發(fā)布時間：2018-10-18所屬分類：教育論文瀏覽：1次
摘 要： [摘要]在互聯(lián)網(wǎng)時代，新的科學(xué)技術(shù)不斷引導(dǎo)著教師教學(xué)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式等的改變，人教版北師大版和蘇教版三個不同版本高中數(shù)學(xué)教材中積極體現(xiàn)了信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程的整合。比較研究這三個不同版本數(shù)學(xué)教材中信息技術(shù)應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)它們在編寫上既有一定的
[摘要]在互聯(lián)網(wǎng)時代，新的科學(xué)技術(shù)不斷引導(dǎo)著教師教學(xué)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式等的改變，“人教版”“北師大版”和“蘇教版”三個不同版本高中數(shù)學(xué)教材中積極體現(xiàn)了信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程的整合。比較研究這三個不同版本數(shù)學(xué)教材中“信息技術(shù)應(yīng)用”，可以發(fā)現(xiàn)它們在編寫上既有一定的共性又有各自的特色。對此，有關(guān)高中教材中“信息技術(shù)應(yīng)用”的編寫，我們提出以下建議：彰顯智能特色，有效促進課堂教學(xué);拓寬選材范圍，豐富技術(shù)應(yīng)用情境;普及數(shù)字素養(yǎng)，鼓勵學(xué)生動手操作;發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
[關(guān)鍵詞]高中數(shù)學(xué)教材,信息技術(shù)應(yīng)用,比較研究,思考與建議
一、引言
21世紀(jì)是科技迅猛發(fā)展的時代，各種新的科學(xué)技術(shù)不斷引導(dǎo)著人們生活方式的改變，不可避免地，教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式也隨之發(fā)生著翻天覆地的變化。美國全美數(shù)學(xué)教師理事會(NCTM)指出：“技術(shù)不僅影響了數(shù)學(xué)的教學(xué)與學(xué)習(xí)，而且影響了數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，并提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)。”這意味著科學(xué)技術(shù)在數(shù)學(xué)課堂中的應(yīng)用不再只是為了協(xié)助教師更好地完成教學(xué)，更是為了在教學(xué)中體現(xiàn)技術(shù)的價值、傳播技術(shù)的手段和新技術(shù)的科學(xué)思維，因此信息技術(shù)與課程整合的概念也就應(yīng)勢而生。
目前，眾多國家都將信息技術(shù)在課程中的應(yīng)用作為教育的目標(biāo)之一，在數(shù)學(xué)教材中也積極體現(xiàn)信息技術(shù)與課程的整合。我國2010年頒布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》指出：信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視。因為信息技術(shù)本質(zhì)上是“數(shù)學(xué)技術(shù)”，所以在提高學(xué)生利用信息手段自主學(xué)習(xí)，增強運用信息技術(shù)分析解決問題的能力上，數(shù)學(xué)課程負有更大的責(zé)任。[1]
因此，本文將對信息技術(shù)在中學(xué)數(shù)學(xué)教材中的應(yīng)用進行研究，將對人民教育出版社出版的高中數(shù)學(xué)教材A版[2]、北京師范大學(xué)出版社出版的高中數(shù)學(xué)教材[3]和江蘇教育出版社出版的高中數(shù)學(xué)教材[4](以下分別簡稱“人教版”“北師大版”和“蘇教版”)三個不同版本的高中數(shù)學(xué)教材中信息技術(shù)的種類分布、內(nèi)容主題、問題情境、呈現(xiàn)位置以及功能作用等進行比較研究，以期為高中數(shù)學(xué)教材的修訂和編寫提供參考意見。
二、研究對象與內(nèi)容
