甘肃省教育科学规划2017年度重点课题——运用《玲珑画板》提高中学数学教学效率的研究

         课题负责人：李晓刚

 一、本课题核心概念的界定，国内外研究现状述评、选题意义及研究价值：

    （一）、课题界定：《玲珑画板》是一款好用、实用、灵活、方便的动态数学教学软件。动态展示几何、函数等图形，极具创新性、实用性、形象性、操作简单，课件开发速度快（现画现讲），非常适合高中、初中、小学数学的教与学，势必成为教育改革的重要方向之一。

    《玲珑画板》对平面几何，立体几何，解析几何，函数，不等式等应用广泛。针对画图，动态演示，问题探索等动态数学教学。

    玲珑画板》体会的是思想——动态教学

    领悟的是教法——现画现讲

    培养的是能力——空间想象

    尤其在立体几何、解析几何教学中有《几何画板》无法比拟的优势。

   （二）、研究依据：

    《玲珑画板的思想核心》；

    《玲珑画板应用范例教程》、《高初中玲珑画板视频》、《玲珑画板》网址http://www.linglong3d.net/及《玲珑画板》交流群；

    把《玲珑画板》对师生进行推广是促进数学教学发展的必然。

   （三）、课题研究现状

    目前，就数学学科而言，能用于数学教学的软件有PowerPoint、AutoCAD、Authorware、MathCAD、Mathematic、《数理平台》、《几何画板》等，大部分老师也有很多运用教学软件进行教学的经验和体会，但很多都是在日常教学条件下难以实现的教学模式，或是仅仅对一些图像的模拟再现，或是缺乏系统性、连贯性。因此我们认为至今仍没有成熟的应用于计算机辅助教学的教学法，计算机和课堂教学远没有达到真正意义上的整合。

    新一轮数学课程改革不仅要考虑数学自身的抽象性、精确性和应用的极端广泛性等特点，更要遵循学生学习数学的心理规律，强调从学生已有的生活经验出发，让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型，并解释与应用的过程。于是自主、探究、合作的教学方式、学习方式成为数学课改的主旋律。

   《玲珑画板》是成都高仲富2012年应千名一线数学老师的实际需求而产生，不断前进，不断更新的三维数学教学软件，它的思想核心贯彻三点：

    1、动态数学教学的思维展示；

    2、“现画现讲”的教学方式；

    3、空间想象的体验过程。最大特点是好用、实用、灵活、方便、形象和动态，教师可根据自己的教学需要随时编制与开发课件，学生通过运用《玲珑画板》，从“听”数学转变为“做”数学，使学生以研究者的方式参与教学，通过发现、探索从而获得知识。不仅使学生的逻辑思维能力、空间想象能力和数学运算能力得到较好的训练，而且还有效地培养了学生的发散思维和直觉思维。“玲珑画板”软件的应用，为中学数学自主探究性教学方式增添了新的生命力。随着《玲珑画板》功能的逐步强大，它使用的前景越来越广阔，会逐渐被数学教师和学生所青睐，特别是新课程的实施以来，对信息技术的整合要求更高，而《玲珑画板》会以经济适用的优势、课堂上“现画现讲”的亮点更加显现出来。

   （四）、选题意义

    目前，对《玲珑画板》与中学数学教学高效整合的研究正处于起始阶段，其研究的内容大致有：

   （1）总结如何结合《玲珑画板》开展素质教育、创新教育的经验体会，并探讨如何利用《玲珑画板》作为教与学的认知平台开展数学实验和探究性教学等；

   （2）如何自觉接受并运用建构主义教学理论开展《玲珑画板》辅助数学教学；

   （3）《玲珑画板》辅助数学教学误区分析及相应对策等。

    但目前的研究普遍存在不系统、缺乏实证性研究的问题，下面一些问题还有待进一步研究：

    (1)运用《玲珑画板》进行教学一般是将抽象问题形象化，静态问题动态化，代数问题解析化，它呈现给学生的是视觉信息，这对学生的数学思维能力和数学抽象能力的发展有什么样的影响？在这方面缺乏实证性研究。

    (2)对《玲珑画板》的优、特点讲的多，而对其性能缺陷以及可能造成的教学困难没有提及。教材中的哪些内容更适宜用其教学，其教学的切入点在哪？对《玲珑画板》无法解决的问题应该怎样用传统教法加以弥补，达成教学的最优化？现有研究在这方面缺乏系统的总结和指导。

