在网络环境下培养学生的创新思维能力.doc

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在网络环境下培养学生的创新思维能力浅述信息技术与数学课程整合改革教学模式的研究内容摘要：本文先从理论上简要地阐明了在网络环境下实现信息技术与数学课程整合，改革课堂教学模式，培养学生创新思维能力，对于落实素质教育的重要意义。然后列举具体的课例，从“引导质疑探究”、“帮助抽象概括”、“启迪想象联想”、“促进发散聚合”四个方面的数学思维训练，论证了“整合”的具体策略与方法，从而进一步证明“整合”能有效促进数学教学模式改革，实现信息技术与数学教学“两个优化统一”培养和提高学生的创新思维能力。关键词：信息技术 网络环境 整合 创新思维能力 教学模式论文主题：基于网络环境教与学模式研究与评价作者姓名： 史 婷 陈明蕾服务单位： 上海市普陀区华阴路小学 通讯地址： 上海市普陀区华阴路200号 邮政编码： 200065 联系电话：E-mail: PHYIXXONLINE.SH.CN2002年8月在网络环境下培养学生的创新思维能力浅述信息技术与数学课程整合改革教学模式的研究 上海市普陀区华阴路小学 史 婷 陈明蕾内容摘要：本文先从理论上简要地阐明了在网络环境下实现信息技术与数学课程整合，改革课堂教学模式，培养学生创新思维能力，对于落实素质教育的重要意义。然后列举具体的课例，从“引导质疑探究”、“帮助抽象概括”、“启迪想象联想”、“促进发散聚合”四个方面的数学思维训练，论证了“整合”的具体策略与方法，从而进一步证明“整合”能有效促进数学教学模式改革，实现信息技术与数学教学“两个优化统一”培养和提高学生的创新思维能力。关键词：信息技术 网络环境 整合 创新思维能力 教学模式信息时代的到来不仅极大地改变着人们的生产方式和生活方式，也极大地改变着人们的思维方式和学习方式，并促进学校教育越来越向网络化、虚拟化和个性化发展。党的十五届五中全会为此明确提出：“各级各类学校要积极推广计算机网络教育。”“要提高教育现代化、信息化水平”为落实上述精神，教育部长陈至立同志在全国中小学信息技术教育工作会议上宣布要在2010年以前“在全国中小学基本普及信息技术教育，实施“校校通”工程“，即开展网络化教育，使中小学师生都能享受网上资源。并且要求：“在开好信息技术课程的同时，要努力推进信息技术与其他学科教学的整合，鼓励在其他学科的教学中广泛应用信息技术手段，并把信息技术融合在其他学科的学习中。” 信息技术与学科教学整合指的是信息网络教学的应用与学科教学过程优化融合为一个整体，在发展学生信息技术（获取、分析、加工）能力的同时又提高了学生学习学科知识的能力（即学力）。所以，这种双向的整合提高是深化教育改革、加速教育信息化、现代化的需要；也是培养21世纪信息化社会高素质、创新型人才的需要。一、信息技术与数学教学整合的重要意义数学知识是现代社会人们日常生活以及学习科学技术或从事生产劳动的基础和工具。学生学习数学知识，正是为了促进自身素质的全面发展，以适应今后生活、学习以至从事工作、劳动，进行知识和科技创新的需要。所以，数学学科是素质教育必不可少的有机组成部分。现代数学教育理论认为，数学教学是数学思维活动的过程与结果的统一。这就是说，数学教学除了具有一般学科教学的共性之外，还具有它自身的特点。即数学所传输的知识信息不仅仅是数学活动的结果，而且还包括了数学思维活动的过程。因为数学知识与技能不仅仅是数学思维活动的产物，而且也是数学思维活动的本身。所以人们常把数学教学称之为“思维的体操”。这是数学教学最本质、最显著的特征。数学思维活动过程对于提高学生多种思维能力具有重要作用。