小学数学教学论文谈信息技术与小学数学教学的有效整合来提高课堂教学的效率

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小学数学教学论文谈信息技术与小学数学教学的有效整合来提高课堂教学的效率      
简要：新课程改革这么多年来，小学数学教学发展进入了一个新的时期，以人为本，以学生的发展为本的理念为广大教师所认同，各种极具新课程理念的教学模式、方法不断涌现，素质教育在新课程改革地推动下，进入一个新的发展时期。但信息技术与小学数学教学要想整合有效，教师必须要更新教育教学理念，熟练掌握课件制作技术  还要有好的课件制作平台和网络资源，更要具有精湛的教学设计能力。
关键词：有效整合；数学教学；信息技术
    《数学课程标准》①指出：“数学课程的设计与实施应重视运用现代信息技术，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，致力于改变学生的学习方式，使学生乐意并有更多的精力投入到现实的、探索性的数学活动中去。”又指出“人人学有价值的数学；人人都能获得必需的数学；不同的人在数学上得到不同的发展。”这一提法使我们深刻的体会到运用现代信息技术,促进数学教学的有效性在课堂上是多么的重要。   
     新课程改革这么多年来，小学数学教学发展进入了一个新的时期，以人
为本，以学生的发展为本的理念为广大教师所认同，各种极具新课程理念的教学
模式、方法不断涌现，素质教育在新课程改革地推动下，进入一个新的发展时期。
随着信息技术在教育中应用的迅速发展，学校信息环境与师生信息素养的重要性
越来越明显。但不可否认的是，目前我校小学数学课堂教学，还没有从普遍意义
上摆脱传统教育观念的束缚，信息技术在小学教学数学中的应用仍不够多，也不够有效，教学中的无效、低效甚至是负效现象俯拾即是，主要表现在：部教师缺乏教育、心理学等方面的理论支撑，在教育教学观念上，往往还停留在“讲授——接受”的层面上，对新课程改革抱着一种“课改是其他教师的事，我们靠边站”的思想，没有充分认识到信息技术在教育教学中的重大作用，没有很好地利用好信息技术，教师仍旧拿着新教材，唱着过去的歌谣。教师教得苦，学生也学得苦，学生的能力、素质得不到充分的发展；部分教师有课改的意识，又无这方面的技术，对电脑不熟，对课件制作不熟，关键时候用一下（公开课），用的也不好，效率低。我就如何做到信息技术与小学数学课堂教学有效整合，从而提高小学数学教学的有效性作了一些思考。
一、信息技术与小学数学教学有效整合的认识
1、信息技术与小学数学教学有效整合，重点要落实在“有效”二字上，对教学要有效，对学生学习要有帮助，不能为了用而用，用的目的是为我们数学教学服务的，是为了优化我们的数学课堂的，用时一定要落实在“有效”上。
2、以计算机为核心的信息技术主要是指多媒体计算机技术、局域网技术和互联网技术等。
3、信息技术与小学数学教学有效整合的本质就是在先进的教育思想、理论的指导下，尤其是"主导—主体"教学理论的指导下，把以计算机及网络为核心的信息技术作为促进学生自主学习的认知工具、情感激励工具与丰富的教学环境创设工具，并将这些工具全面地应用到数学教学过程中，使各种教学资源、各个教学要素和教学环节经过整理、组合，相互融合，在整体优化的基础上产生聚集效应，从而促进传统教学方式的根本变革，也就是促进以教师为中心的教学结构与教学模式的变革，从而达到培养学生创新精神与实践能力的目标。
4、信息技术与小学数学教学有效整合的主要目的，一是要增强数学的可视化，提高数学课堂教学的效率；二是要加强实践环节，让学生做必要的数学实验，在“做中学”，从而改变学生学习数学的方式；三是要改变数学课堂教学的结构，改变教师的教学方法和手段。
二、信息技术与小学数学教学有效整合的条件
