“高中数学课程教材与信息技术整合的研究”课题.docx

“高中数学课程教材与信息技术整合的研究” 课题为了促进中学数学课程内容的现代化；推进信息技术在 数学教学过程中的普遍应用；充分利用信息技术的优势，为 学生学习与发展提供有力的学习工具和丰富多彩的数学教 育环境；改进数学教材的呈现方式、学生数学学习方式、教 师的数学教学方式；培养学生的创新精神和实践能力。课程 教材研究所中学数学课程教材研究开发中心(人民教育出版 社中学数学室)在全国教育科学“十五”规划国家重点课题 “新基础教育课程教材开发的研究与实验”中申报了子课题 “高中数学课程教材与信息技术整合的研究”。本课题研究的预期成果是在现行全日制普通高级中学 教科书 数学的基础上，研究编写体现数学课程内容与信 息技术整合思想的普通高级中学实验教科书(信息技术整 合本) 数学。普通高级中学实验教科书(信息技术整合本) 数学 从 2002 年秋季开始，在北京、广东、云南的一些学校进行 实验。围绕教科书的实验，同时进行相关的研究工作。本课题从 2001 年 8 月在广东省深圳市召开的“全国 TI 手持技术与中学数学教学改革研讨会”开始酝酿，到 2001 年 10 月在北京召开课题启动会正式确定成立“高中数学课程教材与信息技术整合的研究”课题。当时，参加此项课题 研究的除课程教材研究所中学数学课程教材研究开发中心 的同志外，还有南京师范大学附属中学陶维林、上海市曹杨 第二中学桂思铭、广东省深圳市深圳中学郭慧清、广东省教 育厅教研室徐勇、北京教科院基础教育教学研究中心康杰、 云南省昆明市第十中学白涛。从 2002 年 8 月开始，陆续有 北京十一学校张鹤、候立伟，广东省深圳市翠园中学张振国 参加课题的研究工作。以上成员熟悉技术、具有丰富的教学 经验，在各自单位都是骨干，他们的参与使课题研究具备良 好的队伍基础。下面分五个方面介绍课题一年来的工作和明年的工作 计划。教材编写思路是依据全日制普通高级中学数学教学大 纲(试验修订版) (全日制普通高级中学数学教学大纲)， 在全日制普通高级中学教科书 数学的基础上，不改变 现行教材的体系结构、章节顺序，通过增加素材，改进教材 的呈现方式，扩大教材的容量，提高内容的深度和广度，编 写体现数学课程内容与信息技术整合思想的普通高级中学 实验教科书(信息技术整合本) 数学以教材编写为课题组的核心任务，从 2001 年 10 月课题 启动会开始，到 2002 年 11 月，围绕教材编写，课题组共开 了 9 次工作会议。(一)课题启动会(第一次工作会议)2001 年 10 月 5 日7 日在北京怀柔峡谷宾馆召开了课 题启动会。 会上， 美国德州仪器公司教育产品事业部彭东航、 蔡虎，北京教科院基础教育教学研究中心曹福海、郭立昌、 康杰，南京师范大学附属中学陶维林，上海市曹杨第二中学 桂思铭，广东省深圳市深圳中学郭慧清，广东省教育厅教研 室徐勇，云南省昆明市第十中学白涛，以及课程教材研究所 的同志围绕信息技术与课程教材改革以及中学数学教学进 行了充分的研讨，特别是研讨了以 TI 图形计算器为核心的 TI 手持技术在中学数学教学中的运用。会议确定成立“高中数学课程教材与信息技术整合的研 究”课题组，对高中数学课程教材与信息技术整合的关系进 行研究。初步计划依据全日制普通高级中学数学教学大纲 (试验修订版)，在现行全日制普通高级中学教科书 数 学的基础上，研究编写体现数学课程内容与信息技术整合 思想的普通高级中学实验教科书(信息技术整合本) 数 学。 并且以 全日制普通高级中学教科书 (试验修订本 必 修) 数学 第一册 (上)“第二章 函数 2.9 函数的应用举例” 为样节，探讨教材内容与信息技术整合的模式。