数学和科学教学中的互动课程市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

数学和科学教学中互动课程数学和科学教学中互动课程 上海市教科院当代教育试验室上海市教科院当代教育试验室蒋鸣和蒋鸣和第1页应用试验操作体验数学原理应用试验操作体验数学原理 应用试验操作让应用试验操作让学生体验数学概念学生体验数学概念和原理是探究一个和原理是探究一个惯用教学策略惯用教学策略第2页数学和科学教学中互动课程数学和科学教学中互动课程什么是互动课程什么是互动课程互动课程理论基础与基本特点互动课程理论基础与基本特点 JAVA互动活动程序案例互动活动程序案例 互动课程教学方案设计互动课程教学方案设计几点启示几点启示第3页什么是互动课程什么是互动课程引例一引例一探索几何体及其特征探索几何体及其特征互动课程介绍互动课程介绍第4页引例一引例一探索几何体及其特征探索几何体及其特征 对对3-5年级学生来说，年级学生来说，因他们几何空间概念因他们几何空间概念要不停发展，所以，要不停发展，所以，对立体图形内部关系对立体图形内部关系及立体图形之间关系及立体图形之间关系进行研究与推理很主进行研究与推理很主要。交互数学研究中要。交互数学研究中交互工具能够让学生交互工具能够让学生探索几何体及其特征。探索几何体及其特征。第5页互动课程介绍互动课程介绍 围绕围绕JAVAJAVA互动活动程序（互动活动程序（Math and Math and Science AppletsScience Applets）构建数学和科学互动）构建数学和科学互动课程（课程（Interactive LessonsInteractive Lessons），是以问），是以问题为导向，应用计算机模型模拟开展自题为导向，应用计算机模型模拟开展自主探究和学习新型课程。它含有在线、主探究和学习新型课程。它含有在线、交互、多媒体特点，既用于基于项目标交互、多媒体特点，既用于基于项目标研究性学习活动，也作为学习支架和工研究性学习活动，也作为学习支架和工具广泛用于日常数学和科学教学中。具广泛用于日常数学和科学教学中。第6页互动课程介绍（续）互动课程介绍（续）模拟和计算机模型是发展数学和科学模拟和计算机模型是发展数学和科学以及应用这些学科有力资源。有了可视以及应用这些学科有力资源。有了可视化分析工具，数学和科学模型从静态图化分析工具，数学和科学模型从静态图表发展到用互动媒体制作动态模型，从表发展到用互动媒体制作动态模型，从根本上改变了数学和科学探究性质。根本上改变了数学和科学探究性质。第7页互动课程理论基础与基本特点互动课程理论基础与基本特点维果茨基认知理论与教学策略维果茨基认知理论与教学策略维果茨基介绍维果茨基介绍邻近发展区理论邻近发展区理论支架理论支架理论交互教学理论交互教学理论 深层次学习方式与浅表层次学习方式深层次学习方式与浅表层次学习方式互动课程与支架理论互动课程与支架理论互动课程特点互动课程特点第8页维果茨基介绍维果茨基介绍 维果茨基（维果茨基（Lev Vygotsky）1896-1934 俄俄罗斯心理学家斯心理学家 代表著作代表著作思维和语言思维和语言（1962），社会智力），社会智力（1978），两本著作均是在逝），两本著作均是在逝世后由西方出版，对俄罗斯和世后由西方出版，对俄罗斯和西方心理学发展，尤其是儿童西方心理学发展，尤其是儿童发展领域产生了重大影响。发展领域产生了重大影响。第9页邻近发展区理论邻近发展区理论 认知发展分成实际发展层次（认知发展分成实际发展层次（real level of development）以及潛在发展层次）以及潛在发展层次（potential level of development），前者），前者是指个体能够独立解決問題层次，后者是指个体能够独立解決問題层次，后者則是需要在他人（教師、同伴中较优异則是需要在他人（教師、同伴中较优异者）引导或合作下才能解決問題层次。