学工具。在数学教学教育软件中，近年来运用最多、最广的是几何画板、“Z+Z”两种智能教育平台，当然也有一些自制的数学教学工具。运用教学工具的目的，是为高效省时，并达到板书所不能达到的演示示范功效。
比如说目前最为流行的“几何画板”（The Geometer’s Sketchpad），它是由美国Nicholas Jackiw 设计，它以数学为根本，以“动态几何”为特色来动态表现设计者的思想，短小精悍、功能繁多，能实现精确的数字化描述和动态的参数交互功能。例如，在几何画板的学习中，我们不仅能够已知函数方程绘制函数曲线，还可以将两个函数曲线进行叠加，能更好地观察出其动态叠加过程。

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上图是先绘制三个新函数，可以通过动画按钮控制，观察两列波的运动及叠加效果，如果改变各系数参数，还可以观看波的变化。使传统板书中的曲线，在电脑鼠标的拖动下，进行“运动”。这对学生逻辑思维训练，有极大的帮助，且完全实现高效省时。
（四）精心创设 求知情境
《数学课程标准》同时还提出：“有效的数学学习活动不能单纯地依赖模仿与记忆，动手实践、自主探索与合作交流是学生学习数学的重要方式……学生的数学学习活动应当是一个生动活泼和富有个性的过程。”[2]据此，在课堂教学中，数学老师应当注意设计生动有趣的生活场景，设置悬念，以求知情境提高学生解答问题的兴趣，帮助学生理解抽象数学理论。比如说多边形图形认识的情境性创设。


如上图的六角形绘制，就是先由四点转成菱形，而菱形以A点为旋转中心重复转五次就成了六角形。那个四瓣花，可由三点画弧后以E为中心全部旋转90度并重复二次就成了四瓣花了。立体图呢，可先由四点成菱形，然后将菱形转120度二次后再简朴涂上不同颜色，就成了立体图了。制作简单快捷，充满情趣，还可以据此让学生制作大小不同的对称图形，加以动画设置，比如说“彩色气泡”的制作，有动感，就有了情境意义。
在信息技术辅助下，只有把学生的积极性、主动性、创造性充分发挥出来，才能转变禁锢的思维模式，使学生的实践水平和创新能力真正落到实处。
（五）自主探究 交流互助
仅仅是设置求知情景，让学生处于易于理解数学理论和感知图形的情景中，还不是最终目的。在情景中提出问题，让学生通过自主探究来寻问答案，并在追寻答案的自主实验过程中，通过实验、猜想、观察、论证，得出自己的探究结论，把自己的结果与其它同学进行对比、交流和讨论，从中纠正错误、树立正确的概念，才是较为成功的模式。笔者依据多年的教学实践，实行了在学校网络链接中初中生数学探索学习模式，大体循环示意[3]如下：


从上图中可以看出，在整个探究模式学习过程中，数学老师始终处于紧密跟踪、适时引导、及时指点、监控调节，并针对共性问题，组织全班同学进行讨论讲解，从中实现鼓励学生探索精神，激发学生自主探索意识的提升。以学生自主探究为主的数学教学模式，是对数学疑问所进行的自主式的研究深度的扩展和创意，重心在于过程的体验，最终目的是力图促进学生在原有知识认知的基础上，自主获取新的认知结构。
（六）以生为主 有效调控
无论是传统教学模式或是利用多种教具、学具、录像、投影、录音、电影等媒体的教学，整个初中数学授课过程中，教师都要树立“以生为主”的教育理念，在课堂上不仅要设计好完整科学的授课预案，调控好学生学习情绪，正确引导学生进行逻辑推理的思维训练，而且还要注意以学生为中心，鼓励学生自主设计，表扬那些敢于发表自己独特见解的学生，特别是针对那些有奇思妙想的回答，要及时给予肯定或恰当的批评点拨。课堂调控不仅指课堂纪律的监督，更是学习热情的鼓励和激发，在课前充分预调问题的基础上，要紧贴主题适当表扬或进行问题发难，这样更能引发学生主动参与的积极性，提高教学灵活度，体现由学生主导学习带来的惊喜和快乐。
总之，新课程改革给初中数学教师提出了更科学、更严谨的信息技术辅助教学的高标准要求，在当今信息技术发达的网络时代，每位一线老师都应该与时俱进，开动脑筋，遵照课程标准，从多学科、多纬度的综合性视角，积极投身于教学实践的探索活动中，不断进行创新，设计出更加开放的互动学习环境，使学生积极参与的主体性教学得以实现，让数学老师真正成为影响学生一生的传道、授业、解惑的良师益友。