本文所研究的信息技術(shù)主要是指科學(xué)計算器、圖形計算器、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集器和傳感器等信息技術(shù)工具，以及幾何畫板、MicrosoftExcel、TI(Tex⁃asInstruments)的APPS(HandheldApplicationSoft⁃ware)、z+z智能教育平臺、辦公軟件和其他數(shù)學(xué)教育技術(shù)平臺等信息技術(shù)軟件。這些信息技術(shù)貫穿在教材的正文、旁白、例題、課外閱讀和實習(xí)作業(yè)中，將信息技術(shù)有效地與數(shù)學(xué)課程進行融合。
三、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析
1.信息技術(shù)工具的種類和分布
在眾多信息技術(shù)工具中，三個版本教材所用到信息技術(shù)工具的種類、總數(shù)量以及在必修1至必修5中的分布也是各有特色的(參見表1)，就此進行研究。在硬件方面，三版教材都引入了計算機、科學(xué)計算器的應(yīng)用，人教版還在其實驗作業(yè)的環(huán)節(jié)中引入了數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器，北師大版更是引入了現(xiàn)在比較先進的圖形計算器，讓學(xué)生體驗高科技給予數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的便利;軟件方面，三版教材都用到了計算機中最基本的Excel軟件，蘇教版在運用人教版和北師大版所涉及的Excel軟件功能的基礎(chǔ)上，專門介紹了“Excel”本身自帶的一種程序設(shè)計語言VBAC(Vi⁃sua1BasicforApplication)的應(yīng)用，讓學(xué)生在中學(xué)數(shù)學(xué)課堂上就可以體驗算法程序的編寫和運行過程。除了應(yīng)用信息技術(shù)類別的不同，三版教材在信息技術(shù)應(yīng)用的數(shù)量上也有一定差異，將三版教材共15本教材中涉及信息技術(shù)的部分進行了統(tǒng)計(參見表2)。
從表2可知，三個版本教材中應(yīng)用信息技術(shù)的總次數(shù)以及在各冊教材中的分布有顯著性差異，利用統(tǒng)計軟件SPSS20.0進行Fisher精確檢驗，也得出其有極其顯著的差異[χ2(8，169)=21.304，p<0.01]。具體來看，蘇教版中信息技術(shù)應(yīng)用的總數(shù)和密度都是最高的，其高中教材共有13章，平均每章應(yīng)用信息技術(shù)4.8次;其次是人教版，其高中數(shù)學(xué)教材總章數(shù)為16章，雖然應(yīng)用信息技術(shù)的總次數(shù)與蘇教版匹敵，但章密度稍低，為3.9次每章;應(yīng)用的次數(shù)和章密度最低的為北師版，它的高中數(shù)學(xué)教材總章數(shù)為15章，但一共只應(yīng)用了45次信息技術(shù)，平均每章應(yīng)用3次。
2.內(nèi)容領(lǐng)域的比較
信息技術(shù)在數(shù)學(xué)課堂中的整合離不開在具體數(shù)學(xué)知識中的應(yīng)用，為探究三版數(shù)學(xué)教材中不同的數(shù)學(xué)知識板塊間應(yīng)用信息技術(shù)的異同，筆者將教材中信息技術(shù)的應(yīng)用按照數(shù)學(xué)知識內(nèi)容，將其分為以下四類：數(shù)與代數(shù)，空間與圖形，概率與統(tǒng)計，實踐與綜合應(yīng)用。數(shù)與代數(shù)：內(nèi)容主要包括數(shù)與式、方程與不等式、函數(shù)等。
空間與圖形：內(nèi)容主要包括平面幾何與空間幾何，主要研究現(xiàn)實世界中的物體和幾何圖形的形狀、大小、位置關(guān)系及其變換等。概率與統(tǒng)計：內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)收集、整理與描述的過程，體會抽樣的必要性以及用樣本估計總體，計算事件發(fā)生的概率等。實踐與綜合應(yīng)用：設(shè)置于數(shù)與代數(shù)、空間與圖形和統(tǒng)計與概率這些知識性的領(lǐng)域之外，它溝通了生活中數(shù)學(xué)與課堂上數(shù)學(xué)的聯(lián)系，使得幾何、代數(shù)和統(tǒng)計與概率的內(nèi)容有可能以交織的形式出現(xiàn)。[5]對三個版本教材應(yīng)用信息技術(shù)的內(nèi)容領(lǐng)域進行分類統(tǒng)計，得到如表3所示結(jié)果。