者）引导或合作下才能解決問題层次。在這两個层次之間差距，称之为邻近发在這两個层次之間差距，称之为邻近发展区（展区（zone of proximal development 简简称称ZPD）。）。第10页支架理论支架理论 所谓支架就是主張学习过程中由教师提供一個所谓支架就是主張学习过程中由教师提供一個暂时性支持來帮助学生发展学习能力，這個暂暂时性支持來帮助学生发展学习能力，這個暂时性支持（支架）可能是一種教学策略或教学时性支持（支架）可能是一種教学策略或教学工具，隨著学习者能力提升，便逐漸将学习責工具，隨著学习者能力提升，便逐漸将学习責任转移到学生身上，最终让学生能主动学习，任转移到学生身上，最终让学生能主动学习，並经过学习建构出属于自己知识。並经过学习建构出属于自己知识。支架最主要支架最主要目标目标，就是使学习者保持在他們邻近发展区活，就是使学习者保持在他們邻近发展区活动。這能够经过两种方式到达目标，一是建构动。這能够经过两种方式到达目标，一是建构学习者活动和周围环境；二是針对学习者当前学习者活动和周围环境；二是針对学习者当前需要與能力，不停調整成人介入程度。需要與能力，不停調整成人介入程度。第11页交互教学理论交互教学理论 社会交互在认知发展中起到基础性作社会交互在认知发展中起到基础性作用。维果茨基坚信学习任何事物都经过用。维果茨基坚信学习任何事物都经过两个阶段，首先是经过和其它人交互，两个阶段，首先是经过和其它人交互，然后再整合到自己个体智力结构中。所然后再整合到自己个体智力结构中。所以，能够通過特殊社会語言来发展学生以，能够通過特殊社会語言来发展学生认知能力，在学校环境中师生之间和学认知能力，在学校环境中师生之间和学生之间对话相当主要，交互教学就是依生之间对话相当主要，交互教学就是依据他观点而发展起来一个教学模式。据他观点而发展起来一个教学模式。第12页互动课程与支架理论互动课程与支架理论 互互动动课课程程经经过过互互动动多多媒媒体体活活动动程程序序为为学学生生提提供供学学习习活活动动支支架架，使使学学习习者者能能够够进进行行比比较较复复杂杂学学习习活活动动，投投入入到到高高级级思思索索和和问问题题处处理理活活动动中中去去，这这些些活活动动在在没没有有帮帮助助情情况况下下是是达达不不到到如如此此高高度度。在在互互动动课课程程实实施施中中，教教师师正正是是利利用用了了认认知知支支架架来来促促进进复复杂杂思思索索、设设计计、科科学学和和数数学学原原理和概念学习。理和概念学习。第13页互动课程与支架理论（续）互动课程与支架理论（续）经经过过精精心心设设计计互互动动活活动动程程序序与与传传统统课课件件不不一一样样，它它不不是是教教师师教教工工具具，而而是是学学生生学学工工具具。它它主主要要经经过过交交互互活活动动，把把关关注注焦焦点点集集中中于于科科学学和和数数学学概概念念和和关关系系上上，使使学学生生借借助助于于可可视视化化模模拟拟来来探探究究概概念念和和关关系系。所所以以，与与单单纯纯“做做中中学学”不不一一样样，它它强强调调是是在在了了解解基基础础上上“做做中中学学”，最最终终使使学学生生能能到到达达了了解解科科学学和和数数学学这这一一最最主主要要课程标准要求。课程标准要求。第14页互动课程与支架理论（续二）互动课程与支架理论（续二）交交互互活活动动程程序序在在技技术术设设计计上上也也独独具具匠匠心心，一一直直一一致致、功功效效强强大大和和易易学学界界面面，使使学学生生一一旦旦掌掌握握了了一一个个活活动动操操作作，就就会会很轻易地举一反三地掌握其它活动操作。很轻易地举一反三地掌握其它活动操作。第15页深层次学习方式与浅表层次深层次学习方式与浅表层次学习方式学习方式课程改革提倡学生主动学习、探究学习课程改革提倡学生主动学习、探究学习和合作学习方式，是意在培养学生高级和合作学习方式，是意在培养学生高级思维能力和实践能力深层次学习方式，思维能力和实践能力深层次学习方式，高级思维能力指是比较、解释、综合能高级思维能力指是比较、解释、综合能力和处理实际问题能力。