如直觉、形象思维能力，抽象、逻辑思维能力，分析、推理思维能力，想象、联想思维能力，特别是发散、聚合思维能力等等。以上多种思维能力的综合对于形成学生创新思维习惯、意识特别是创新思维能力、发展创新精神都有十分重要的意义。这也正是数学学科贯彻落实素质教育的重点和核心，要求我们每一位数学教师必须给予高度重视并且要进行全力培养的。信息技术的多媒体网络环境所具备的形象化情境功能、多媒化集成功能、智能化交互功能、超文本非线性功能等多种优势和特点，一旦和数学教学有机整合，不仅可以大大优化数学教学过程，而且能为学生提供书本以外的大量数学信息，让学生充分享受网络资源，大大拓展知识领域，变数学课的封闭式教学为开放式教学，从而可以充分激发学生学习数学知识的兴趣性与积极性，提高他们学习的主动性与自觉性。更为突出的是能够有效启迪学生的多种思维能力，促进他们创新思维火花的迸发，发展他们的创新意识、创新精神和创新能力，所以信息技术与数学教学有机整合，将为数学学科实施素质教育提供一个极为理想的教学环境，并将成为数学教学落实素质教育的主要途径和根本策略。二、 信息技术与数学教学整合的具体案例在我们的数学教学实践中，是以现代教育科学理论一一建构主义学习理论和现代数学教学理论为指导，对信息技术与数学教学的整合作了有益的探索。主要是运用信息技术的形象性、情境性、集成性、交互性以及超文本非线性等优势，引导学生自己去发现问题、提出问题、最后解决问题。其中包括质疑问难，猜测假设，探究验证，分析推理，抽象概括，想象联想，发散聚合等一系列积极思维的过程，以培养学生的创新思维习惯与意识，激发他们的创新思维火花，发展创新思维能力。具体如下：（一） 引导质疑探究，形成学生的创新思维习惯我国古代著名教育家朱熹认为“学起于思，思源于疑”。“大疑则可大进，群疑并兴，乃能骤进。”疑问是思维的起点，没有疑问，思维就成为无源之水，无本之木。教学中教师的主导作用应该是引导学生生疑、质疑、解疑的循环往复过程。恰当的处理设疑，由疑点来点燃学生的思维火花，引发好奇，诱发学习动机，进而在学中问，问中学，积极思考。这样必将有力地推动学生思维的积极性和主动性，以培养他们的创新思维习惯。信息网络以其独特的形声同步的动态情境向学生展示生动形象的学习材料，为问题情境的创设及解疑过程提供了极为有利的操作平台，从而能有效地启迪学生质疑问难。引导学生去探索解疑，促使认知内化，为培养他们的创新思维能力作好铺垫。例如四年级第二学期“角的初步认识”，要求学生能分清直线、射线和线段，知道角的概念，并学会比较角的大小的方法等。首先是通过多媒体动画作情景演示，分别让学生初步认识线段、射线和直线，然后设置问题引发学生质疑。画面上同时出现了线段、射线和直线，看上去长短差不多。请学生说说这三个图形的名称，并比较它们的长短。这时有的学生立即提出了疑问：“线段、射线、直线到底有何区别？能否比较长短？”这个问题恰恰揭示三种线的本质特征，但在学生中却出现了分歧。有的说直线、射线无法测量，有的认为可以试一试。于是通过点击“提示按钮”后，画面上出现了一把尺。学生分别将尺放到线段、射线、直线处，这时画面上的射线、直线就分别向两边或一边延长。这样使学生进一步懂得除了线段可以测量外，了射线和直线是无法测量的，也就无法比较长短。又如在教到角的大小与什么有关时计算机又设置了悬念引发学生质疑。动画图形将角的两条边延长了，让学生感觉到角似乎变大了。这时屏幕上又出现了问题：“角的大小发生变化了吗？”绝大多数学生认为角变大了。但也有学生认为角没有变大。于是又产生了不同的意见。教师就因势利导，让学生自己来进行验证。有的学生通过拖曳的方法，将两个大小相同，但两边长短不等的角进行重合，比较大小，得到的结论是：角的大小与边的长短无关。