由表3的數(shù)據(jù)可知，三個版本教材在信息技術(shù)涉及的內(nèi)容上沒有明顯差異(Fisher精確檢驗，p>0.05)，均在“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)最為頻繁，這可能與這一內(nèi)容領(lǐng)域的知識需要借助信息技術(shù)工具進行大量計算有關(guān)。而“空間與圖形”成了三版教材中應(yīng)用信息技術(shù)最少的知識板塊，其應(yīng)用次數(shù)都只有個位。
進一步地，對三版教材進行兩兩比較發(fā)現(xiàn)，三版教材彼此之間在內(nèi)容領(lǐng)域上應(yīng)用信息技術(shù)的情況也無顯著差異，人教版和北師大版、北師大版和蘇教版以及人教版和蘇教版的均無顯著性差異[χ2(3，107)=7.350，p>0.05;χ2(3，107)=5.047，p>0.05;χ2(3，124)=1.515，p>0.05]。3.情境領(lǐng)域的比較數(shù)學(xué)課畢竟不是計算機課，不能專門用來講解計算機的使用或者編程的方法。因此信息技術(shù)在數(shù)學(xué)課堂中的應(yīng)用，需要借助具體的情境，讓學(xué)生在具體的數(shù)學(xué)問題、數(shù)學(xué)知識的探究學(xué)習(xí)中去感受、理解和應(yīng)用信息技術(shù)。
為此，筆者將三版教材中應(yīng)用信息技術(shù)的材料進行了分類，根據(jù)材料中所涉及的問題、應(yīng)用和探索情境將素材分為純數(shù)學(xué)情境、個人情境、社會情境、職業(yè)情境和科學(xué)情境共五類。其中，純數(shù)學(xué)情境主要是指純數(shù)學(xué)題、數(shù)學(xué)知識等，而其余的四個數(shù)學(xué)情境則參照PISA2012(ProgrammeforIn⁃ternationalStudentAssessment)測評框架中對數(shù)學(xué)問題所涉及情境的劃分，具體如下：純數(shù)學(xué)情境：主要指純數(shù)學(xué)題、數(shù)學(xué)知識等組成的素材。
個人情境：主要是與學(xué)生的日常活動直接相關(guān)的情境，這類問題是與學(xué)生關(guān)系最為密切的、曾經(jīng)參與的、能夠直接激活學(xué)生的知覺素材。社會情境：主要是學(xué)生所在社區(qū)或者更大的生活環(huán)境中的一些實際問題所組成的素材。職業(yè)情境：主要是出現(xiàn)在學(xué)生的學(xué)校生活或者未來工作情境中的一些問題所組成的素材。科學(xué)情境：主要是在科學(xué)背景的一些科學(xué)文化、科學(xué)問題所組成的素材。三版教材信息技術(shù)在五種情境下的分布統(tǒng)計如表4。
從表4可以看出，三個版本的教材中信息技術(shù)在五個情境領(lǐng)域上的分布沒有顯著性的差異(Fisher精確檢驗，p>0.05)，三版教材信息技術(shù)涉及最多的均為純數(shù)學(xué)情境，其他四類情境雖然分布不同，但也都是個位數(shù)，遠不如純數(shù)學(xué)情境多。此外，對教材進行兩兩比較發(fā)現(xiàn)，人教版和北師大版中信息技術(shù)在情境領(lǐng)域上沒有顯著差異[χ2(4，107)=1.634，p>0.05]，北師大版和蘇教版中信息技術(shù)在情境領(lǐng)域上沒有顯著差異[χ2(4，107)=3.379，p>0.05]，人教版和蘇教版中信息技術(shù)在情境領(lǐng)域上沒有顯著差異[χ2(4，124)=7.248，p>0.05]。
四、結(jié)論與建議
(一)結(jié)論
1.三個版本教材信息技術(shù)應(yīng)用的共同點
(1)在應(yīng)用的信息技術(shù)媒介種類上，三個版本的教材都用到了計算機、科學(xué)計算器這兩大常用于數(shù)學(xué)教學(xué)中的信息技術(shù)硬件，也都用到了Excel、編程軟件等計算機中的基本軟件，同時還應(yīng)用了互聯(lián)網(wǎng)作為收集、下載資料的媒介。這些豐富的信息技術(shù)媒介既可以幫助教師進行教學(xué)，又可以鍛煉學(xué)生的操作能力。
(2)在信息技術(shù)應(yīng)用的數(shù)學(xué)內(nèi)容領(lǐng)域上，三版教材中信息技術(shù)涉及最多的都是“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域，而“空間與圖形”領(lǐng)域是涉及最少的領(lǐng)域，三個版本中“空間與圖形”領(lǐng)域涉及信息技術(shù)的次數(shù)都小于5次。
(3)在信息技術(shù)應(yīng)用所涉及的情境領(lǐng)域方面，三版教材均是“純數(shù)學(xué)情境”最多，高于其他四個情境數(shù)十倍，可謂是壓倒性的數(shù)量差距。