信息技术与小学数学教学的整合决不是简单的纳入或功能的叠加，也不仅仅是工具或技术手段层面的应用，而是要将信息技术与数学课程有机地融为一体，达到教学系统的最优化，这就说明对信息技术与小学数学教学的有效整合是有条件的。从总的目标来看，信息技术与数学教学的整合，应该能够有助于优化教学环境、提高教学效率，真正贯彻课程目标，达到课程预期效果，促进学生发展。

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对于在教学第一线的数学教师来说，为实施现信息技术与数学教学的有效整合应从以下几方面着手:
1、更新观念。教师教育观念的转变是实现“有效整合”的先导条件,也是实现“有效整合”的难点。对于长期从事数学课程教学的老师来说,对传统的数学课程体系十分熟悉,对个人固有的教法适应已久,形成了“定势”,因此容易滋生出较强的学科本位的观念和意识。现在要确立“与信息技术整合”这一新的课程理念,就需要经历一个先破后立的过程。
2、学习和掌握常用的信息技术。师生熟练掌握计算机的基本操作是实现“有效整合”的必要条件。对中小学教师进行信息技术培训是我国中小学教育信息化发展的关键,是提高教师实施素质教育的能力和水平的重要措施之一,也是有效推进基础教育课程改革的需要。我们认为,对于小学数学教师来说,除了参加一般性培训以外,还应参加针对性更强的专业性培训。目前而言,小学数学教师应当学会以下几项技术:①现成多媒体数学课件的使用技术；②从计算机网络上下载现成数学课件的技术；③数学工具软件《几何画板》的使用技术；④Z+Z智能教育平台系列软件《平面几何》、《立体几何》、《解析几何》的使用技术。通过学习和应用，力求把各种技术手段完美地融合到教学中----就像使用黑板和粉笔一样自然、流畅。
3、选择好的软件平台及制作好的课件是实现“有效整合”的重要条件。实现信息技术与数学课程整合,必须关注课程资源建设。Internet的虚拟环境，可为学生提供更为广阔、无地域局限的活教材。学生可利用网络进行信息检索与搜集等学习活动，主动地、有目的地从Internet网上获取资料和信息，构建虚拟和现实相结合的学习情境。学生与教师都可以在网络平台上实现基于丰富资源的交流。网络中的原理性媒体可以呈现事物发生、发展的过程或机制，是训练学生逻辑思维的有效手段。
很多教师在制作课件时，经常会因为找不到理想的课件资源而烦恼,这时如果能充分利用网上丰富的教学资源，既可以更好地有效提高课件的质量和教学质量，又可以节省许多宝贵的时间和精力。
多媒体课件的质量好坏与所选用的开发工具是密切相关的。如何选择合适的开发工具来制作多媒体课件是本课题研究的一个重要方面。目前用以开发、制作多媒体课件的工具很多，如Authorware、Flash、方正奥思、Powerpoint、Frontpage、Dreamweaver等③，各种开发工具各有优缺点，适用于不同的教学场合。
除此以外，符合数学学科的特点，适用于数学课件开发的专用软件还有Z+Z智能教育平台、几何画板、青鸟师友（JBMT）、MATLAB、Maple、Mathematica等。其特点和功能分述如下：
《几何画板》：适用于平面几何、立体几何、解析几何、代数教学。为用户提供了一个观察、探索和实验的几何环境。在中小学教学中应用广泛。
《Z+Z智能教育平台系列软件》：为用户提供了一个数学发现、探索的平台。机器证明数学问题功能突出。部分功能优于《几何画板》。
《Mathematica》：能快速实施微积分运算、代数运算、数值计算、数据处理和图形绘制，具备可编程的功能等。突出的特点是数值计算和图形显示相结合。
《Maple》：适用于解决微积分、解析几何、线性代数、微分方程、计算方法、概率统计等数学分支中的常见计算问题。具有强大的符号计算功能。
《MATLAB》：面向工程计算的高性能语言，提供了强大的矩阵处理和绘图功能。用户可以方便地在计算机上建模和仿真实验。
《青鸟师友(JBMT))：支持各学科的课件开发，支持学生各环节的学习，支持在互联网上的辅助教学。强大的数学处理能力是一大特色。
