數(shù)學(xué)和科學(xué)教學(xué)中互動課程

數(shù)學(xué)和科學(xué)教學(xué)中互動課程第一頁，共45頁。數(shù)學(xué)和科學(xué)教學(xué)中的互動課程

上海市教科院現(xiàn)代教育實驗室蔣鳴和第二頁，共45頁。數(shù)學(xué)和科學(xué)教學(xué)中的互動課程什么是互動課程互動課程的理論基礎(chǔ)與基本特點

JAVA互動活動程序案例

互動課程教學(xué)方案的設(shè)計構(gòu)建數(shù)學(xué)和理科數(shù)字化學(xué)習中心幾點啟示第三頁，共45頁。什么是互動課程引例一﹕探究三角形概念和

多邊形特征引例二﹕探究物體碰撞的規(guī)律互動課程簡介第四頁，共45頁。引例一﹕探究三角形概念和

多邊形特征探究三角形概念和多邊形特征這個由兩部分組成的電子范例，所描述的活動是使用交互的幾何板來幫助學(xué)生辨認簡單的幾何形狀,描述其特性,并培養(yǎng)空間感。這個虛擬的幾何板可以用來構(gòu)建三角形和多邊形。

第五頁，共45頁。引例二﹕探究物體碰撞的規(guī)律

這個活動用兩個木塊模擬空氣軌跡。你可以改變還原的系數(shù)、初始質(zhì)量和初始速度。第六頁，共45頁。互動課程簡介

圍繞JAVA互動活動程序（MathandScienceApplets）構(gòu)建的數(shù)學(xué)和科學(xué)互動課程（InteractiveLessons），是以問題為導(dǎo)向，應(yīng)用計算機模型的模擬開展自主探究和學(xué)習的新型課程。它具有在線、交互、多媒體的特點，既用于基于項目的研究性學(xué)習活動，也作為學(xué)習支架和工具廣泛用于日常的數(shù)學(xué)和科學(xué)教學(xué)中。

第七頁，共45頁。互動課程簡介（續(xù)）

模擬和計算機模型是發(fā)展數(shù)學(xué)和科學(xué)以及應(yīng)用這些學(xué)科的有力的資源。有了可視化的分析的工具，數(shù)學(xué)和科學(xué)模型從靜態(tài)的圖表發(fā)展到用互動的媒體制作的動態(tài)的模型，從根本上改變了數(shù)學(xué)和科學(xué)探究的性質(zhì)。第八頁，共45頁?；诱n程的理論基礎(chǔ)與基本特點維果茨基的認知理論與教學(xué)策略維果茨基簡介鄰近發(fā)展區(qū)理論支架理論交互教學(xué)理論深層次學(xué)習方式與淺表層次學(xué)習方式互動課程與支架理論互動課程的特點第九頁，共45頁。維果茨基簡介

維果茨基（LevVygotsky）

1896-1934俄羅斯心理學(xué)家代表著作﹕《思維和語言》（1962），《社會智力》（1978），兩本著作均是在逝世后由西方出版，對俄羅斯和西方心理學(xué)發(fā)展，特別是兒童發(fā)展領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響。第十頁，共45頁。鄰近發(fā)展區(qū)理論

認知的發(fā)展分成實際的發(fā)展層次（reallevelofdevelopment）以及潛在的發(fā)展層次（potentiallevelofdevelopment），前者是指個體能夠獨立解決問題的層次，后者則是需要在他人（教師、同伴中較優(yōu)秀者）引導(dǎo)或合作下才能解決問題的層次。在這兩個層次之間的差距，稱之為鄰近發(fā)展區(qū)（zoneofproximaldevelopment簡稱ZPD）。第十一頁，共45頁。支架理論