(4)在信息技術(shù)呈現(xiàn)的位置上，三版教材都主要將信息技術(shù)放在章節(jié)末，以專題講解或者習(xí)題練習(xí)的形式讓學(xué)生掌握相應(yīng)的信息技術(shù)。
(5)在應(yīng)用信息技術(shù)的基本功能上，三版教材都重點應(yīng)用了“畫圖(表)”“計算”這兩大基本功能，同時都利用了信息技術(shù)產(chǎn)生隨機數(shù)進而模擬一些概率實驗。而信息技術(shù)在課堂、教材中的作用上，“鞏固應(yīng)用”和“課外拓展”是三版教材中應(yīng)用信息技術(shù)的主要作用。
2.三個版本教材信息技術(shù)應(yīng)用的不同點
(1)在應(yīng)用的信息技術(shù)媒介種類上，北師大版是唯一應(yīng)用圖形計算器這一新興計算器的教材，而蘇教版在應(yīng)用Excel軟件時，專門介紹了“Excel”本身自帶的一種程序設(shè)計語言VBAC(Visua1BasicforAp⁃plication)的應(yīng)用，讓學(xué)生在中學(xué)數(shù)學(xué)課堂上就可以體驗算法程序的編寫和運行過程。
(2)在信息技術(shù)呈現(xiàn)的位置上，人教版和北師大版都采用了正文旁加旁白的方式對信息技術(shù)進行提示、講解，且都設(shè)置了“信息技術(shù)應(yīng)用”專欄。北師大版教材旁白非常注重信息技術(shù)在數(shù)學(xué)中的應(yīng)用，它的編寫遵循《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》中對現(xiàn)代信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程整合的要求，但旁白提示語均為陳述語氣，不易于引起學(xué)生足夠的重視。[6]蘇教版則設(shè)置了“閱讀”“思考”和“鏈接”專欄，將信息技術(shù)融合在正文講解、閱讀材料和題目探究中。
(3)在應(yīng)用信息技術(shù)的基本功能上，人教版和蘇教版用得最多的是“計算”功能，北師大版用得最多的是“畫圖(表)”功能，人教版還將“計算”與“畫圖(表)”兩大基本功能結(jié)合進行應(yīng)用，方便學(xué)生數(shù)形結(jié)合進行數(shù)學(xué)探究。
(4)信息技術(shù)在課堂、教材中的作用上，人教版和蘇教版主要強調(diào)信息技術(shù)在數(shù)學(xué)課堂、教材中對所授數(shù)學(xué)知識的“鞏固應(yīng)用”。北師大版在正文中講解信息技術(shù)較其他三版更少，在課本中則主要展現(xiàn)信息技術(shù)“課外拓展”的作用，幫助學(xué)生了解、體驗信息技術(shù)。而三版教材中，只有蘇教版體現(xiàn)了信息技術(shù)在數(shù)學(xué)課程中“承上啟下”的作用。
(二)思考與建議
1.彰顯智能特色，有效促進課堂教學(xué)
信息技術(shù)作為高科技技術(shù)，增強了學(xué)習(xí)的便捷性，其功能強大，不僅可以計算、繪圖，還可以通過編程進行模擬實驗、建立數(shù)學(xué)模型等。在數(shù)學(xué)教材中應(yīng)用信息技術(shù)，應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)其智能性，有效地促進數(shù)學(xué)課堂的教與學(xué)。
可以利用信息技術(shù)進行一些經(jīng)典數(shù)學(xué)模型的展示，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣;利用信息技術(shù)的繪圖、動畫功能，進行數(shù)學(xué)公式、定理的探究，從而引入新的知識;利用信息技術(shù)實現(xiàn)一些手工無法完成的計算、繪圖等，解決數(shù)學(xué)難題;利用信息技術(shù)進行模擬實驗，例如拋硬幣、撒豆子實驗等，可以節(jié)約時間，有效地提高數(shù)學(xué)課堂的效果;此外，還可以利用信息技術(shù)讓學(xué)生進行“大膽猜想，小心求證”，幫助學(xué)生進行創(chuàng)新活動。這些功能作用，都可以幫助課堂教學(xué)更有效地進行，讓教師的教和學(xué)生的學(xué)更有效率。[7]
2.拓寬選材范圍，豐富技術(shù)應(yīng)用情境
在信息技術(shù)應(yīng)用的素材上，應(yīng)該拓寬其選材范圍，不能局限于解決純數(shù)學(xué)情境的問題。信息技術(shù)也不應(yīng)該拘泥于為函數(shù)畫圖、為方程計算，而應(yīng)該解決更多情境中的數(shù)學(xué)問題，多從個人生活、社會生活以及科學(xué)文化中選材。2017年信息技術(shù)在全球基礎(chǔ)教育中的主題之一“開展實景體驗學(xué)習(xí)”，要求信息技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)造更豐富、更具有實操性、更接近真實世界的體驗。