4、了解前沿动态。在信息技术教育应用方面,国内外都已积累了许多先进经验。了解前沿动态,学习别人的成功经验,可以使自己少走弯路,避免低水平的重复,避免做“无用功”。
5、参与实践。对于数学教师来说,将信息技术与数学课程相整合,重在参与，重在实践。对于改革中的新生事物,只有走近它,才能了解它,只有亲自参加实践,进入“角色”,才会有真切的体验。
    6、借助信息技术更新自身的教学风格。许多数学教师都拥有能充分体现自身教学风格的“代表作”(指上得成功的某些课)。在教学实践中,加进了“信息技术”这一重要因素以后,原有的“稳定状态”势必会被打破,需要将基于传统教学手段的教学风格提升为基于现代信息技术的教学风格。

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三、信息技术与中小学数学教学有效整合的原则②
1、必要性。信息技术的使用不是要替代传统的教学工作，而是要发挥信息技术的力量，做过去不能做或做得不太好的工作，构建交互式、多样性的学习环境，更好地引导学生学习，加强对数学的理解和数学直觉。
2、平衡性。信息技术的使用不能被用来代替基本的数学活动(如基本运算、代数变换、解方程、逻辑推理、数学证明等)，应当使信息技术的使用与传统的纸笔运算、逻辑推理、画表作图之间达到一种平衡。
3、实践性。信息技术的使用应当强调学生的实践活动，让他们在信息技术的帮助下，通过自已的亲身实践获得对数学知识的深刻理解，体验数学思想方法的真谛，领悟数学的本质，使“学习方式的变革”落到实处。
4、实用性。信息技术为教学提供了一种直接操作的环境，在这种环境里，抽象的数学概念和关系是“可视的”，可以具体操作。但是，由于很多人对信息技术，特别是对计算机的软硬件环境不熟悉，信息技术的这种优势得不到充分发挥，因此，信息技术应用于数学教学应当做到简单、方便、实用。
5、广泛性。应当使所有学生在自己的数学学习中使用信息技术。应当根据不同的教学任务，选择适当的信息技术工具，如计算器、计算机、多媒体实验室以及互联网等，使学生充分发挥视觉、听觉、触觉等多种感官的协同作用，更有效地进行数学学习。
四、信息技术与中小学数学教学有效整合的关键——教学设计
信息技术与小学数学教学的有效整合要求教师重新思考课程设计、教学方法、教学模式、教学评价等问题。在传统教学中，课程设计、教学方法，教学模式、教学评价等都没有考虑到信息技术的作用，教师备课时经常考虑的是怎样处理教材、学生及教师这三者之间的关系。现在，则需要充分考虑信息技术的影响，教师的教学设计需要正确处理教材、学生、技术及教师这四者之间的关系。实际上要求教师在信息技术的背景下重新设计数学教学方法，要体现信息技术的使用服务于数学课堂教学的目的，适合课堂教学的特点，同时应充分挖掘信息技术在数学教学中的潜在优势。
1、        借助信息技术，创设学习情境
小学数学知识的教学，如“空间与图形”的教学，由于学生的知识水平较低，因此教师不能用严谨、科学的推理讲解清楚，必须通过学生自己去感知体会，因此，有些知识的理解学生还是比较困难，容易产生思维障碍。但由于信息技术形象具体，动静结合，声色兼备，所以恰当地加以运用，可以变抽象为具体，调动学生各种感官协同作用，解决教师难以讲清，学生难以听懂的内容，从而有效地实现精讲，突出重点，突破难点。此时教师无需更多言语，只需借助多媒体，便无声地传递了教学信息，将教学内容清晰、形象、生动地展示在学生面前。但不同年龄阶段的“空间与图形”教学应用信息技术整合的的方式与内容应体现年龄特征和学生应用信息技术的水平。
在低年级段中，信息技术与“空间与图形”教学的有效整合的途径要着重体现创设学习情境，激发学生学习数学的兴趣方面，运用多媒体电脑的绘图功能整合美术课堂教学内容，抓住学生对图形的方位、形状的认识可采用绘图设计、几何图形绘画方式进行。如：在一年级学生认识平面图形后，教师让学生创作出生活中的美丽的图案，许多学生利用绘图功能制作的用正方形、长方形、平行四边形、圆形等拼搭的房子、机器人、汽车等形态各异，学生的想象力在这里得到了充分的发展。

