写教案;用Excel统计学生成绩;用PowerPoint制作课件;用QQ、E-mail等通讯工具与人交流;上网查资料,上论坛讨论问题。需要指出的是,不少老师对前面几种信息技术使用较为熟悉,而对上网查资料,上论坛讨论问题则还认识不够。
网络上有很多好的资料,其中有不少是要收费的,譬如中国期刊网,万方数据库等;但也有不少资料是免费的,我们可以利用搜索引擎(如百度、google)来搜索资料。千万不要以为使用搜索很简单,其中也有不少的技巧,需要查看百度(或google)的帮助文件才能发现,而这通常是很多老师忽略了的。譬如说,写教案的时候想参考一下别人的教案,那么只要进入百度(或google)的“高级搜索”,输入关键词,选择文件格式为word,就能很快搜索出大量的word文档,这一招就避免了通常的网页搜索会丢失图片和数学公式的缺陷。
只用搜索引擎搜索资料,难免有点宽泛和盲目,有时候搜索出一大堆资料出来,却找不到自己需要的。这时候就需要去论坛了。不管你是求助资料,还是提出问题,或者有什么心得体会想与人分享,都可借助于论坛。论坛的优势就在于交互性强,便于交流。可能你刚发了个帖子,再一刷新,别人就已经回复了。所谓太阳底下无新事,你所遇到的问题,极有可能别人早就碰到过,看看别人是怎么解决的,就可以少走弯路。网络上数学教育方面的论坛不少,但精品却不多,人教社的BBS和K12教育论坛是办得不错的,人气很旺盛,会员的水平也高,资料也颇丰富。
下面向大家推荐一个相当专业的数学网站(http://mathworld.wolfram.com/),图1-1是该网站的首页。这个网站就好比是一个数学词海,内容比市面上的“数学词典”更为丰富。譬如你想了解科赫雪花的相关知识,只要搜索“Koch Snowflake”就能找到
相关页面;其中有科赫雪花生成的图片(图1-2),所涉及的数学知识,各种推广形式
(图1-3),以及相关的参考文献。既提供Mathematica格式的源文件下载,也可在线观看科赫雪花生成的动画(图1-4)。你也可以输入一个极为简单的单词 circle试试,资料之丰富,令人吃惊,而且越是简单、基础,牵涉也越广泛,所提供的相关关键词和文献也越多。
图1-1 图1-2
图1-3 图1-4 正如前面所说的那样,对于普适的信息技术我们要慎重使用,最典型的例子就是文稿演示类的软件。老师们使用文稿演示器作课件,一般都是先找一个模版,然后插入一些文本、图片,这样很容易流于“教材搬家”的情况,用来教数学效果很难令人满意。当然,在优秀教师非常缺乏的地方,使用这类现成课件也不失为一种选择。
2.2数学教学中常用的信息技术
数学教学活动中,还有许多特殊的需求,普适的信息技术难以满足。为了减轻负担,提高效率,改善教学效果,数学教师应当熟悉一些专为数学教学而开发的工具软件。数学教学活动中有哪些特殊需求能够得到信息技术的帮助呢?简单归纳起来,无非是作图,测量,计算,编程,以及制作课件或演示现成的课件。
数学教师常常要画图。画几何图形(包括平面几何、解析几何和立体几何图形),画函数图像,画统计图表,等等。
数学教学中画图是为了讲道理,数学的道理常常表现为变化中的不变。例如,三角形不论如何变化,但内角和总是180度,3条中线总是交于一点。为此,动态几何作图软件应运而生。用动态几何软件所作的图形有两个基本特点:(1)图中的对象可以用鼠标拖动或用参数的变化来驱动;(2)其他对象会自动调整其位置,以保持图形原来设定的几何性质。例如,作两条线段和它们的一个交点;当拖动一条线段时,交点也会随着运动(图1-5)。通常的作图软件,都不能满足数学教学的这种需求。
图1-5 图1-6
动态几何软件很多,如美国的《几何画板》,法国的《Cabri》等。而学习和使用起来最方便的,当推我国自主开发的《Z+Z智能教育平台-超级画板》(下简称超级画板)。用超级画板的智能画笔,直接操作鼠标即可作出自由点、线、圆,直线或圆锥曲线等几何对象上的点,直线与直线或圆锥曲线等几何对象的交点等几乎所有的基本几何图形(图6)。
超级画板不是专门的立体几何作图软件,但也能够较好地画立体图(图1-7)。专门的立体几何作图软件,国外的有《Cabri3D》,国内的有《Z+Z智能教育平台-立体几何》。
图1-7 绘制函数图象,特别是含有可变字母参数的函数图象,是数学教学中常常要做的工作。能画函数图象的软件很多。但数学教学中画函数图象,往往不是画一条曲线了事,常要有进一步的操作。例如,曲线上取点,画切线,对曲线做几何变换,跟踪变化的曲线以形成曲线族,对曲线下的区域填充,作积分分割等等。所以若随便采用一个软件绘制函数图象,很多后续操作就不方便进行,甚至无法进行。
至于绘制圆锥曲线,很多使用美国《几何画板》教学的老师都感到困难。因为几何画板在解析几何方面功能较弱。超级画板不但可以直接根据离心率、焦点、中心、准线等已知条件作圆锥曲线,还可以输入方程直接作圆锥曲线。