高中數(shù)學(xué)教材中關(guān)于信息技術(shù)的應(yīng)用也應(yīng)該給學(xué)生提供更真實的體驗，讓學(xué)生在利用信息技術(shù)解決不同情境中的數(shù)學(xué)問題時，既鍛煉自身的問題解決、數(shù)學(xué)思考的能力，又可以體驗信息技術(shù)的強大功能，并在潛移默化中學(xué)會應(yīng)用信息技術(shù)，將數(shù)學(xué)與信息技術(shù)有效地進行融合。
3.普及數(shù)字素養(yǎng)，鼓勵學(xué)生動手操作
普及數(shù)字化素養(yǎng)是《2017地平線報告(基礎(chǔ)教育版)》的六大主題之一。數(shù)字化素養(yǎng)指的是互聯(lián)網(wǎng)時代現(xiàn)代公民所必需的高級素養(yǎng)，這種素養(yǎng)要求人們不僅應(yīng)當(dāng)了解如何使用設(shè)備或某些軟件，還應(yīng)該在工具和預(yù)期成果之間建立聯(lián)系，以創(chuàng)新的方式利用技術(shù)，能夠根據(jù)各種不同環(huán)境使用合適的技術(shù)。[8]
這一素養(yǎng)在高中的教材中也應(yīng)該有所體現(xiàn)，而三版數(shù)學(xué)教材中對信息技術(shù)的應(yīng)用講解雖然有較長篇幅，但主要還是以一種補充、拓展的形式向?qū)W生介紹數(shù)學(xué)軟件、科學(xué)計算器的使用方法，相應(yīng)的上機操作、作業(yè)練習(xí)較之偏少。在對一些信息技術(shù)應(yīng)用進行建議時，只是簡單的提示，沒有具體地講要用什么軟件、進行什么操作，這樣的建議對于教師和學(xué)生都沒有可行性，也難以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化素養(yǎng)。在后續(xù)的教材改進中，可以提供更多可行、可視的信息技術(shù)操作介紹，積極鼓勵學(xué)生進行上機操作，自主應(yīng)用信息技術(shù)。
4.發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)
教師在利用信息技術(shù)進行問題探究、問題解決時，應(yīng)該將信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程有效地進行整合，在此過程中著重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)基本能力，并逐步提升學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。具體地說，利用信息技術(shù)進行繪圖可以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，還可以讓他們體會數(shù)形結(jié)合這一數(shù)學(xué)思想方法的妙處，進而提升學(xué)生的直觀想象這一數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
而對于六大數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)中學(xué)生接觸得較少的數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)分析的培養(yǎng)，信息技術(shù)更是有著其獨特的優(yōu)勢。教師可以利用信息技術(shù)對學(xué)生生活中遇到的實際問題進行數(shù)學(xué)抽象化，建立相應(yīng)的函數(shù)模型，以此培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)。同樣地，在三版數(shù)學(xué)教材中都廣泛應(yīng)用的Excel軟件，則可以有效地幫助教師教會學(xué)生統(tǒng)計、分析等基本的數(shù)據(jù)分析方法，以提升他們的數(shù)據(jù)分析素養(yǎng)。這些都是信息技術(shù)在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)上具有的獨特優(yōu)勢，應(yīng)該著重關(guān)注。
參考文獻：
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