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中年级段的信息技术与“空间与图形”教学整合则应着重体现其利用信息技术感知体会。所以在中年级的课堂引进《几何画版》教学软件，结合数学教材中的几何图形的周长，面积、方位等学科课程内容进行课堂网络式教学，学生在学习《几何画板》的基础之上，能够运用《几何画版》充分认识几何图形的本质化属性，亲手操作与实验在这一阶段的学生学习几何知识应当作为首选。这一学习行为的变革有助于学生对未来平面几何学习的作好准备，并能在实验中有效改善学生学习数学知识兴趣。如：教师运用《几何画板》软件分解画图的过程，可使画图步骤清晰，动作明确，学生便于观察和模仿。特别是在画位置不同的图形时，学生能清楚地看清作图的方法，正确运用作图工具。例如，在第五册《角和直角》中要求学生画直角是教学的难点。在教学中，我先让学生试画一个直角，发现学生握三角尺的位置及画直角边的方法有错，这时电脑里也可设置一个类似情节，用三角尺的斜边画直角边，此时“电脑老师”就会评判做错了，然后通过学生探讨正确的方法后再作演示，由此指导学生正确使用三角尺来画直角边。四年级《线段、射线、直线》的教学中，我们可以先在屏幕上显示一组图形，让学生辨认直线和线段，然后，将线段向右边似光线射出一样地匀速延伸形成射线，使学生看后悟出射线是怎么形成的。再动手画一画，印象就更加深刻了。
而高年级的学生则可以借助信息技术创设学习情境，进行自主性学习，如：在《圆的画法》的教学中，可先让学生观察一条线段绕一个端点（定点）顺时针旋转，直至另一端点扫出一个圆，让学生初步感知圆的形成过程。接下来，将画圆的步骤分解展示给学生，使学生获得“画圆”的完整信息。这样，学生就会牢牢记住画圆的每一个步骤和要领。再如：在教学圆面积计算公式时，学生对于其推导过程特别是等分的份数越多，拼成的图形就越接近长方形这个“化圆为方”的道理难以理解。这时可借助计算机辅助教学演示，把一个圆2等分，用红蓝表示两个半圆，再把两个半圆分成8个相等的小扇形，让小扇形一个一个地从圆中“飞出来”，排成两列，拼成一个近似长方形闪烁显示。再依次进行16、32等份的方法割补，让学生通过对比，直观地看出等分的份数越多，越接近长方形。在此基础上，再通过移动演示，使学生建立圆半径、圆周长的一半和所拼成的长方形的长、宽之间的联系，从而推导出圆面积的计算公式。这样教学将一个复杂的化圆为方、化曲为直的问题通过分割、拼合展现出来，减缓了学生思维、推理的难度，有利于突破教学难点，也为学生实现由具体感知到抽象思维的飞跃架设通道。从上面可以看出信息技术以其独特的交互性、趣味性和丰富的表现力、感染力，为信息技术和小学数学教学整合的实施开拓了广阔的天地，为学生的自主学习创设了良好的学习环境。
2、        借助信息技术，提高学习效率
新课标指出，当学生在探索过程中遇到问题，就要提供给他们合作交流的机会，通过向老师、同伴表达想法，倾听别人的意见，实现发展。以往我们在课堂上有很多时候为了完成教学进度过于急迫的想把答案塞给学生，学生缺少充分的时间去作深入的思考，尤其是难以真正照顾到所有学生的学习进度。有时表面上课堂活跃，有问有答，但学生那种快速的反应只是表层思维的活跃，思考缺乏深度，长久以往，学生将失去真正的思考能力。所以几乎所有的教师都注意到这一点，利用网络教室的功能，展示学生的各种解决问题的方法，留出充足的时间和空间，学生去讨论、去争辩、去探索。这样的教学不仅使学生的主体地位得到充分的体现，达到资源共享，也使学生的创新思维得到发展，突破了教学难点。同时也有利于扩大参与面，能有效地促进学生主体作用的发挥和促进互帮互学、共同提高。学习较差的学生有更多的机会借鉴学习好的同学的策略，学习的主动性和责任感增强，学习兴趣得以提高。