(二)第二次工作会议2001 年 10 月 22 日26 日在上海金沙江大酒店召开了 第二次工作会议。会议主要内容是讨论第一次工作会议确定的样节 “第二章 函数 2.9 函数的应用举例”。课题组的成员 对样节的写法提出了很多宝贵性的意见。通过讨论，大家的 意见逐步趋向一致，初步形成了体现信息技术与课程内容整 合的洋节。会议布置、分配了下一段的具体工作任务，即以全日 制普通高级中学教科书(试验修订本 必修)数学第一册 (上) “第二章 函数”为基础，参照样节的讨论，写出与信 息技术整合的样章。(三)第三次工作会议2001 年 11 月 16 日18 日在人民教育出版社召开了第 三次工作会议。会议主要内容是讨论第二次工作会议确定的 样章。在讨论的基础上，基本形成了体现信息技术第二章的 雏形。同时，布置了下一段任务，即初步完成第一册(上) 的初稿，在第四次工作会议上讨论。(四)第四次工作会议2001 年 12 月 7 日9 日在北京牡丹宾馆召开了第四次 工作会议。会议主要内容是讨论第一册(上) “第一章 集合 和简易逻辑“、”第三章 数列“中与信息技术整合的相关内 容，形成信息技术与课程内容整合思想的第一册(上)的初 稿，为第五次工作会议讨论最后的书稿做必要的准备。(五)第五次工作会议2002 年 2 月 5 日10 日在海口市召开了第五次工作会议。会议主要内容是最后审定第一册(上)的书稿，初步确 定与教科书第一册(上)配套的教师教学用书的编写思路， 一个显著的特点是，教师教学用书要突出技术实现的步骤， 给出具体的操作程序。(六)第六次工作会议2002 年 5 月1 日4 日在昆明市召开了第六次工作会议。 会议充分研讨了对“数学实验“栏目设置的认识；讨论了教 科书第一册(上)编辑加工中的一些问题；确定本套教科书 的名称为“普通高级中学实验教科书(信息技术整合本) 数学”；讨论并确定了与教科书配套的“教师教学用书“的 体例、编写要求，并对已完成的初稿进行了逐章研讨，提出 了修改意见；讨论了 8 月中旬的教材培训工作，研究了培训 内容，并作了具体的培训分工，落实了培训任务；布置了后 一阶段的工作，特别是第一册(下)的编写工作。另外，对 教材实验学校的确定等进行了研究。章建跃对本次会议进行了综述(详见附件二：昆明会议 综述)。(七)第七次工作会议2002 年 8 月 16 日20 日在北京密云召开了第七次工作 会议。会议主要内容审阅教科书第一册(下) “第四章三角 函数”和“第五章平面向量”初稿。研究部署下阶段工作安 排，包括教师培训的安排、相关教研工作的开展等等。与此同时， 普通高级中学实验教科书(信息技术整合 本)数学第一册(上)由人民教育出版社正式出版，在TI 公司的支持下，配套的普通高级中学实验教科书(信息技 术整合本)数学第一册(上)教师教学用书白皮书也印制 完成。(八)第八次工作会议2002 年 10 月 1 日6 日在成都市召开了第八次工作会 议。会议主要内容是讨论并最终确定普通高级中学教科书 (信息技术整合本) 数学第一册(下)的书稿，初步讨 论普通高级中学教科书(信息技术整合本) 数学第二 册(上)的书稿，研究部署下一阶段的工作。(九)第九次工作会议2002 年 11 月 7 日10 日在昆明市召开了第九次工作会 议。会议主要内容是在第八次工作会议讨论的基础上，继续 深入讨论普通高级中学教科书(信息技术整合本) 数学 第二册(上) “第六章不等式”、 “第七章直线和圆的方程”、 “第八章圆锥曲线”的书稿。在一年的教材编写工作中，大家齐心协力，积极探索， 求真务实，为以后的工作打下良好的基础。