但又一个问题在学生脑中闪出：“那么角的大小到底与什么有关呢？”于是有的学生当起了设计师，展开了进一步的研究。有的用画笔绘出不同大小的角进行比较；有的则设计拖动其中一条边，使所成的角越来越大或越来越小，从而得出了角的大小与两边叉开的大小有关的正确答案。通过情境设置悬念，启发学生去质疑问难，再带着问题去深入研究，不仅巩固和加深了对概念的理解，还使学生更深入地去领会概念的内涵，从中培养了他们质疑问难、渴求解疑及主动探索求知的创新思维习惯。（二） 帮助抽象概括，形成学生的创新思维意识伟大导师列宁说过：“从生动的直观到抽象的思维，并从抽象的思维到实践，这就是认识真理，认识客观实在的辨证途径。”布鲁纳也说：“人类思维的基本任务，就是给纷繁复杂的事物和现象进行分类。只有经过分类（归纳、概括），我们才能得到明确而有条理的认识（抽象的理性认识）”。这说明只有让学生从感性经验上升为理性认识，由形象思维发展为抽象思维时，才能帮助他们认识事物的本质和联系，进行正确的推理和判断。作出综合与概括。信息网络独有的优势，是使数学知识形象与抽象同时并存。既能为学生提供丰富的形象信息，又能同时引导学生对所学的内容进行分析、推理，并作出抽象、概括，这种综合作用正为发展学生的创新思维意识打好必要的基础。如教学五年级第二学期“长方体和正方体的体积”一课，目的是让学生了解长方体和正方体体积的推导过程，并了解一些有关求体积（容积）的基本知识。本课是以网络交互形式为主来组织教学的。学生通过点击鼠标，在知道长方体和正方体的体积是长方体和正方体所含体积单位个数这一概念时，计算机要求学生用不同的方法解决下列长方体的体积分别是多少。图一（1）的长方体长2厘米，宽3厘米，高3厘米。学生可以将1立方厘米的小正方体用拖曳的方法填满整个长方体，从而得知它的体积是18立方厘米；图一（2）的长方体长5厘米，宽3厘米，高3厘米。18个小正方体已无法填满整个长方体，学生通过思考得出这个长方体的体积是45立方厘米。图一（3）出示后，学生有了前面的提示比较，很快得出是63立方厘米。通过前面三题学生已初步知道长方体体积的计算方法，再出现图一（4）（a）时，只有一个长方体，没有了相应的体积单位时，屏幕上出现“需要工具吗？”。这时绝大多数学生已不再需用体积单位，而直接键入尺。学生通过测量先得出长为4厘米，高为3厘米，接着点击“旋转”键，出现图一（4）（b），量出宽为5厘米，从而得出这个长方体的体积是60立方厘米。图一（5）这个长方体被遮去了一部分。目的是要求学生明确求长方体的体积必须知道长方体的长、宽、高。而这里只可能知道长和高，无法知道宽，因此无法求体积。这时屏幕上显示这个长方体的体积是150立方厘米，问：“你能知道它的宽吗？”学生通过先前的操作，很快得出这个长方体的宽是5厘米。在这节课中，教师有意识地运用多媒体的动画优势，在训练学生计算机操作能力的同时，通过一步步观察，由具体到抽象地引导他们归纳出长方体的体积公式是长宽高。学生能归纳出长方体的体积公式，正是在形象的感性认识基础上通过分析、推理、判断而得出来的。这样一步步地深入引导综合概括，是培养学生创新思维意识必不可少的过程。图一（1） 图一（2） 图一（3） 图一（4） 图一（5） （三）启迪想象联想，激发学生的创新思维火花伟大导师列宁还说过：“幻想是一种极其可贵的品质。”列宁所指的幻想实际上是一种超乎寻常的创造性想象与联想。想象是在已有感知材料的基础上在头脑中创造出新形象的心理活动过程。联想则是从一个问题想到另一个问题的心理活动。所以想象和联想都能为创造性思维插上一对有力的翅膀，大大提高学生思维的广阔性、深刻性和灵活性。而多媒体信息技术的形声、视听结合所具有的新颖性、趣味性、直观性，更是丰富了学生的想象与联想空间，为激活学生的创新思维提供了极为良好的条件。