所謂支架就是主張學(xué)習的過程中由教師提供一個暫時性的支持來協(xié)助學(xué)生發(fā)展學(xué)習能力，這個暫時性的支持（支架）可能是一種教學(xué)策略或教學(xué)工具，隨著學(xué)習者能力的提升，便逐漸將學(xué)習責任轉(zhuǎn)移到學(xué)生的身上，最后讓學(xué)生能主動學(xué)習，並通過學(xué)習建構(gòu)出屬于自己的知識。支架最主要目的，就是使學(xué)習者保持在他們的鄰近發(fā)展區(qū)活動。這可以通過兩種方式達到目的，一是建構(gòu)學(xué)習者的活動和周圍環(huán)境；二是針對學(xué)習者目前的需要與能力，不斷調(diào)整成人介入的程度。第十二頁，共45頁。交互教學(xué)理論

社會交互在認知發(fā)展中起到基礎(chǔ)性的作用。維果茨基堅信學(xué)習任何事物都經(jīng)過兩個階段，首先是通過和其它人交互，然后再整合到自己個體智力結(jié)構(gòu)中。因此，可以通過特殊的社會語言來發(fā)展學(xué)生的認知能力，在學(xué)校環(huán)境中師生之間和學(xué)生之間的對話相當重要，交互教學(xué)就是根據(jù)他的觀點而發(fā)展起來的一種教學(xué)模式。

第十三頁，共45頁?；诱n程與支架理論

互動課程通過互動的多媒體活動程序為學(xué)生提供學(xué)習活動的支架，使學(xué)習者能夠進行比較復(fù)雜的學(xué)習活動，投入到高級的思考和問題解決活動中去，這些活動在沒有幫助的情況下是達不到如此高度的。在互動課程的實施中，教師正是運用了認知的支架來促進復(fù)雜的思考、設(shè)計、科學(xué)和數(shù)學(xué)原理和概念的學(xué)習。第十四頁，共45頁?；诱n程與支架理論（續(xù)）經(jīng)過精心設(shè)計的互動的活動程序與傳統(tǒng)的課件不一樣，它不是教師教的工具，而是學(xué)生學(xué)的工具。它主要通過交互的活動，把關(guān)注的焦點集中于科學(xué)和數(shù)學(xué)的概念和關(guān)系上，使學(xué)生借助于可視化的模擬來探究概念和關(guān)系。因此，與單純的“做中學(xué)”不一樣，它強調(diào)的是在理解的基礎(chǔ)上的“做中學(xué)”，最后使學(xué)生能達到理解科學(xué)和數(shù)學(xué)這一最重要的課程標準的要求。第十五頁，共45頁。互動課程與支架理論（續(xù)二）

交互的活動程序在技術(shù)設(shè)計上也獨具匠心，始終一致的、功能強大和易學(xué)的界面，使學(xué)生一旦掌握了一個活動的操作，就會很容易地舉一反三地掌握其它活動操作。第十六頁，共45頁。深層次學(xué)習方式與淺表層次

學(xué)習方式課程改革倡導(dǎo)的學(xué)生主動學(xué)習、探究學(xué)習和合作學(xué)習方式，是旨在培養(yǎng)學(xué)生高級思維能力和實踐能力的深層次學(xué)習方式，高級思維能力指的是比較、解釋、綜合能力和解決實際問題能力。深層次學(xué)習方式與以記憶、復(fù)制為特點的淺表層次學(xué)習方式有機地結(jié)合起來，形成稱之為“策略學(xué)習”的新的學(xué)習方式。第十七頁，共45頁?；诱n程的特點以問題為中心，和真實世界緊密關(guān)聯(lián)整合多門學(xué)科知識和面向真實世界的理論和實踐﹔在激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣的基礎(chǔ)上擴展科學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)習內(nèi)容﹔龐大的互動活動程序庫和應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)上傳發(fā)布的廣大教師開發(fā)的互動課程大大地增加了選擇機會，因而能面向不同環(huán)境的學(xué)校和不同學(xué)習背景的學(xué)生。第十八頁，共45頁。JAVA互動活動程序案例案例二﹕桌球游戲程序

案例三﹕二元一次方程組

案例四﹕通過變換理解重合、相似和對稱案例五﹕虛擬電路實驗第十九頁，共45頁。案例一﹕應(yīng)用模擬理解距離、速度與時間的關(guān)系

幫助小學(xué)高年級學(xué)生理解關(guān)于隨時間變化，路程、速度與時間之間的函數(shù)關(guān)系。移動賽跑者可改變初始位置運動軌跡上下箭頭控制賽跑速度第二十頁，共45頁。案例二﹕桌球游戲程序