通过一年多的讨论和实践，大家思想逐步统一，章建跃 执笔的“中学数学课程教材与信息技术整合的思考”一文(详 见附件三：中学数学课程教材与信息技术整合的思考)已成为本套教材编写的重要指导思想。 (一) Franklin Demana 教 授 和 Bert K. ayberry。 CSA 宇 航 员 Dr.Robert 做了精彩的报告，他结合自己的成长经历，谈到 科学对人的发展的巨大作用。 2.小组交流 (1)小组数量： 404 (2)小组类型： 提供了丰富的数 据资料和教育资源。 3. 通过参加此次会议以及参观卡尔加 里和多伦多的两所学校，看到 TI 技术在美国和加拿大的数 学教学中得到广泛的运用，教师对技术在教学中的应用给予 极大的热情。参观的两所学校共同的特点是开放，课程设置 多样，没有固定的班级，技术的使用已经是数学课堂教学中 一个必不可少的部分。 4. 与技术整合的教材种类繁多、内 容丰富，整合的方式多种多样，有许多成型的教材，并且在 学校中得到广泛的应用。目前，人民教育出版社正在进行的 “高中数学教材与信息技术整合的研究”课题的研究，其主 要目的是出版一套开拓性的、与信息技术整合的高中数学实 验教材。此次会议为我们提供了一个很好的学习机会。通过 此次会议，进一步增强了我们编好这套高中数学实验教材， 进行实验的信心。 5. 会议的组织形式 会议为代表的交流提 供了良好的平台，包括演示、 workshop、网络交互等多种交 流方式。网络提供了大量的素材，交流的内容有概念理解型 的、技能训练型的、问题解决型的等等，通过网上的数据材 料，进行学习、探索、发现、验证。为以后我们的会议组织提供了很好的借鉴。 6.技术的使用带来教育观念上的变化。 当前技术发展很快，新的技术和应用软件层出不穷，代数计 算、智能画图、自动求解、人机交互等等。技术的出现促使 我们的教育观念发生深刻的变化。技术的使用不但改变了课 堂教学中的师生关系，改变了教师的教学方式和学生的学习 方式，而且对教学内容、教学内容的呈现方式也产生了重要 影响。技术不仅是有力的学习工具，还能为学生的学习和发 展提供丰富多彩的教育环境。当前，技术的发展与数学课程 教材的改革已成互动之势，技术与数学课程教材的整合已成 为数学教育的热点问题之一。 三、启示 1. 中美(加)在社 会、政治、经济、文化方面存在的巨大差异，造成了教育模 式上的巨大差异，双方应互相学习，取长补短。 2.在我国， 技术与课堂教学的结合刚刚起步，对技术的使用局限在个体 上，没有形成规模。个体在实践上可能有很深的造诣，但缺 乏普及性。我们希望在普及基础上的提高，有更多的教师、 更多的学生了解技术、 使用技术， 提高教学和学习效益。 3. 把握先机，做好工作，占据领先地位。国际上，与信息技术 整合的数学教材起步较早，有许多非常成功的经验，出版了 一些非常好的教材。我国在新一轮课程改革中也明确提出了 信息技术与学科课程教材整合的思想。当前，技术的发展日 新 月 异 ， 特 别 是 一 些 新 的 技 术 、 新 的 软 件 ， 如 TI-InterActive ，笔者认为，无论是从现在的使用情况看，还是从未来的发展趋势看， TI-InterActive 都是一个非常优 秀的数学教育软件。我们应发挥技术的后发优势，与教材整 合的 TI 技术应当与时俱进，不仅有图形计算器，还要有 TI-InterActive、CabriGeometry、 Derive5 等。 目前来看， TI 技术为我们的数学教育搭建了一个很好的平台。 希望在新 一轮的课程教材改革中，更加关注信息技术与课程教材的整 合。 4. 与美、加等发达国家相比，我们的差距主要在实践 环节上，具有启发性、操作性、对教师和学生有切实的指导 意义的研究成果较少。 