如五年级第一学期行程应用题教学后，计算机出示了一道开放式习题，没有设置固定的答案。目的是让学生通过想象和联想使思维充分发散，以触发他们的创新思维火花。题目是：在一条笔直的公路上，东西两村相距500米。小明在西村每分钟行30米，小刚在东村每分钟行20米，几分钟后两人相距100米？解：设X分钟后两人相距100米。学生经过思考想象后，提出各种解题思路，并列式输入计算机，当即调到大屏幕上展示。有的是，小明和小刚同时相向而行没有相遇100米。方程是：30X+20X=500100；有的是，小明和小刚同时相向而行相遇又相距100米。方程是：30X+20X=500+100；有的是，小明和小刚同时向东村而行没有相遇100米。方程是：30X=20X+500100；有的是，小明和小刚同时向东村而行相遇又相距100米。方程是：30X=20X+500+100；有的是，小明不走，小刚向西村而行没有相遇100米。方程是：20X=500100；有的是，小刚不走，小明向东村走去两人相遇又相距100米。方程是：30X=500100。当有个学生提出，小明和小刚同时背向再同向而行没有相遇100米时，有的学生不理解。于是他马上在计算机上用画笔绘制下了图二向全班同学展示了自己的想法，清晰的图示让困惑的学生一目了然。 100米 东村 西村 小刚20米/分 500米 小明30米/分 图二经他一分析，许多学生豁然开朗，马上联想出现了几十种想法。整节课将数学学科所具备的抽象性、逻辑性、应用性的特点和信息技术紧密地结合起来，给予了学生的想象与联想以无限自由驰骋的空间，不仅大大丰富了想象和联想的内容，同时也充分激发了他们创新思维的火花。（四） 促进发散聚合，发展学生的创新思维能力瑞士著名建构主义心理学家皮亚杰指出：“教育的首要目标在于培养有能力创新的人，而不是重复前人所做过的事情。”这是指教育的最终目的是发展具有创造力的人。创造力的核心是创新思维能力。创新思维包括发散与聚合两个方面。发散思维，是从已知信息中产生大量变化的、独特的、新颖的、多角度、多途径以至超越常规去思考解决问题的思维方式。聚合思维则是从解决问题的多种方法中进行归纳，集中选择最优的办法去解决问题的思维方式。发散思维与聚合思维的相互综合，就形成了创新思维。多媒体信息技术通过变幻无穷的画面，声色俱佳的组合，便捷的信息操作等优势使数学教学变得富有情趣，而且贴近学生的生活，因此十分有利于思维的发散与聚合，从而发展学生的创新思维能力。例如五年级第二学期在教学“求阴影部分面积”之后，计算机出示图三1：请学生进行思考后小组交流。一些学生分别提出以下几种解题方法：（a）按图三1直接求阴影部分面积，是个梯形。（b）添上一条辅助线，将图形割成两个三角形（图三2）。（c）添上一条辅助线，将图形割成一个三角形、一个梯形和一个正方形（图三3）。（d）添两条辅助线，将图形割成两个三角形和一个梯形（图三4）。(e)将整个图形补成一个长方形，先求出它的面积再减去补上去的空白部分三角形面积（图三5）。经过讨论，答案是肯定的。一道题目五种解法，这对于学生来说思维力度较高。特别是第（2）（3）（4）图，学生在图形上通过添加辅助线，动态的演示过程，使每个学生很快弄清解题方法。随后教师要求根据每一种方法在计算机上列式算出结果来验证正确与否，并找出哪种方法最简便。最后学生们达成一致：就方法来说第一种最简单。这种发散与聚合训练对发展学生创新思维能力具有重要意义。 图三1 图三2 图三3 图三4 图三54三、 信息技术与数学教学整合的实践成果 陈至立部长在全国中小学信息技术教育工作会议上谈到信息技术与学科教学整合的重大意义时特别指出：“这场教育大变革不仅仅是教学形式的重大变化，更重要的是将对教育的思想、观念、模式、内容和方法产生深远的影响。”