例如：对于抽象的“空间与图形”知识，一节课的内容需要几节课甚至更长时间的消化和补充，效果总还是不能令人满意。但利用动画、音频、视频等，使学生通过这些形象的、形态的、三维的图像加深对新知识的领悟。“长方体和正方体面积的计算”一课，教师首先提出问题：“长方体的体积与它的什么有关系？”开门见山，直奔主题。在学生出现种种猜测后，借助多媒体电脑动画演示，把一个长4厘米，宽3厘米、高2厘米的长方体的长、宽、高通过多媒体手段进行形体变化，使学生直观感知：长方体的高和宽不变，长越长，体积越大；长方体的长和高不变，宽越长，体积越大；长方体的长和宽不变，高越长，体积也越大。从而得出结论：长方体的体积与它的长、宽、高的长短有关系。这节课教师并没有过多的讲解，随着抑扬顿挫的声音，直观动态地展示图形的变化过程，为培养学生的创新能力提供了良好的素材，激发了学生创新的欲望，寻求到了解答问题的最佳途径。一堂课下来，平时学习成绩比较差的学生，也能够很轻松地找出问题的本质，解出题目。这堂课，学生不仅对这一个数学知识掌握得很好，而且从中也看到了数学的美感，同时还潜移默化地把他们引上了“想学数学”这条道上。
3、        借助信息技术，拓宽学习领域

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运用信息技术可向学生展示丰富、典型的具体经验和感性材料（形体），建立其大小与位置关系，使教学过程形象、生动，使难以察觉的东西能清晰地呈现在学生面前，这样不仅加强了学生的空间观念，还加强了学生的知识迁移、推理能力。例如：在教学《长方体的认识》时，由课件显示一个长方形实物（如火柴盒），首先从不同视角动态展示，然后抽空留下轮廓，接着学习：① 认识顶点：六个红色顶点在闪动3次；② 认识棱：相对的4条棱拆开，排放在一起，分成三组，然后12条棱排放在一起；③ 认识面：相对的面（相同的颜色）移开，三组不同颜色表示的相对的面分别重合叠放（相对的两个面面积相等），从长方形面积的计算推导出长方体表面积的计算。再如：在人教版小学数学第九册中，选学内容《组合图形面积的计算》一课中，让一个由多个图形组成的房子分解成一个个小图形，可以在鼠标的控制下，通过移动、变色、同步讲解、闪烁等进行分割，形象生动的描述图形分割的过程，使于学生切实理解组合面积的计算。又如：在讲述人教版第十二册第三单元圆柱、圆锥和球的时候，我们可以通过对圆柱、圆锥、球的认识推算出面积公式，这时我们可以利用CAI课件中图形分、合、转、并、移、展等多种形式的动画，再结合有关的必要解说及优美的音乐，使学生身临其境，产生立体感效应，同时利用启发性的提问，引导学生积极开展思维，自我挖掘各图形间的内在联系以及有关公式的推理模拟，不但能彻底的改变传统教学中的凭空想象，同时还能充分激发学生的主动学习兴趣，激发他们的求知欲。由此可见，信息技术能生动有效的演示空间与图形的规律、模拟其过程，将抽象定义形象化，加强学生的操作能力和空间观念，这是传统教学方式无法达到的，而这又恰恰是小学数学教学的关键一环。
4、借助信息技术 突破教学重难点
每一个知识点都有重点，难点，教学重难点是否能巧妙突破是一堂课能否成功的关键。在教学内容中，有一些知识比较抽象，学生学起来有思维障碍，若用常规的教学手段教学，不易向学生表述清楚。而信息技术在教学中有着巨大的优势，它图文并茂，可以化静为动，化难为易，化抽象为具体，加深理解知识的过程，有助于突出教学重点、突破教学难点，展示教学过程，揭示内在的联系。如，学习“时分的认识”，我利用多媒体课件设计了一个钟面，学生可以根据钟面上的扇形变化，清楚地看到时针走一个大格，分针正好走一圈，从而学生可以自主轻松地发现“1时=60分”。再如，教学“观察物体”一课时，我设计了一个水平旋转的玩具熊的三维画面，用鼠标点击可以停止或继续旋转。学生在自主操作中，能清楚地观察到不同角度玩具熊所呈现的不同画面，发现影像与实物之间的对应关系，培养了学生对空间图形的感悟力。从而再引导学生联系生活中的实物，想像推理出它们不同方位的影像，这一教学环节，为增强学生的空间观念起到了画龙点睛的作用，教学重难点被轻易突破，学生不仅轻松获得知识，而且从中尝到了成功的喜悦。