今后， 我们应当根据数学的学科特点， 利用信息技术为数学教育提供的良好环境，加强数学教学中 的观察、操作、实验等环节，以利于学生更加主动地探索、 发现和认识数学。 5. 当前， T3 (技术 教师 教学)的内 涵已发生深刻的变化，不仅仅是“教师使用技术教学” ，而 且还包括学生使用技术学习；其范围不单纯局限在教师和学 生，还扩展到数学教育研究人员以及其他数学教育工作者； 技术也不单纯局限在图形计算器本身，还包括一些优秀的应 用软件；交互方式多种多样；交流的范围也随着网络的发展日益扩大。总之， T3 与数学教育的改革相辅相成。 6.加强 与国外出版社和 TI 公司的合作。国外信息技术与数学学科 整合的课程教材相对完善，有许多成功的经验。加强合作与 交流，对缩小差距会有很大的帮助。 1易学、易用，为整 合的数学学习设计，包括欧氏几何、变换几何、解析几何。2PC 的数学助手，更易、更快地探索有别于传统方法的不 同的数学方法。附件六(试行稿， 2002 年 6 月)由课程教材研究所中学数学教材研究开发中心研究的 “高中数学教材与信息技术整合的研究”课题，是全国教育 科学“十五”规划重点课题“新基础教育课程教材开发的研 究与实验”的子课题，该课题得到美国德州仪器(中国)有 限公司(简称 TI 公司)教育产品事业部的大力支持。本课 题的研究目的是在现行 全日制普通高级中学教科书 数学 的基础上，编写一套体现数学课程与信息技术整合思想的高 中数学教材。本套教材旨在探索中学数学课程内容现代化和 数学教材呈现方式的改进途径；推进信息技术在数学教学过 程中的普遍使用，探索信息技术在改进学生数学学习方式和 教师数学教学方式、培养学生的创新精神和实践能力上的作 用和途径。这是一项数学课程与信息技术整合的奠基性工 作。一、教材试验的目标1.教材是否体现信息技术与课程整合的基本思想；是否 达到了数学的内容与信息技术之间的融合；1.教材选择的内容是否科学，是否对学生的终身发展有 用；(1)教材内容是否先进，是否适应现代社会生产和生 活的需要；(2)教材内容是否有利于发挥信息技术在数学学习中 的作用和长处，是否有利于改变学生的学习方式，使学生在 信息技术的支持下进行观察、实验、探究，发现规律，获得 结论；(3)教材是否采取有效策略培养学生的使用信息技术 的能力；(4)教材是否有利于改变教师的教学方式，教学设计 是否引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手、善于实践、 敢于创新；(5)教材的呈现方式和教学设计是否能够激发学生使 用信息技术的动机，使学生感受到使用信息技术的必要性， 是否能够调动学生积极的数学学习情感，提高学习效率和效 果；(6)教材的文字、插图、版式、装帧、印刷等方面是 否适合教学的实际需要。二、教材实验设计的理论基础教材实验是教材编制过程的一个重要组成部分。通过教 学实践研究和检验教材的设计思想、编制原则以及教材的内 容及组织形式，让教材的使用者包括学校领导、教师和学生 等对教材做出评价，是保证教材质量的一个重要的、不可缺少的环节。实验的科学性是取得实验成功的必要保证。实验的科学 性主要表现在实验的效度和信度，需要通过对实验过程中的 各种变量的分析和控制来实现。对教材进行分散的较大面积的实验时，实验的控制十分 复杂和困难。为了取得准确的实验数据，本次实验拟采取以 下几种控制方法：1. 在数学教学中使用信息技术比较发达的地区相对集 中地选取适当的实验学校，并照顾到不同类型学校的差异， 以检验教材的适应性。2.本班以分层典型抽样方式抽取。3.制定教材实验的控制条件。三、教材实验工作的组织和实施1.