    (3)基于《玲珑画板》的探究式学习及具体的数学实验该怎样去实施运作？新型的教师、学生、教材、计算机的四元关系如何去界定？怎样去评价一节《玲珑画板》数学课？现有研究很少给出案例，并制定相应的评价标准，使之难以推广。

    (4)一般的研究结论都认为学生比以前更喜欢学数学了，但是这种“喜欢”排除因学习方式的变换而“喜新厌旧”以外，有多少是发自内心的真正的喜欢数学？怎样将之转化为对数学的持久的内在兴趣？现有研究在这方面都缺乏深入的研究。   

    （五）、研究价值

   （1）、有助于学生学习主体性的发挥。张扬学生个性，使学生成为多样化、个性化的综合性人才。在数学教学中运用《玲珑画板》进行探究式教学，能为学生提供实践的机会，体验科学探究的过程，有利于培养学生数学思维能力，促进学生更好的掌握数学知识，提高学生发现并解决实际问题的能力，同时为教师提供了培养学生科学素质的途径，也是目前课程改革的需要。

   （2）、有助于提高教师教科研能力，营造浓郁教研氛围，促进教师专业发展，提高教师综合素质。数学教师围绕探究教学这一中心去进行教学研究，使教师的研究有了明确的方向和基本的立足点，促使教师更新观念，从而真正成为新课改的实施者、推动者和创造者，同时研究的成果能为高中数学教学提供切实可用的教学案例及资源库。

   （3）、本课题把教师有效地运用《玲珑画板》进行教学和学生有效地应用《玲珑画板》进行学习作为研究对象，并逐步构建有效应用《玲珑画板》的教学模式，促进教师教学方法和学生学习方法的转变，为教师的教和学生的学提供有效策略，使信息技术和课堂教学达到真正意义上的高效整合。

二、本课题的研究目标、研究内容、研究假设和拟创新点：

    1、研究目标

   （1）．在课堂上作为一种辅助教学的工具，增加课堂的容量，使知识的呈现更加具体化、形象化，解决教学的重点，突破教学的难点

   （2）、在实践中反思，研究总结出基于《玲珑画板》的数学探究教学的教学模式，通过改变课堂教学模式，改善学生的学习方式，发展学生对数学的理解，加强对数学的感受，学会自主探究、自主解决问题，提高自主学习的能力，为终身学习打下良好的基础。

   （3）．以课题的研究开展促进校本教研的建设，引领教师的专业化成长，形成一批数学教学业务骨干，提供一些可供选择和参考的教学案例，建设一个满足高中数学教学实际需要的资源库，为进一步研究如何提高数学教学的有效性提供经验。

   （4）．使《玲珑画板》和课堂教学、学生探究高效整合，师生学会使用《玲珑画板》是整合的必然。

    2、研究内容

   （1）、在已有研究成果的基础上，继续完善基于《玲珑画板》的数学探究教学模式和学习模式，着力培养学生的实践能力，创新意识，自主探究问题的能力；积累一批典型案例，进行组织交流，上升为经验、理论，指导实践。

   （2）、精心设计设计实验方案进行对比实验，用教育统计学方法进行数据分析，确定运用《玲珑画板》的教学切入点，并通过调查问卷跟踪分析学生学习心理的变化，为今后的研究提供第一手材料。

   （3）、研究确定与探究教学相互补充的传统教学内容，并形成配套体系，在保证学生创新能力提高的同时学业成绩也稳步上升，产生教学实效。

   （4）、通过课题研究，推广《玲珑画板》的使用，培养教师运用《玲珑画板》的能力，掌握《玲珑画板》与数学教学整合的理念和方法，让研究教师在教学中成为学科整合研究的有力推动者，让新课改理念成为学校校本教研发展的标向。

   （5）、利用《玲珑画板》开发课件，建立完善数学课件库，并编制使用说明与制作说明，便于运用。

   （6）、开设“利用《玲珑画板》进行自主、探究学习”的校本选修课程，学生利用画板完成自我知识的构建，改变学习方法，促进学校校本课程的发展。

    3、研究假设

    自主探究性教学模式是指在教师指导下，学生运用探究的方式进行学习、主动获取知识和发展能力，强调师生互动、教学相长的一种崭新的模式，具体的教学步骤为“创设情境—提出问题一自主探究一合作交流一综合运用一总结提高”。 数学探究式教学模式充分体现了“以学生发展为本”， 有利于激发学生的学习兴趣，转变学习态度，改善学生数学学习的情感态度，提升数学成绩水平。在新课改环境下，通过师生应用《玲珑画板》，张扬个性，促进教师专业发展，改变学生学习方法，使《玲珑画板》和课堂教学、学生探究高效整合。