5、借助信息技术， 巧设练习，巩固新知
知识的掌握、技能的形成、智力的开发、能力的培养，以及良好的学风养成，必须通过一定量的练习才能实现。所以，练习是学生学习过程中的重要环节。在教师的主导作用下，发挥计算机容量大，信息的检索、提供、显示及信息类型的转换方便迅速，信息传播速度快的功能优势，巧妙设计练习，激发学生“乐学乐做”的情感非常重要。因此，在教学中，应广泛借助多媒体为学生提供更多的练习素材，更多的练习和表现自己能力与成就的机会。同时，也为教师提供及时获得学生准确、真实的学习成效和学习态度及反馈信息的方法和途径。

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如在教学《角的认识》时，学生最容易犯“角的大小与构成角的两边长短有关”的概念性错误。为了克服学生这一错误的认识，运用多媒体课件，能很好地解决这个问题。其做法是：在讲完《角的认识》新课后，反馈练习时，依次出示一组练习：（1）根据屏幕上提供的各种图形（图中有的是角，有的是两条没有相交的射线，摆放的形式多种多样）判断哪些是角哪些不是角。（2）接着出示一组两个大小相等而边的长短不相等的角和两个边的长短相等而大小不等的角的画面，要求学生判断每对角的大小。（3）为了直观验证他们判断的错误，屏幕上出现了一个以黑色为背景的高亮度的角。此时教师提醒学生注意两条边长短变化时这个角的大小有什么变化。学生通过观察屏幕演示自己得出角的大小与边的长短没有关系的结论。这种非常直观的演示，为学生积极思维提供了丰富的素材，是其它手段所无法比拟的。学生根据观察，抓住解决问题的关键，提高学生解决问题的能力，达到巩固新知的目的。
五、多媒体课件的设计方法与制作技术       
多媒体课件的开发是多媒体辅助教学的重要环节，它是一项复杂的系统工程。从所需要运用的知识来看，它涉及到计算机、媒体视觉效果、学科知识、教育心理学等知识；从参与开发的人员来看，它涉及到学科教师和计算机、美术、音乐专业人员等；从开发的过程来看，它涉及到备课、编写编本、收集多媒体素材、选择开发平台、制作课件、调试运用等多个环节。在实践中，我们认识到：要提高课件的质量，降低课件开发的成本，必须构建一个合理、科学的课件开发流程。通过大量的实践，我们运用了软件工程的思想，总结、归纳出了“七步开发法”，它适用于包括数学在内的各个学科的多媒体课件开发。这“七步”依次是：①由学科教师根据教学需要选定适合于多媒体辅助教学的教学内容；②学科组的教师一起对选定的教学内容进行研究、分析，由个人写出教案；③由学科教师编制出课件剧本；④学科教师和计算机教师合作，收集、加工课件制作所需要的素材；⑤根据学科特色与教学过程的实际需求，选择合适的开发工具；⑥学科教师与计算机教师一起制作课件；⑦学科教师对完成的课件进行测试，并进行修改。
上述开发多媒体课件的各个环节是相互联系、相互制约的，其中第②步、第③步、第④步是课件开发的关键。
总之，信息技术与小学数学教学的有效整合，能激发学生对学习数学的兴趣，增强学生参与课堂意识，对知识的理解掌握程度较理想，尤其小学阶段，运用现代媒体手段，充分挖掘教材，有利于丰富表象，引发联想，启发思维，化繁为简，化难为易，启迪学生进行全方位、立体的思维，展开想象的翅膀，而且学生的动手操作能力均取得了长足的进步。实践证明，信息技术与小学数学教学的有效整合能鞭策我们教师进一步完善课堂教学，使教学过程更具有科学性，帮助教师在课堂上更合理地掌握和利用时间，吸引学生注意力，使学生在课堂上接受和掌握更多的知识，提高小学数学课堂教学的效率。相信信息技术与数学学科的有效整合，定能更好发挥新课程的设置理念，实现教材改革的真正目的。