基于信息技術的數(shù)學探究式學習及教學模式研究

◎韓艷容

(陜西省西安市信德中學,陜西 西安 710077)

基于信息技術的數(shù)學探究式學習及教學模式研究

◎韓艷容

(陜西省西安市信德中學,陜西 西安 710077)

信息技術給數(shù)學教育模式和學習方式帶來了重大變化，在數(shù)學探究式學習中借助信息技術的資源性、工具性、激發(fā)性和體驗性等功能，不但能夠引領學生積極深入地開展自主探究學習，而且能夠使探究學習的品質和內涵得到提升.分析了信息技術環(huán)境下數(shù)學探究式學習的基本形式和流程，針對不同的探究內容和學習目標提出了有針對性的教學模式.

信息技術；數(shù)學；探究式學習；教學模式

隨著新課程改革的實施，探究式學習作為新課程標準所提倡的學習方式，為課堂教學注入了新的活力，以多媒體、現(xiàn)代教學軟件和網絡技術為核心的信息技術在信息檢索、信息加工等方面具有天然的優(yōu)勢，能夠有效促進學生深入參與自主學習、主動探究、合作交流，使傳統(tǒng)的以教師為中心的課堂教學結構發(fā)生根本性變革，實現(xiàn)教學模式和學生學習方式的有效轉變，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力具有重要的意義.

一、數(shù)學探究學習的內涵及特征

現(xiàn)代教學論的觀點認為，數(shù)學教學不僅要使學生掌握數(shù)學知識的結論，還要讓學生了解知識的發(fā)生發(fā)展過程，強調學生在具體的情境中通過觀察、概括、歸納、類比等方法，主動思考和親身參與到實踐活動中體驗知識的形成和應用過程，在主動探索和實踐中解決問題并獲取知識和提高創(chuàng)新思維能力.探究性學習具有問題性、開放性和批判性等特征，包括激發(fā)興趣、鼓勵探索、引導思維、提出問題、識別資源、收集數(shù)據、分析數(shù)據、整合信息、交流觀點、評估成果等要素.

二、信息技術在數(shù)學探究學習中的作用

(一)信息技術的資源性功效

信息技術為數(shù)學教學和探究學習提供了豐富的背景資源，利用信息技術可以搜索、存儲、構建數(shù)學學習資源庫，搭建傳遞和交流信息資源的平臺，學生可以利用的學習資源更加豐富，會更加積極地參與學習過程，教師可以靈活選擇能夠揭示數(shù)學問題本質的資源組織教學，設計更加開放互動的學習活動，有利于探究式學習的實現(xiàn).

(二)信息技術的工具性功效

探究活動是探究學習中的核心環(huán)節(jié)，是學生利用各種探究手段和工具獲取相關資料和數(shù)據研究解決問題的過程，信息技術能夠為數(shù)學探究活動提供技術工具和環(huán)境氛圍.在數(shù)學學習中利用信息技術可以形象直觀地演示數(shù)學對象，動態(tài)地展現(xiàn)數(shù)學關系等基礎性的數(shù)學活動，從而將精力集中在對主要問題的思考與分析、對數(shù)學模型的思考與選定、對數(shù)學規(guī)律的探索與反思和對數(shù)學本質的理解與把握上來，為數(shù)學探究學習提供環(huán)境氛圍，提高數(shù)學學習的效率和效果.

(三)信息技術的激發(fā)性功效

數(shù)學探究式學習以問題解決為中心，強調學習者在深度參與下的自我感悟和發(fā)現(xiàn)，利用信息技術可以創(chuàng)設自然情境、問題情境、虛擬實驗環(huán)境等不同類型的學習情境供學生觀察和思考，在“情境創(chuàng)設—歸納猜想—檢驗應用”的過程中達成情感變化與認知構建的統(tǒng)一，豐富探究的內涵和提升探究的質量.

(四)信息技術的體驗性功效

數(shù)學學習的過程不是一個被動的吸收過程，數(shù)學探究式學習在一定程度上是數(shù)學研究的復演和知識的重新構建過程，往往需要構造大量的具有共同屬性的數(shù)學對象.讓學生在主動參與的過程中去體驗、感受、建構知識，并且能夠應用數(shù)學知識解決實際問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力.

三、數(shù)學探究學習的形式

信息技術環(huán)境下數(shù)學探究式學習所發(fā)生的最根本的變化之一是教師作用與角色、學生學習環(huán)境和學習方式的變化，數(shù)學探究式學習中既強調學習者在學習過程中的主體認知地位，也不忽視教師的主導作用，學生在教師指導下自主探究、合作交流.根據學習內容、學生認知結構可采用“引導探究”“自主探究”與“協(xié)作探究”等探究形式.不同探究形式下教師、學生和信息技術之間的關系如圖1所示.

