《运用信息技术与各学科课程整合，培养创新型人才》实验报告_数学论文

2002年9月，我校参加教育部课程教材研究所&人民教育出版社主持的国家“十五”重点课题――“高中数学课程教材与信息技术整合的研究”的研究工作，作为课题广东实验学校之一，并承担其子课题“运用信息技术与各学科课程整合，培养创新型人才”的研究工作。

参加课题至今，已经三个年头了，参加课题实验的这一届学生也已经高中毕业，参加了高考并取得了优良的成绩。现在将参加实验的三年来的轨迹作一个回顾。

一、课题实验选题

现代科学、信息技术的发展，为教育教学创造了广阔的天地。计算机、信息技术、幻灯、投影、录像、录音以至动画、网络……，这些技术各有特色，在各种具体的场合均可为教育教学创设不同于常规的新颖的教学环境，从而实现运用信息技术与各学科课程整合，培养创新型人才。

2001年6月由教育部制订的《全日制义务教育课程标准（实验稿）》中要求“一切有条件和能够创造条件的学校，都应使计算机，信息技术，互联网等信息技术成为各学科课程的资源”，要“把现代信息技术作为学生学习学科知识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，探索性的教学活动中去。”也就是说，充分利用信息技术工具，进行创新教学，培养学生的创新能力，培养创造型人才，正是适应21世纪是信息技术世界这一要求的。

利用信息技术工具执行速度快、处理信息强、交互性强容量大等优点，我们精心设计“用定义法探求圆锥曲线的方程”、“向量在电学中的应用”等积件，收集了大量的信息，从单一到复杂、从特殊到一般，化繁为简，变难为易，做到主题鲜明，素材明确，形象直观，层次分明，例如，在利用信息技术演示的图象和性质时，通过计算机模拟各种不同的参数描绘出相应的图象，如三角函数，充分揭示了振幅、周期、与初相的变化与函数图象间的内在联系。在教学设计中，我们还让学生自己调用软件，自选参数绘出相应的图象，既激发学生的学习兴趣，又收到事半功倍的效果，更能让学生自己动手，通过实践找出知识的形成过程，思考知识的内在联系，总结出相应的规律与应用，从而形成自己的知识结构，激发其潜在的创新意识，开发其智力，培养其创造力。

二、课题实验工作的组织和实施

1．课题实验的组织。

课题实验工作由学校校长和教科室的主任主持，并组成由数学科骨干教师参加的实验小组。

2．课题实验实施的步骤和方法。

（1）确定实验班。为了比较科学地测试和评价实验情况，实验班采取分层典型抽样方法确定，2002级共14个班，其中1－6班为实验班，8－14班为对照班。

（2）制定和落实实验的控制条件。为了课题顺利地进行，保证实验所得的数据和结果的信度和效度，要求做到：

　①教师掌握基本的信息技术使用技能，保证教研组对参加课题的实验教师给予全力的支持，其他老师从教学组织、安排、测试等方面给予配合。

　②保持实验班的基本稳定，以便取得连续资料。

　③严格执行教学计划。

　④注意收集和整理实验班、实验学校的教材实验资料，注意典型案例的采集和整理。

（3）师资培训。

1°由总课题组负责，每月一次召开实验工作会议，学习并交流实验情况。培训采取交互方式进行。通过课题组教师的定期业务学习、熟悉教材。

2°本校教师做法交流，并共同研讨课堂教学设计的创新方法，探索教学改革途径，并讨论实验的其他问题。同时播放典型课的录像带等。在实验初期，一至两个月进行一次不同层次的信息技术操作、教材使用方面的培训与交流。

（4）研讨和交流实验工作经验。

结合教师培训，定期召开课题实验工作会议，总结交流经验，有针对性地研究一些实验中出现的问题，对下一阶段的工作做出安排，保证实验工作顺利进行。

以网络通讯方式提供有关课程教材实验的信息、材料，及时进行教学设计、优秀教案等方面的交流，引导教师研究教材和相应的教学方法。

（5）测验和测试。

每学期末，学校对实验班进行全面的总结性测试，检查教学效果和为课题实验的评价工作积累资料。

（6）总结和报告。

每学期末，根据统计资料对实验工作的基本情况进行总结，并提交：①对教材的评价和修改意见；②实验工作总结；③实验的阶段性总结报告。

三、实验积件内容介绍、作用

1. 设计目标

（1）、积件具有信息技术特征，集声音、图象、文字、动画于一体，使课件形式和内容都丰富多彩；

（2）、积件具有良好的交互性，增强学生对教学的参与，更好发挥教师主导、学生主体的作用。

2. 积件设计流程图

通过对目标的分析，我们将软件分成两部分：课程学习和习题检测，设计软件的流程。应注意：在参数的选择中，既设计电脑选择演示，又设计可由学生自选参数演示，要增加软件使用的灵活性；在习题测试中，可任意选择显示题目，且完成后单击“交卷”图标，系统自动做出评价，给出结果。

