和解决应用现代信息技术优化数学学习过程

第八节　《应用现代信息技术，优化数学学习过程，培养学生创新精神和实践能力》课题结题报告

作为全国首批现代教育技术实验学校，我们实验小学校在“九五”“十五”期间，均承担了国家级电教实验课题。按照中央电教馆“十一五”全国教育技术研究重点课题的申报要求，结合学校实际，在总课题组的指导下，我承担了重点课题《应用现代信息技术，优化数学学习过程，培养学生创新精神和实践能力》的子课题的研究任务。此项课题已经实施了将近五年，在上级业务部门的悉心指导下，在学校各部门的大力支持下，在课题组成员的共同努力下，实验工作得到了进展。现报告课题研究情况如下:

一、课题的提出

1.课题产生的背景

(1)信息时代的到来极大地改变了人们的生产、生活、学习、工作方式，网络技术在教育领域的应用也使教育资源的共享和终生教育的原则得以实现，中共中央、国务院《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》和《教育部〈面向21世纪教育振兴行动计划〉》对应用现代信息技术，培养创新人才，全面推进素质教育，已形成了广泛的共识。

(2)长期以来，我国教育对学生创新精神和实践能力的培养一直是个突出的薄弱环节，教育观念落后，不利于学生个性发展和拔尖人才脱颖而出，网络为培养学生创新能力开拓了广阔领域，提供了物质条件。如何以现代信息技术为支撑，培养学生的创新意识、创新精神和实践能力，是教育工作者必须进行深入探索的课题。现代信息技术充分运用于教育教学过程中，为学生想象力的培养提供足够的技术支持，同时网络技术、现代远程教育的实施为扩大教育规模，改革教育教学方法，构建终身学习体系奠定了坚实的基础，并达到优秀教育资源的共享，也为培养学生创新能力开拓了广阔领域。它使传统的说教变成了多感官的刺激，使抽象内容变为具体形象，使不可见变为可见、化静为动，让学生的认识活动变得生动有趣，学习者可以利用网络资源进行学习，优化网络环境下的学习过程，进而学会在虚拟情境下探究学习，利用通信工具进行协作学习，利用工具进行创造学习，从而培养学生的创新精神和实践能力。

(3)我校是首批全国现代教育技术实验学校，现代化教学设备齐全，98年初以来相继建成了“七室”“七套系统”“三道网络”“二个中心”和一个电视台。并在校园网逐步完善的基础上启动实施了“班班通”工程。“九五”期间，本校结合实际承担了《利用学校闭路电视教学系统，提高学生综合素质》的国家级课题，并取得了可喜成果。

基于对以上因素的综合考虑，并结合学校发展的实际条件，按照国家总课题组的第一专项课题《应用现代信息技术，培养学生创新精神的实验研究》课题研究的要求，我校提出了《应用现代信息技术，优化学习过程，培养学生创新精神和实践能力》的研究课题，充分发挥现代信息技术优势，我着重从学习过程、资源两方面相结合的角度探讨和解决应用现代信息技术，优化数学学习过程，发挥学生主动作用，注意学生的全面发展，继而培养学生的创新精神和实践能力。

2.课题研究目的和意义

目的:通过此项课题的研究优化数学学习过程，探索并总结出基于现代信息技术的有利于学生创新精神和实践能力培养的教学新模式和教育新途径。

意义:通过利用以多媒体、计算机等为代表的现代信息技术，彻底改变传统的、陈腐的授课方法，发挥网络优势为学生创设问题情境，唤起学生学习兴趣，进而引导学生主动学习和思考，主动发表自己的意见和想法，组织合作学习、探究式学习。发挥现代信息技术优势，寓思想教育于多种丰富多彩的活动中，在生动感人的情境中，培养学生的创新精神。同时，通过研究和培训，也能使自己成为具有创新意识、现代教育理念并掌握现代教育理论和现代信息技术的高素质现代化教师。

二、课题的研究内容

1.本课题的指导思想

在辩证唯物主义思想指导下，坚持马克思主义关于人的全面发展的学说，以建构主义、创造学和现代学习理论为主要依据，以现代信息技术为手段，运用先进的教育思想和认知学习理论，研究优化学习过程，探索并构建以培养学生的创新精神和实践能力为基本价值取向的教学模式及方法。

2.课题主要概念的界定

本课题所说的“现代信息技术”，主要指计算机技术、多媒体技术、网络技术和通信技术。优化学习过程具体是指在数学教学中，充分运用现代信息技术，发挥网络优势，使学生主动探究、协作学习、全面发展，培养学生创新精神和实践能力。