力和处理实际问题能力。深层次学习方式与以记忆、复制为特点深层次学习方式与以记忆、复制为特点浅表层次学习方式有机地结合起来，形浅表层次学习方式有机地结合起来，形成称之为成称之为“策略学习策略学习”新学习方式。新学习方式。第16页深层次学习方式与浅表层次深层次学习方式与浅表层次学习方式（续）学习方式（续）第17页互动课程特点互动课程特点以问题为中心，和真实世界紧密关联以问题为中心，和真实世界紧密关联整合多门学科知识和面向真实世界理论和实践整合多门学科知识和面向真实世界理论和实践在激发学生学习兴趣基础上扩展科学和数学学在激发学生学习兴趣基础上扩展科学和数学学习内容习内容庞大互动活动程序库和应用互联网上传公布广庞大互动活动程序库和应用互联网上传公布广大教师开发互动课程大大地增加了选择机会，大教师开发互动课程大大地增加了选择机会，因而能面向不一样环境学校和不一样学习背景因而能面向不一样环境学校和不一样学习背景学生。学生。第18页JAVAJAVA互动活动程序案例互动活动程序案例案例一案例一 应用模拟了解距离、速度与时应用模拟了解距离、速度与时间关系间关系 案例二案例二 桌球游戏程序桌球游戏程序 案例三案例三经过变换了解重合、相同和对经过变换了解重合、相同和对称称 第19页案例一案例一 应用模拟了解距离、应用模拟了解距离、速度与时间关系速度与时间关系 帮助小学高年帮助小学高年级学生了解关于随级学生了解关于随时间改变，旅程、时间改变，旅程、速度与时间之间函速度与时间之间函数关系。数关系。移移 动动 赛赛 跑跑者者 可可 改改 变变初始位置初始位置运动轨迹运动轨迹上上下下箭箭头头控控制制赛赛跑跑速速度度第20页案例二案例二 桌球游戏程序桌球游戏程序 纸纸上上台台球球游游戏戏活活动动为为学学生生提提供供了了深深入入了了解解比比、百百分分比比和和最最小小公公倍倍数数机机会会，学学生生经经过过不不停停改改变变球球台台长长度度和和宽宽度度，重重复复模模拟拟球球击击落落口口袋袋运运动动轨轨迹迹，总总结结球球台台长长度度、宽宽度度与与小小球球弹弹回回次次数数之之间间函函数数关关系系，进进而而可可探探究究球球经经过过路路线线长长度度与与球球台台长和宽之间函数关系。长和宽之间函数关系。第21页案例三案例三经过变换了解重合、经过变换了解重合、相同和对称相同和对称 在这四部分在这四部分 电子范电子范例例 中使用了交互性中使用了交互性图形，使使用者能够图形，使使用者能够经过操作改变图形形经过操作改变图形形状，以及在一个特殊状，以及在一个特殊变换或对变换比较中变换或对变换比较中观察图形改变。观察图形改变。第22页互动课程教学方案设汁互动课程教学方案设汁互动课程教学方案组成互动课程教学方案组成互动课程教学方案前期设计互动课程教学方案前期设计互动课程教学方案正课设计互动课程教学方案正课设计互动数学课程案例互动数学课程案例第23页互动课程教学方案组成互动课程教学方案组成 以以java互动活动程序为关键互动课程互动活动程序为关键互动课程教学方案分为三个部分教学方案分为三个部分教学方案网络试验室版，适合用于学生能教学方案网络试验室版，适合用于学生能上网计算机配置教学环境上网计算机配置教学环境教学方案演示版教学方案演示版，适合用于教师能演示计，适合用于教师能演示计算机配置教学环境算机配置教学环境学生练习纸学生练习纸第24页互动课程教学方案前期设计互动课程教学方案前期设计教学目标设计教学目标设计学生前需知识和技能学生前需知识和技能分析分析课程资源设计课程资源设计课准备设计课准备设计第25页数学课程标准教学目标设计数学课程标准教学目标设计 