我们的研究实践正证明了这一论断的正确性。这几年来的整合探索使我们的研究工作获得以下两方面的显著成果。1、 构建起全新的数学“发现”教学模式著名的建构主义认知心理学家布鲁纳在他的“发现法”理论中指出：“教学过程是一种提出问题和解决问题的持续不断的过程。只有让学习者自己发现的东西才是最重要的和富于独创的个人特色的知识。”因此要让学生“主动地发现，而不是被动地接受知识。”而且要注重“培养儿童机灵地推测、丰富地假设和大胆迅速作出实验性结论的直觉思维能力”等等。我们的“整合”研究就是以建构主义理论为指导，运用多媒体网络环境，创设问题情境，使学生产生疑问，进行质疑，引发解决问题的需求，然后引导学生以个人自学或小组协作方式对问题作出解答性地猜测或假设，再通过网络提供的情境材料，启迪学生进行比较、分析、推理、判断、想象、联想、等多级思维活动，围绕猜测、假设进行论证，以验证假设，达到解疑；进而引导学生综合、概括、归纳、提取一般原理或形成概念，获得正确的结论；然后运用新知通过网络进行发散、聚合的创新思维活动，最后再通过自评互评归纳小结。这样，使整合研究的结果从根本上改变了传统的“以教师为中心”的“填灌式”数学教学模式，形成了一种“以学生为认知主体”的、新型的数学课“发现”教学模式。这种在网络环境下的“发现”教学模式运作程序框架结构大致如下：（附图）：信息网络环境下数学“发现教学”模式框架图进行评价归纳小 结练习运用发散创 新分析推理获取结 论上网检索验证解 疑进行推测提出假 设观察阅读揭疑质 疑 以上的“教学发现”模式，对培养和发展学生的创新思维能力是十分有效的。2、 实现信息技术与数学教学的“双优化”信息技术网络与数学教学整合的目的在于促进数学教学模式根本变革的同时，实现信息技术教育的目的、任务与数学学科教学的目的、任务优化统一在同一的过程之中。即在既培养、提高了学生获取、分析、加工应用数学信息能力的同时，又培养提高了学生数学知识的能力和质量，特别是创新思维能力。实践证明，我们的整合研究确实使学生的信息技术能力和创新思维能力都得到了同步提高，实现了“双优化”。具体参见我们对两个实验班的检测数据统计表：（附表1） 学生信息网络技术能力情况检测统计表 N=80人能力分类上网能力信息获取能力（采集、选优、下载）信息分析能力（分类、综合、查错）信息加工能力（储存、表达、发送）人 数80人 75人 60人 75人占百分比 100% 938% 75% 938%（附表2） 学生创新思维能力情况检测统计表 N=80人能力分类探究能力猜测假设能力探究推理能力发散聚合能力人 数80人 62人 65人 72人占百分比 100% 775% 813% 90% 通过整合实践使我们认识到信息技术与数学教学整合对深化数学教学改革、促进数学教学更好地为培养学生全面素质服务，实现教育的信息化等等方面拥有了无限的生命力。为此我们将在原有基础上再接再厉，为加速教育现代化的跨越式发展，为培养未来的高素质信息化人才作出进一步努力。 参考书目：中共中央十五届五中全会关于“十五”计划的建议 2000年10月11日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 1999年6 月13日陈至立部长在全国中小学信息技术教育工作会议上的报告 2000年10月25日对在信息技术环境下培养学生创新思维能力的研究杨 成等电化教育研究2001年第10期信息技术与课程整合的目标与策略 余胜泉 人民教育2000年第2期认知/建构主义学习理论与网上资源的开发 陆 宏等中国电化教育2000年11期论多媒体技术