紙上臺球游戲活動為學(xué)生提供了進一步理解比、比例和最小公倍數(shù)的機會，學(xué)生通過不斷改變球臺的長度和寬度，反復(fù)模擬球擊落口袋的運動軌跡，總結(jié)球臺長度、寬度與小球彈回次數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，進而可探究球經(jīng)過的路線長度與球臺長和寬之間的函數(shù)關(guān)系。

第二十一頁，共45頁。案例三﹕二元一次方程組

通過觀察相應(yīng)的直線和它們的交點理解二元一次方程組的概念。通過調(diào)整參數(shù)，可模擬直線間的各種位置關(guān)系，并把圖形與方程組的解決方法緊密結(jié)合，使學(xué)生能更深入地理解數(shù)與形的關(guān)系。第二十二頁，共45頁。案例四﹕通過變換理解重合、相似和對稱

在這四部分的電子范例中使用了交互性的圖形，使使用者能夠通過操作改變圖形的形狀，以及在一種特殊的變換或?qū)ψ儞Q的比較中觀察圖形的變化。第二十三頁，共45頁。案例五﹕虛擬電路實驗

虛擬電路實驗通過變動電壓、電阻模擬電路各要素之間關(guān)系，在學(xué)生實踐體驗中理解歐姆定理第二十四頁，共45頁?；诱n程教學(xué)方案的設(shè)汁互動課程教學(xué)方案的組成互動課程教學(xué)方案的前期設(shè)計互動課程教學(xué)方案的正課設(shè)計互動數(shù)學(xué)課程案例互動物理課程案例第二十五頁，共45頁。互動課程教學(xué)方案的組成

以java互動活動程序為核心的互動課程教學(xué)方案分為三個部分﹕教學(xué)方案網(wǎng)絡(luò)實驗室版，適用于學(xué)生能上網(wǎng)的計算機配置教學(xué)環(huán)境教學(xué)方案演示版，適用于教師能演示的計算機配置教學(xué)環(huán)境學(xué)生練習紙第二十六頁，共45頁?；诱n程教學(xué)方案的前期設(shè)計教學(xué)目標設(shè)計學(xué)生前需知識和技能分析課程資源設(shè)計課的準備設(shè)計第二十七頁，共45頁。數(shù)學(xué)課程標準教學(xué)目標設(shè)計

教育目標分類知識與技能數(shù)學(xué)思考解決問題情感與態(tài)度教育內(nèi)容分類數(shù)與代數(shù)空間與圖形統(tǒng)計與概率實踐與綜合應(yīng)用第二十八頁，共45頁?；诱n程教學(xué)方案的正課設(shè)計導(dǎo)入設(shè)計情境設(shè)計提問設(shè)計例題設(shè)計練習設(shè)計討論設(shè)計小結(jié)設(shè)計第二十九頁，共45頁。導(dǎo)入設(shè)計功能引起學(xué)生注意激發(fā)學(xué)習興趣和動機明確目的，調(diào)動學(xué)生學(xué)習積極性建立知識之間相互聯(lián)系方法實例導(dǎo)入直觀導(dǎo)入實驗導(dǎo)入舊知識導(dǎo)入懸念導(dǎo)入第三十頁，共45頁。情境設(shè)計

互動課程采用實驗情境設(shè)計，應(yīng)用java互動活動軟件，讓學(xué)生通過觀察和動手操作，在實驗的情境中探素規(guī)律、提出猜想，理解數(shù)學(xué)概念與原理，提高分析和解決問題的能力第三十一頁，共45頁。練習設(shè)計準備性練習理解性練習鞏固性練習運用性練習第三十二頁，共45頁。案例六﹕相遇問題行程問題java互動軟件是美國數(shù)學(xué)課程標淮提供的經(jīng)典軟件，這份教學(xué)設(shè)計的設(shè)計者對該軟件的本質(zhì)理解較深刻，同時在設(shè)計中展示了一線教師的創(chuàng)造力，無論情境設(shè)計，還是例題設(shè)計都有可圈可點之處，真正做到了從學(xué)生出發(fā)設(shè)計課程。