教育目标分类教育目标分类知识与技能知识与技能数学思索数学思索处理问题处理问题情感与态度情感与态度教育内容分类教育内容分类数与代数数与代数空间与图形空间与图形统计与概率统计与概率实践与综合应用实践与综合应用第26页互动课程教学方案正课设计互动课程教学方案正课设计导入设计导入设计情境设计情境设计提问设计提问设计例题设计例题设计练习设计练习设计讨论设计讨论设计小结设计小结设计第27页导入设计导入设计 功能引起学生注意激发学习兴趣和动机明确目，调动学生学习积极性建立知识之间相互联系 方法方法实例导入实例导入直观导入直观导入试验导入试验导入旧知识导入旧知识导入悬念导入悬念导入第28页情境设计情境设计 互互动动课课程程采采取取试试验验情情境境设设计计，应应用用java互互动动活活动动软软件件，让让学学生生经经过过观观察察和和动动手手操操作作，在在试试验验情情境境中中探探素素规规律律、提提出出猜猜测测，了了解解数数学学概概念念与与原原理理，提提升升分分析析和和处处理理问问题题能能力力第29页练习设计练习设计准备性练习准备性练习了解性练习了解性练习巩固性练习巩固性练习利用性练习利用性练习第30页案例四案例四相遇问题相遇问题 行程问题行程问题java互动软互动软件是美国数学课程标淮件是美国数学课程标淮提供经典软件，这份教提供经典软件，这份教学设计设计者对该软件学设计设计者对该软件本质了解较深刻，同时本质了解较深刻，同时在设计中展示了一线教在设计中展示了一线教师创造力，不论情境设师创造力，不论情境设计，还是例题设计都有计，还是例题设计都有可圈可点之处，真正做可圈可点之处，真正做到了从学生出发设计课到了从学生出发设计课程。程。第31页案例五案例五认识图形第32页案例六案例六长方体体积教学设计第33页案例七：角分类案例七：角分类第34页案例八案例八探察直方图探察直方图 直方图是表示一组直方图是表示一组数据一个标准方式。数据一个标准方式。在这项互动数学活动在这项互动数学活动中包含交互性工具，中包含交互性工具，使学生能够建立自己使学生能够建立自己数据集，以及依据自数据集，以及依据自己选择不一样数据来己选择不一样数据来探查不一样统计功效，探查不一样统计功效，比如均数、中位数和比如均数、中位数和标准差。标准差。第35页几点启示几点启示 互互动动课课程程把把建建构构主主义义支支架架理理论论用用于于实实践践，就就是是经经过过互互动动多多媒媒体体活活动动程程序序为为学学生生提提供供学学习习活活动动支支架架，使使学学习习者者能能够够进进行行比比较较复复杂杂学学习习活活动动，投投入入到到高高级级思思索索和和问问题题处处理理活活动动中中去去，使使学学生生认认知知水水平平到到达达新新高高度度。互互动动课课程程开开发发、实实施施与与评评价价实实践践证证实实，整整合合不不是是简简单单“做做中中学学”，也也不不是是理理科科教教育育“文文科科化化”（这这和和科科学学教教育育中中弘弘扬扬人人文文精精神神完完全全不不是是一一个个概概念念），而而是是要要使使学学生到达了解科学和数学这一课程关键标准。生到达了解科学和数学这一课程关键标准。第36页几点启示（续一）几点启示（续一）互互动动课课程程实实质质是是改改变变学学生生学学习习方方式式，模模拟拟指指是是学学生生模模拟拟，充充分分应应用用数数字字化化技技术术，使使学学生生探探究究活活动动不不论论在在深深度度和和广广度度上上都都能能超超越越局局限限于于详详细细试试验验水水平平。从从辅辅助助教教学学到到学学生生自自主主学学习习，互互动动课课程程为为我我国国中中小小学学教教学学课课件件设设计计转转型型和和发发展展提提供供了了范范例。例。第37页几点启示（续二）几点启示（续二）探探究究是是学学习习方方式式，并并非非局局限限于于综综合合实实践践课课程程。互互动动课课程程独独特特成成功功之之处处不不在在于于基基于于项项目目标标研研究究性性课课程程，而而恰恰恰恰在在于于把把探探究究方方式式引引入入日日常常课课堂堂教教学学，这这无无疑疑为为提提升中小学理科教育质量开辟了新路径。升中小学理科教育质量开辟了新路径。第38页结束结束第39页