教材实验的组织教材的实验工作由课程教材研究所中学数学课程教材 研究开发中心主持。2.教材实验实施的步骤和方法(1)确定样本班。为了比较科学地测试和评价教材的 实验情况，样本班采取分层典型抽样方法确定，原则上每所 参与实验的学校抽取一个样本班。(2)制定和落实实验的控制条件。为了教材实验顺利 地进行，保证教材实验所得的数据和结果的信度和效度，参加教材实验的学校需要满足以下具体要求： 教师掌握基本的信息技术使用技能，保证相对稳定的 实验教师队伍。 保持样本班的基本稳定，以便取得连续资料。 控制教学用书，原则上只使用规定的教科书及配套的 教学用书。 严格执行教学计划。 注意收集和整理样本班、实验学校的教材实验资料， 注意典型案例的采集和整理。(3)师资培训师资培训采取全员培训的方式进行。一般在每年的两个 长假期举办新教材研讨班，由教材编制者介绍教材的设计理 念和特色，帮助实验教师熟悉教材，并共同研讨课堂教学设 计的方法，以及教材实验的其他问题。同时播放典型课的录 像带等。应当尽量采用交互式的方法进行培训。(4)研讨和交流实验工作经验 召开实验工作会议。结合教师培训，每年召开一次教 材实验工作会议，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，学校可对实验班进行全面的总结性测试，检 查教学效果和为教材评价工作积累资料。(6)总结和报告每学期末，各实验学校根据统计资料对实验工作的基本 情况进行总结，并提交：对教材的评价和修改意见；实 验工作总结；实验的阶段性总结报告。人民教育出版社中 学数学室根据回收的调查问卷表，统计和分析所得的数据和 资料，并根据各学校提交的教材实验报告，写出各册教材的 实验报告。同时，根据各地实验中提出的意见，对实验教材 进行修改。完整的一轮教材实验结束后，由课程教材研究所中学数 学课程教材研究开发中心根据教材实验情况，写出完整的教 材实验报告。四、实验评价工作教材评价是贯穿教材编制过程中的一个有机组成部分 和连续不断的过程。这套教材的评价采用目标评价模式，其 目的是在教材编制过程的各个阶段，评价教材编制的目标达 成的程度，以便根据评价的结果不断改进教材的编制工作。全面科学的教材评价，首先需要系统地收集比较全面、真实准确的关于教材的信息资料，为此要建立一个教材评价 的指标体系。根据修改教材的需要，以问卷、课堂观察、访 谈、专题调查、测验等方式取得教材使用的现场资料，作为 修改教材的依据。根据编写工作及教材实验的进程做出教材评价工作计 划，采用向专家征询意见、听课、与教师、学生座谈等多种 方法和手段，收集一些更为具体的、实际的反馈意见，对教 材进行专题分析、定性评价。还可以在样本班外选择和确定 几个班级作为教材研究的试点班，采用追踪研究的方法，以 学生或教师为追踪对象，取得他们在整个教材实验期间乃至 之前或之后的有关资料，以便对教材的实际效果做出更全面 的说明。专题实验既是教材实验的一个重要组成部分，同时其过 程和结果也是进行教材评价的重要依据。可根据本教材的特 点，确定教材实验研究的重点课题，开展针对性强的、小型 的、专题性的实验，取得一些具有特殊价值的资料。五、教材实验中的课题研究工作将教材实验建立在教育科研基础上，实验工作课题化， 是此次实验的一个重要特点。教材实验中的研究课题范围包括教材研究、 设计、 编写、 实施、 评价过程的各个环节， 参与教材实验工作的实验学校， 可根据实验工作的需要提出研究课题，报课程教材研究所审批立项。原则上是研究经费由实验学校筹集，必要时，课程 教材研究所、 TI 公司(中国)教育产品事业部可给予一定研 究经费资助，并优先发表或出版优秀的研究和实验成果。