动态几何软件都带有测量功能。图形中的角度、长度和面积可以测量,表达式的值可以测量,点的坐标和曲线的方程也可以测量;测量出来的数据随图形变化而变化。作图、测量、计算,改变图形形状观察几何规律,这已经成为用动态几何软件进行教学的一个基本模式。利用这一模式,很多中学数学老师在教学中取得了很好的效果。动态几何的学习、应用和研究已经成为很活跃的领域。动态几何在教育领域的积极作用已为国际公认。
数学教学当然离不开计算。不但要用到数值计算,也要作符号计算。例如,计算?2113得到
56,计算2?8得到32,计算264得到18446744073709551616 ,从a?a得
32到2a,从x*x*x得到x,从(a?b)得到a?2ab?b等等,都属于符号计算。这是普通计算器做不到的。专门的符号计算软件有Maple,Mathematica,还有免费的Maxima等等。但中学数学教师没有必要花时间学这些专业软件,超级画板里面的符号计算功能足够用了。
下面讲讲算法编程。在新课程标准中,算法已被列为高中数学的必修内容。学习算法,最好能有编程的实践。学生自己动手编编程序,在计算机上运行程序,对算法的理解就会更深刻。看到计算机执行自己的计划,快速准确地给出问题的解答,成就感油然而生,对数学和信息技术就更有感情了。超级画板可以编写和运行简单的程序,还能用程序作图,完全能满足教学的需要。举例来说,中学教学中在讲多项式展开,二项式定理,数列等内容时都要讲到杨辉三角,这就要画杨辉三角。在超级画板的程序区输入这几行程
22序:
jc(n)
{if(n==0){1;} else{n*jc(n-1);}} c(n,k)
{(jc(n)/(jc(n-k)*jc(k)));} yh(m)
{for(k=0;k for(i=0;i<=k;i=i+1) {Text(2*i-k+3,m-k-5,c(k,i));}} 执行程序,然后输入“yh(12);”,再次执行,结果如图1-8所示。 图1-8 中学数学内容很多,对信息技术的要求还涉及很多细节,例如公式输入。写文章、写教案,可以用公式编辑器MathType。但MathType需要较多的键盘和鼠标之间的切换,输入比较慢,不适于课堂用。能不能简捷点,例如输入a/b就显示出就显示出ba,输入x^(1/2) x呢?超级画板和微软新推出的Math 3.0都做到了这一点。又如课件制作和 演示功能,上课时常常需要同时显示多个图文对象,要随着讲课进程拖动、放缩、隐藏或显示这些对象,时而即兴作图,时而测量计算,如果不是专门为数学教师设计的教学软件,几乎不可能满足这些特殊的要求。 1.2.3某些专题教学活动需要的信息技术 超级画板好比超级市场,数学教学对信息技术的需求基本上都能满足了。但是除了超级市场,有时还要上专门店。例如讲分形几何,超级画板就不如几何画板流畅(因为几何画板将所有迭代对象看做是一个对象,存储空间较少;缺点是对迭代对象难以进一步操作。超级画板的设计刚好与几何画板相反),更比不上有些专门的分形几何软件;图1-9是用几何画板制作的分形图片,需要一定的技巧和数学功底,而若采用专门的分形几何软件,只要输入一些参数,调整颜色即可,而且所作图形更加漂亮。 有时候进行数学建模的活动,需要采集一些物理、化学等方面的数据,则还需要带有传感器的图形计算器,因为一般的计算机软件都不具有这样的功能。 图1-9 1.3数学教育信息技术对教与学的影响 计算机已经成为很多人工作、学习、生活中不可缺少的一部分。尽管目前还不是每个老师都有电脑,但数学教育信息化的趋势不可逆转。正如一列火车开进山村会改变那里人们的思想观念和生活方式一样,信息技术的使用也会改变师生们的思维习惯和教与学的方式。 1.3.1使用信息技术引发学生兴趣 不少学生觉得数学单调、枯燥。即使花大量时间做题,效果却不显著,让人失望。陈省身先生所说的数学好玩,一般人是很难体会的。而采用信息技术则可能改变这一局面。有趣活泼的动画效果、生动直观的彩色图形,正是学习的最佳刺激。以趣引思,能使学生处于兴奋状态和积极思维状态,学生在这种情境下会乐于学习,且有利于学生对新知的吸收和理解,而这一切都是传统教学很难做得到的。 譬如在勾股定理教学的课前给学生展示勾股树的动画(图1-10),那么肯定能够极大地增强学生的学习兴趣,调动学生的积极性和探究的欲望,让学生在生动、形象的环境中进行学习,由此达到事半功倍的作用,也就能很好地提高课堂教学效果。毕竟,兴趣是最好的老师。 图1-10 图1-11 再看看图1-11中这么多的小图片,你相信它们都是出自同一条曲线,只是参数不同而已么?确实难以置信!即使相信,也会以为这条曲线的作图过程相当复杂。其实步骤很简单,学生自己也能够掌握,只是1个圆,两条线段,再加几个点而已;简单的元素能够产生如此多的意想不到的变化,不借助信息技术是绝难想象的,同时也体现了数学的迷人之处。 1.3.2使用信息技术让学生深入理解数学 数学是一门抽象且逻辑性很强的学科。在学习过程中,常常会遇到一些难以理解的地