四、积件使用情况

我校的2002级的学生使用信息技术教学软件，特别是于2003年11月，我校举行信息技术开放周的公开课“用定义法探求圆锥曲线的方程”等，真正发挥信息技术的功能，把主导、主体、信道（教师、学生、媒体）之间的合作协调，同步和互补的关系沟通，形成三维双向反馈，组成实时交互强化教学结构，受到前来观摩的二十多个兄弟单位的赞赏。又如，在信息技术教学软件“三角函数的图象的变化”中，本节在数学中既是重点又是难点，但我们通过三角函数的知识，利用计算机作图实现图形变化，简单明了，使用计算机辅助教学后学生对知识的掌握和理解、作业的正确率都有明显提高，既使学生容易掌握知识的内在联系，又大大增加课堂的信息量，克服了冗长的板书，具有方便、省时、高效等特点，优化了课堂的教学结构，激发学生学习的兴趣，为原有的教学方法注入了活力，促进了教学的科学性，激发了学生的创新意识，培养了其创造能力，收到满意的效果。

五、使用效果

在信息技术辅助教学中，通过形、图、光、色的作用视听结合，使学生的知、情、意融为一体，更好激发学生去创造性地学习，获得教学的大密度、快节奏，从而全面提高教学质量。下面通过2002级信息技术辅助教学中得出如下结论：

1. 激发学生学习得兴趣，提高记忆效果

有兴趣的学习能促进学生的积极思维，牢固掌握知识。计算机辅助教学能通过模拟丰富的色彩和不断变化的画图刺激学生的视觉，使学生产生新鲜感；通过逼真悦耳的音响，刺激学生听觉，使学生产生轻松感，并能做到声像并茂、融科技知识与艺术于一体，使学生得到美的享受。如在《用定义法探求圆锥曲线的方程》的教学中，通过计算机模拟各种不同的参数，在同一屏幕描绘出相对应方程函数的图象。还可由学生调用软件观察图象的变化，使学生亲临其境，达到举一反三的效果，大大激发学生学习兴趣。不但如此，运用信息技术教学可以提高学生的注意力，培养学生的实践能力，从而提高其创新能力，下面我们从实验班和对照班分别抽样20名学生进行课堂注意行为观察，得出如下结论(如表1)：

表1．学生课堂实践能力前测(2002.12)与后测(2004.4) 

　　从表1可以看出，实验班学生的各种能力的提高比对照班显著，学生的个性得到了发展。实验班采用计算机辅助教学，在整节课（45分钟内）实践机会高，而对照班采用传统的教学手段，随上课时间的推移，学生的注意力在下降。实践证明，运用计算机信息技术辅助教学，能保持学生的注意力，更能诱发学生参与认识活动的强烈欲望，促进形象思维和抽象思维的转化，提高学生学习兴趣和学习效率。

2. 形成良好的认知结构

学习是一个由感性认识发展到理性认识的过程，计算机教学具有信息操作多样化，知识调用灵活性，计算速度快和准确等优点。在奇函数、偶函数指数函数、对数函数的教学中，从动态作图对图象的平移、旋转、翻折，伸展逐渐变化，有动有静，形象直观，充分揭示了函数性质和函数图象的变化规律加深学生对知识整体的理解。通过两年来的对比实验，课题组对学生所学概念、计算、应用能力创新方面的知识和能力以及学习情感等若干方面的效果作了检测。