    4、拟创新点

    在理论研究的基础上，突出实证研究，强调定量分析，不断完善信息技术条件下高中数学的最新教学模式（课堂上现画现讲-学生观察做图的过程也是提高学生思维的过程），重视与高中数学课堂教学紧密结合，研究成果充分体现教学需要，使《玲珑画板》和课堂教学、学生探究高效整合。

    三、本课题的研究思路、研究方法、技术路线和实施步骤。

   （1）、研究思路

    本课题研究将确定两个实验班（高一、二年级各一个），两个对比班（同年级），以《玲珑画板》为工具，构建数学探究教学的新模式。同时开设与之相关的校本选修课程，并进一步开发学校校本资源库，结合本校实际和学科特性，进一步优化组合教学信息化的资源环境。

   （2）、研究方法

    文献研究法：了解国内外相应研究和相关信息资料。

    观察法：通过对课堂上运用《玲珑画板》的教学观察，获得学生是否能进行有效学习、有效思考、有效提问等课堂问题，进一步对中学数学课堂教学效率进行研究。

    行动研究法：制定计划，实施计划。在实施过程中不断观察、反思、总结、应用；再计划、观察、反思、总结，得出有利于提高数学课堂教学效率的方法和手段。

    调查法：通过调查获取课题进展信息，随时制定和修正下一步行动方案；随时调查学生的反应情况，改变教法，改善教学课件，帮助学生提高对数学的学习兴趣。

    经验总结法：对运用《玲珑画板》进行教学的典型课件进行分析、总结、归纳，得出运用《玲珑画板》教学的经验和教训。

（3）、技术路线和实施步骤

综合上述研究思路，本课题的研究工作计划分四个阶段进行。

    第一阶段：先从文献的研究以及已有个案的研究入手，就研究内容形成精准的提纲（子课题）和研究计划，课题组成员据此进行分工。

    第二阶段：对本课题的各个子课题全面展开研究。

    第三阶段：反馈研究成果，论证研究结论，反思研究过程，就重点难点子课题进行再研究，形成部分子课题的研究论文或报告。

    第四阶段：整合研究成果，形成专著草案。同时选班试点，在实践中初步检验操作层面的研究成果，修改、充实研究著作、论文。

    1.前期准备阶段：2017.04-2017.06

    收集有关信息，确定研究主题，制定课题计划；课题研究人员观看《玲珑画板》视频，更新教育观念，借助公开课对《玲珑画板》进行推广。增强对本课题研究意义的认识，进一步明确研究目标，明确实验任务及具体操作方法，明确各自的职责及相应的实验操作方法。

    2.研究阶段：2017.07-2017.12

    第一阶段：初期（2017.07-2017.10）

    (1)在教学中引入《玲珑画板》的使用,开设《玲珑画板》校本选修课程，让学生初步学会使用《玲珑画板》软件，然后对学生进行有关的问卷调查,并进行数据的整理和分析;

    (2）确定现行教材中可使用《玲珑画板》的教学内容，设计初步的教学方案和数学实验方案；

    (3) 参加课题研究和实践的教师，逐渐积累相关的课程资源，达到每个人都能独立完成教学设计、整理出相应的素材，完成课件制作。

    第二阶段：中期（2017.10-2017.12）

    (1) 总结第一阶段实验工作的进展与效果，完善课题研究方案，交流阶段性研究成果的得与失。

    (2)全面深入地开展实验，每学期完成6-10节研究课，在全校数学组推广《玲珑画板》，并与传统教学模式进行比较，说明课堂教学结构、教学效果、学生能力等方面的变化，并形成初步研究结论，形成书面材料。

    (3)研究在探究教学中《玲珑画板》功能的发挥，进行相关的实验研究，对实验数据进行分析，并再次进行问卷调查和相关的访谈，探讨在探究学习中《玲珑画板》对学生思维方式、学习方式的影响。

    (4)继续开发课件，形成一定系列积件库，为以后教学做好准备，并为其他数学老师做好服务；总结实验过程的经验教训，写出阶段性总结报告。

    3.结题（2018.01-2018.05）

   （1）推出应用《玲珑画板》进行数学教学的不同内容的不同方案和案例。

   （2）编辑学生的学习活动集，汇集课件。

   （3）完成研究资料的整理、数据的统计，并进行成果总结，撰写论文和研究报告，做好课题结题工作。