3.自变量的操作定义与控制措施

在研究过程中，实验教师充分运用现代信息技术，加强信息技术与学科教学整合，开展丰富多彩的教学活动，为学生创设自主学习情境，提高综合素质，并探索基于现代信息技术环境的有利于培养学生创新精神和实践能力的新型教学模式。在实验操作中，教师自行设计、开发、制作基于网络环境的演示、学习课件，积极应用于教育教学实践中，并选择媒体应用最佳作用点，进行助教、助学，及时准确地接收教学信息反馈，了解学生对知识的掌握情况，使学生充分利用丰富的学习资源和教师为其创设的学习情境进行自主学习、协作学习、探究学习、开放学习，从而提高学生创新精神和实践能力，并解决实验中出现的问题。

4.无关变量的控制措施

①对学生原有智力水平和兴趣等进行前测设立;准确选取样本，做好样本控制，确保样本的代表性。

②做好信息技术控制，确保对其的使用过程科学、及时、恰当。

③不加重学生作业量、不延长学习时间，控制好随机干扰变量(分别采取消除法、恒定法、平衡法加以控制)。

④搞好实验检测反馈，确保检测反馈的准确及时。

5.实验对象的选择和分组方式

(1)实验对象

实验班级:二年八班。

学科:数学。

(2)分组方式

本实验采用单组实验。

三、课题研究的步骤

1.准备阶段(2007年7月～2008年2月)

任务:收集信息材料、申报子课题，撰写子课题方案，培训教师，做好开题研究和实验操作准备。

2.研究与实验阶段(2008年3月～2012年3月)

任务:根据实验方案进行实验研究，利用现代信息技术进行课堂教学，优化数学学习过程，及时设计检测方法进行实验检测，积累实验资料，写出阶段性研究报告，初步验证实验假说的正确性。

3.总结验收阶段(2012年3月～2012年7月)

任务:对研究和实验结果进行系统整理，收集有关信息和数据，对实验资料进行统计分析，总结提炼结论。形成研究报告和研究论文。以验证假说，发表有关成果。准备总课题组的鉴定验收。

四、课题研究的组织分工与研究条件及保证措施

1.课题组织分工

课题负责人:王学志、赵红霞

课题主要负责人:孙艳琴

课题参加人:王宏、王丽霞、周晓丽、张一平、郭玉晶、韩秀玲

2.研究条件与保证措施

(1)学校全面保障实验所需的现代化教学设备，及时提供信息、学习资料。

(2)学校在教科研一体化领导小组的统一领导下，在电教处、科研处具体组织下，全面加强实验领导，在组织领导上保证课题实验的顺利实施。同时，下设课题组具体抓好课题资料收集，制订研究方案、开题报告、课题研究、结题等几个环节。

(3)教师要有研究和创新意识，要善于学习、勇于创新，具有科学的精神和工作态度，克服困难、持之以恒，搞好研究和实验。动员学生主动参与，家长积极支持。

(4)学校将及时提供与课题研究有关的信息、经验和材料，以确保课题实验沿着科学化、规范化的轨道实施。

(5)学校电教处与科研处将及时对在课题实施过程中出现的问题进行研究并加以解决。按时完成总课题的工作任务，及时做好小结工作。

(6)学校将加大实验教师培训力度，坚持校本培训与外出学习、参加高级培训相结合的办法，提高实验教师业务素质、研究能力、现代信息技术应用水平，从而保证课题实验顺利实施。

五、课题实施情况

1.构建了基于网络环境下数学的教学模式

以多媒体和网络技术为核心的信息技术在教学中的充分运用，改变了学生的学习方式和交流方式，极大地优化了学生的学习过程。在实验研究中，我们以建构主义理论为基础，注重学生对学习过程的掌握，教师在基于信息技术环境的学科教学中充分起到主导作用，真正成为学生学习的组织者、指导者、帮助者和促进者。在多媒体课件和网络课件的开发和制作过程中，也不再将课件看成是帮助教师传授知识的手段和方法，而是用它来创设情境，组织学生进行协作学习和自主学习以及协作式探索的认知工具。基于以上认识，按照实验方案，在语文和数学学科进行了基于信息技术环境的学科教学模式的构建的创新研究，并初步构建了具有自己学校特色的网络教学新模式。

构建基于网络的数学课堂教学模式。如下图:

教学活动是使网络化课堂教学得以实现的落脚点。既体现了网络的特点，又体现了课堂的特点;既体现了学生的主体地位，又体现了教师的主导作用。我们把教学活动设计分为相互联系、相互制约的并行的两个方向，即学生自主活动设计和学习支持设计。通过对学生自主活动的设计，体现出学生在网络化课堂教学环境下的主体地位;通过对学生学习支持的设计，体现出教师在网络化课堂教学环境下的主导地位。网络化课堂教学要真正发挥和发展学生的主体性，就需要关注学习者。我在《圆的认识》教学设计中，了解到学生对圆的初步认识从一年级就开始了，一些常见的圆形物体，对五年级学生来说比较熟悉。从生活实际引入，让学生自己从计算机上调出几个喜欢的圆形物体，学生积极主动地去操作，激发他们的学习兴趣，再调出不同形象的画面，让学生在观察中提问质疑，在动手操作中明白事理、找到规律，从而加深对圆的认识。我在《合理安排时间》这一节数学网络课上，充分运用此模式，通过简单优化问题，向学生渗透优化思想，让学生从中体会运筹思想在解决问题中的作用，感受数学的魅力。上述教学活动在多媒体网络教室充分运用多媒体课件，学生在课堂上上网游戏，这既是学生探索数学知识和运用数学知识解决问题的过程，也是学生对科学精神以及积极向上的学习态度的体验过程，有益于学生的全面发展。

2.设计并建设了数学教学网站和教学单元库

在现代教育技术实验过程中，我在数学学科按照实验方案的要求开展了课题研究，同时，根据“建网、建库”并重的原则，在数学学科教学网站的设计与制作方面进行了积极的探索。在原有基础上，我们继续在以下两个方面进行了开发和完善，建成数学学科教学单元库。该单元库主要为学生创设探究认识的学习环境而设计的网页，以学科知识点为单位，多个网页链接形成数学课件系列，并发布在校园网上。我们现已开发出一至五年级(新课改教材)的数学教学单元库。教师不仅可以直接利用这些网页进行教学，学生在班级、音像电子馆和网络教室也能根据需要自主选择相关网页进行浏览，在浏览的过程中实现自主学习。学生在用计算机自主浏览、学习的过程中，不仅培养了学习的兴趣，养成良好的自主学习的习惯，而且逐渐掌握了获取信息、选择和浏览信息、下载信息、运用信息等网络技能，并通过网络获得了多种知识，构建了新的知识系统。这无疑为将来成为适应信息时代需要的现代化人才打下了基础。

3.信息技术的充分应用，促进了学生综合素质的提高

多媒体和网络环境为学生提供了一个可以双向交流并具有多种信息的学习环境，能再现知识的形成过程，从而提高了学生的学习积极性，使学生获取知识的渠道更加宽广，知识面不断拓宽，促进学生良好的学习习惯、学习方法、学习方式的形成。结合课题研究内容，我们制定了学生学习习惯和综合素质评价标准，对每一个实验学生，进行量化考核，将学生的学习习惯的情况和其他素质统计汇总(如表1所示)。对于实验效果我们进行了检测，根据课题因变量设计了包括问卷、观察、访谈、测试题等测试项目的目标检测指标体系，分别定期进行测试(如表2、3)。

表1　学生综合素质情况量化表

续　表

注:量化得分=实际评价档次(得分)×权重。(“优秀”按100分计算，“良好”按90分计算，“合格”按80分计算)

综合评价结果=前5项量化得分之和+特长分。

表2　(数学)实验班自实验开始以来五次测试数据对比情况表

通过上表，我们可以清楚地看到:在应用信息技术和网络环境下的教学中，学生的各种能力均得到了提高，从实验数据统计情况可以看出，实验班的学生在实验后，成绩的明显提高。

表3　学生综合能力培养抽样调查统计表

从上表中我们可以看出:学生上述能力在实验前后差异非常明显。

4.网络教学模式下学生创新精神和实践能力的培养

通过实验研究我们发现，基于网络环境的教学模式的构建，引导学生进行探究性学习，完全符合新一轮课程改革所要达到的目标，极大地优化了学生的学习过程，尤其在培养学生创新精神和实践能力方面，有着很大的优势。表现为:

其一，可以更好地促进发散思维的培养。发散思维是指人们沿着不同方面思考，得出大量不同的结论的思维。基于网络环境的研究性学习的主要优势就是网络上的丰富资源。学生从网上下载许多五花八门的文字、图片资料，这使学生的视野不再局限于书本知识，视野更加开阔，可以观察探索的内容更多，从而能够从新的视角提出自己多方面观察所得出的创新观点。

其二，有利于培养学生直觉思维。直觉思维是让人在瞬间作出快速判断的一种思维形式，它建立在丰富的实践经验和宽厚知识积累基础上，实践经验愈丰富，知识积累愈宽厚，直觉判断也就愈正确。网络环境下的研究性学习过程中，学生充分利用网络虚拟的情境，搜集和筛选信息，并进行深入的探索与思考，使学生在学习活动中通过亲身体验，培养直觉思维。

其三，有利于培养学生辩证思维。辩证思维是指能运用唯物辩证观点来观察、分析事物，尊重客观规律，重视调查研究，一切从实际出发，实事求是。网络为学生与学生之间，学生与指导教师、社会力量、研究对象的沟通、合作提供平台。通过从问题的不同侧面进行辩论与探讨，可以使学生进行充分的调查研究、探索事物的来龙去脉，进而培养学生的辩证思维能力。

其四，能够激发学生的创新热情，培养学生的创新意识。学生始终处于研究、探索和创作的前沿，拥有很大的自主决策权，同时许多新的东西需要他们自己去学习探索，每一个研究内容的实施细节都是一个创新的过程和创新意识培养的过程。

其五，能够培养学生自主与协作学习的能力。在利用网络资源进行研究性学习的过程中，学生自主探索，获取知识，获得技能。同时，也会遇到许多新问题，这就使得他们通过自主和协作学习来解决问题。因此可以说研究性学习过程就是一个培养学生与他人合作解决问题的能力的过程。

六、课题研究成果

在省、市业务部门的指导下，我们的课题以及我个人的研究，可以说取得了初步的成果。2002年，基于网络环境的研究性学习课例《圆的认识》获黑龙江省现代教育技术课例一等奖; 2003年，《认识分数》一课获国家现代教育技术课例优秀奖，并收录在全国多媒体教学优秀案例集锦中。2004年，由我撰写的论文《基于网络化探究性数学课堂教学点滴做法》被收藏在《当代思想宝库》一书中出版发行。2009年5月，我所讲授的三年级数学下册《认识年月日》一课在黑龙江省电化教育馆、黑龙江省教育学会电化教育专业委员会举办的黑龙江省应用现代教育技术优化课堂教学优质课大赛评比中荣获一等奖。2010年10月，在《科教导刊》上发表《运用信息技术优化数学课堂教学点滴谈》。2011年3月，本人科研成果《合理安排时间》教学设计及评课在黑龙江省教育学会第二十八次优秀科研成果专题评审中，被黑龙江省教育学会评为壹等奖优秀科研成果。在今后的实验工作中，我还要虚心学习其他基于网络的研究性学习及信息技术与学科教学整合方面的先进经验，认真听取领导和专家的指教，在实验研究过程中，在大力推进素质教育、大力推进教育信息化，以信息化带动教育现代化的进程中，继续积极研究和探索基于网络的探究性学习及信息技术和课程整合的有效途径和方法，构建新型教学模式，为培养出适应21世纪需要的具有创新精神和实践能力的现代化建设人才做出不懈的努力。

七、课题实验中存在的问题

一是由于受学校信息化发展程度的限制，计算机房少，不能真正做到全面开展网络化教学。基于网络环境的教学，主要在实验班进行，或采取下载信息印发给学生学习的办法，使实验成果不能得到及时而大面积的推广。

二是教师信息素质提高问题。网络为探究性学习提供了丰富的信息资源，但也对教师提出了更高的挑战。从实践的角度看，工作量是巨大的，而且对教师信息技术应用能力也提出了更高的要求。但是目前，教师的网上教学导航能力还有限，在信息技能、教学方法乃至教学理念方面，都亟待提高。

三是家长的信息意识跟不上。学生家长往往不能有效地指导学生在家里进行网上学习，这是由于家长对小学生上网不放心，所以学生上网活动被局限在学校内，网络化学习的优越性没有得到应有的体现。

四是教学班的基本规模影响探究性学习的效果。我班有60多名学生，进行网络学习时不论是上网浏览、集中讨论，还是个别辅导，操作起来都力不从心。从一定程度上影响了实验的效果。今后的实验工作中，我还将通过加强自身培训和“走出去”的方法进行不断提高。