表2．整体情况测试

表2数据表明，信息技术辅助教学在知识运用能力和实践创新能力中有显著的差异，而在基础知识理解与计算能力方面无显著性差异。

课题组曾选择个别课例，作了课堂学习情况的对比，学习情况如下表：

表3．课堂教学效果测试分析

班级	人数N	平均分X	标准差S	显著性差异
实验班	52	46.38	7.41	Z=3.46 P<0.001
对照班	52	41.56	6.17

注：测试卷总分为60分。

数据表明，计算机辅助教学在新授课教学中，实验班和对比班的学习效果经过检验，有非常显著的差异。具体到概念、理解、面积计算和能力方面的差异情况有所不同。

表4．各方面能力的得分率

从表4中我们可以进一步证实，计算机辅助教学对于概念的理解和记忆、运用计算、能力的形成等方面都有明显的效果。

3. 开展个别化教学

学生学习的差异是客观存在的，针对个体的能力、学习水平和适应程度，计算机辅助教学能将教学的统一性和灵活性相结合，通过人机对话功能，使教与学相结合。这样不但知识反应及时，而且能发挥学生的主动性和灵活性，体现教学中既结合学生知识水平、兴趣、志向等非智力因素，又适时、适当、适度留给学生思维发展的空间和时间，有利于学生认识结构的形成和个性的培养。

为了实验个别教学和班级教学的差异对比，我们进行教学监测如下：　

表5．2002-2004学年度各学期期末成绩

　　注：2002－2003第一学期、2003－2004第一学期学年试题本校命题、2002－2003第二学期由本市教研室统一命题，阅卷由非任课教师完成。

表5可以说明：通过体验教学，实验班与对照班的各项成绩指标呈现出逐年拉大的趋势。最后实验班平均分比对照班超出6.6分，优秀率比对照班高出7.7个百分点；合格率比对照班提高7.2个百分点。

六、实验成果

1. 高考中实验班学生成绩与对照班学生的对比

2005年高考，我校数学科又取得喜人的成绩，总平均分达597.2分，800分上学生共5人，其中许秋萍同学以889分成绩列汕头市数学科第一名，700分上共107人。这800分上的5位同学中，有四位来自原来的实验班：许秋萍、林克全、蔡雄雄、郑少忠，占总人数的80％。700分上的107人中，的69人来自实验班，占65％．

2．教师方面

（1）2003年8月，学校被课程教材研究所评为“高中数学课程教材与信息技术整合研究”课题“优秀实验学校”；

（2）2003年8月，李先勋老师被课程教材研究所评为“高中数学课程教材与信息技术整合研究”课题实验先进个人；

（3）2003年11月，陈潮英老师的论文《感悟信息技术与数学课程的整合》在2003年中学数学年会上交流并获得广东省数学论文评比二等奖

（4）2004年8月，李先勋的论文在第三届全国TI手持技术与中学数学教学研讨会上交流并被中国教育学会中学数学专业委员会评为论文一等奖；

（5）吴捷坚、张泽雄、李先勋参与编写的《高考数学目标解析》一书由人民教育出版社将于2004年10月出版；

（6）张泽雄参与编写的配合高中数学新课程的《新教程新学案》一书由人民教育出版社于2004年10月出版；

（7）高松老师获得广东省首批图形计算器(TI)手持教育技术初级资格证书。

七、关于课题实验的思考

1．信息技术与课程的整合是一个互动的过程。一方面，我们要充分发挥信息技术的优势，把信息技术有机地整合到教学中去；另一方面，教学和教材内容也必须有相应的变化，才能适应形势的发展，才能结合学生的实际提高其素质，培养其创新能力。

2．信息技术与课程的整合，要取得显著成效，必须长期坚持，而不是短期内就能做到的；要形成一种长期的教学模式，而不是只在公开课展示中才加以使用。

3．评价效果的方式和手段也必须作相应的变化。在现行的“应试教育”模式下，教师和学生把大量的时间和精力花在应付考试上，且短时间内运用信息技术与课堂的整合又未必能取得显著提高，这样一来，如果不改变教学评价方式，教师的劳动易被埋没，从而易导致整合的半途而废，忽略了整合本身的意义所在。况且整合的效果不能只看测试成绩，它更多地是引导学生学会探究学习和自主学习，因此，传统的评价观念也应该更新。

通过实验，我们认识到：整合成败的关键在于教师对学生全面深入的了解，对教材准确而深刻的把握，而不仅仅取决于师生信息技术水平的高低。实现信息技术与课程的有效整合是一个长期的过程，需要教师、教材、评价手段等多方面的有机结合。我们将在第一阶段取得成果的基础上进一步开展后续实验研究，力争形成一套整合的成功经验，以供广大同行们参考。