行程應(yīng)用題第三十三頁，共45頁。案例七﹕認識圖形通過動手操作，使學(xué)生感知長方形、正方形、三角形、的特征，初步運用這些圖形進行拼圖。第三十四頁，共45頁。案例八﹕二元一次線性方程組教學(xué)設(shè)計

用圖形法解二元一次方程組用代數(shù)法解二元一次方程組探究平行線組應(yīng)用二元一次方程組解決應(yīng)用問題解決應(yīng)用問題第三十五頁，共45頁。案例九﹕拋物線教學(xué)設(shè)計

導(dǎo)入

拋物線活動拋物線的變化

定義拋物線及其性質(zhì)一個真實世界的問題第三十六頁，共45頁。案例十﹕汽車剎車以后探究影響汽車制動距離的主要因素是什么探究影響汽車的停車總距離的主要因素是什么在雨雪天這個總距離將怎樣變化，這為我們帶來什么啟示培養(yǎng)控制變量以探究變量關(guān)系的思維能力。

第三十七頁，共45頁。構(gòu)建數(shù)學(xué)和理科數(shù)字化學(xué)習中心收集和開發(fā)并重，建設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)和理科互動程序庫依據(jù)課程標準，把程序庫按學(xué)習主題重組，在程序庫基礎(chǔ)上建設(shè)課程庫在教學(xué)實驗基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建數(shù)學(xué)和理科數(shù)字化學(xué)習中心。第三十八頁，共45頁。我們已收集整理的互動程序376個（本機資源）數(shù)學(xué)（204個）美國數(shù)學(xué)教師聯(lián)合會開發(fā)的i-math學(xué)前教育至高三的互動程序庫（36個）/imath/index.htmlHarcount學(xué)校出版社開發(fā)的數(shù)學(xué)電子實驗室（168個）/elab/index.html物理（172個）美國ExploreLearning公司開發(fā)的探究科學(xué)程序庫（48個）/臺灣師大物理系開發(fā)的互動物理程庫（99個）.tw/demolab/index.htmlHawaii大學(xué)物理系開發(fā)的互動物理程序庫（25個）/~teb/optics/第三十九頁，共45頁。我們網(wǎng)上搜索到的數(shù)學(xué)優(yōu)秀互動程序（在線資源）1.交互項目美國SHODOR教育基金會網(wǎng)站開發(fā)的互動插件應(yīng)用于教學(xué)包括四部分，活動（提供100余個，特色在于強調(diào)學(xué)生可自主學(xué)習）、課程、練習、討論（師生關(guān)于概念的對話）。2.日本IES網(wǎng)站（ManipulaMathApplets），共收279個中學(xué)數(shù)學(xué)用插件，包括初中全套，高中的三角函數(shù)、復(fù)數(shù)、二次曲線、向量、微積分和著色問題﹞，主要是解題3.概率統(tǒng)計的JAVE插件相當于虛似實驗室，有的內(nèi)容已超越高中范圍第四十頁，共45頁。我們網(wǎng)上搜索到的物理優(yōu)秀互動程序（在線資源）物理實驗室/resources/Education/Interactive_experiments/，這是以索引目錄形式展現(xiàn)的門戶網(wǎng)站，收集的各個網(wǎng)站高質(zhì)量的JAVA插件，有的內(nèi)容為普通物理實驗

第四十一頁，共45頁。幾點啟示

互動課程把建構(gòu)主義的支架理論用于實踐，就是通過互動的多媒體活動程序為學(xué)生提供學(xué)習活動的支架，使學(xué)習者能夠進行比較復(fù)雜的學(xué)習活動，投入到高級的思考和問題解決活動中去，使學(xué)生認知水平達到新的高度?；诱n程開發(fā)、實施與評價的實踐證明，整合不是簡單的“做中學(xué)”，也不是理科教育的“文科化”（這和科學(xué)教育中弘揚人文精神完全不是一個概念），而是要使學(xué)生達到理解科學(xué)和數(shù)學(xué)這一課程的核心標準。第四十二頁，