圖1 探究式學習的形式及關系

(一)引導探究

引導探究教學模式，是在教師的主導作用下，根據教材的知識結構和學生的思維特點進行學習思路的引導；針對學生求知過程中的疑點，啟發(fā)學生去思考，激發(fā)其求知欲望和信心；幫助學生掌握知識規(guī)律，并在實踐和探究中提高運用知識的能力.

(二)自主探究

指學生根據教師所提供的問題情境，尋找并提出探究課題；或學生借助網絡資源利用搜索引擎網站或教學資源庫，在教師的指導下自定探究課題，然后根據探究任務和探究需要，借助于網絡所提供的豐富資源，獨立地搜集信息和整理信息，制訂探究計劃和解決問題的行動方案，通過對信息的分析加工和處理自主地完成探究任務.

(三)協(xié)作探究

學生針對共同的探究課題組成學習共同體，通過分工合作、競爭幫助等形式在共同完成探究任務的過程中來實現(xiàn)群體之間的合作探究學習.信息技術尤其是網絡通信技術的發(fā)展可以很好地支持協(xié)作探究學習，學生通過計算機網絡可以突破地域和時間上的限制，通過同伴互教小組討論等形式以同步或異步的方式互動交流、反饋反思以完善自己的認知結構.

四、數(shù)學探究式學習中融入信息技術的模式

“探究式學習”課堂教學模式的構建，必須以現(xiàn)代教育思想和新課程理念為指導，根據教學內容與教學目標的不同、學生的知識結構與認知能力不同，遵從適度性、梯度性、自主性、發(fā)展性等原則.針對不同的教學內容和目標要求，將現(xiàn)代教育技術和教學方法有效融合，構建具體的操作流程與教學策略，研究出能夠體現(xiàn)學科特色的探究式教學模式具有重要意義.

(一)數(shù)學概念的探究式學習中信息技術的融入

數(shù)學概念形成是一個主動建構、不斷探究的過程，在概念形成的多個環(huán)節(jié)如能適時恰當?shù)乩眯畔⒓夹g，此過程中學生主動探究概念的數(shù)學本質，親自動手去體驗知識的產生過程，則能有效整合信息資源并創(chuàng)境設疑，發(fā)揮信息技術數(shù)據處理和可視化優(yōu)勢，不斷調整認知結構，最終達到對數(shù)學概念的“意義建構”和對知識的深刻理解，收到事半功倍之效.數(shù)學概念學習的基本過程如圖2所示：

圖2 概念學習過程及信息技術應用

(二)在數(shù)學原理的探究式學習中信息技術的融入

數(shù)學原理是數(shù)學性質、定理、法則等的總稱，他們是客觀規(guī)律的一種真實反映，包括在生活實踐或數(shù)學實驗的基礎上歸納推理和對抽象的數(shù)學對象演繹推理的結果.通過整合信息技術與探究活動可以對概念間的關系或一些并不明顯的數(shù)學事實進行“再發(fā)現(xiàn)”，有利于學生數(shù)學思維的主動構建.這種基于信息技術的探究學習突破了由于數(shù)學的高度抽象性和靜態(tài)化造成的思維困難，使學生在指數(shù)函數(shù)圖像的變化過程中理解了其性質.

(三)應用性問題的探究式學習中信息技術的融入

應用性問題的研究式學習，就是通過分析和探究生產活動中的實際問題的數(shù)量關系和數(shù)學本質，建立用數(shù)學語言描述客觀事物的特征及其內在聯(lián)系的數(shù)學模型并求解而得到解決實際問題的結論或結果.信息技術在建立數(shù)學模型的各個基本步驟——模型的準備、假設、構成、求解、分析等方面都有很強的應用價值，在信息資源搜索、了解問題背景、探究對象特征、進行復雜計算和模擬仿真分析中發(fā)揮重要作用.

數(shù)學學習過程中，教師是主導，學生是主體，信息技術是手段，一個數(shù)學對象往往蘊含著多個要素，需要從多種角度、多個側面進行分析研究，從而達到對數(shù)學對象的深刻理解、全面掌握和靈活運用.信息技術能夠展示出同一數(shù)學對象不同方面的特征，學習者可以從多個維度、將不同方面的信息進行有效組合來分析思考數(shù)學對象，把握數(shù)學對象本質特征，促進數(shù)學思維發(fā)展，形成完善的數(shù)學認知結構.教師必須處處以學生為中心設計探究方案，充分挖掘信息技術的優(yōu)勢，使學生在探究的學習過程中逐步領悟真正的數(shù)學思想.

[1]吳華,趙敘,武艷.數(shù)學多媒體課件的設計與應用探究[J].電化教育研究,2009(6)：104-106.

[2]王光生,趙興龍,付東方.信息技術環(huán)境下的數(shù)學探究學習[J].中國電化教育,2006(4)：48-51.