2024高中數(shù)學實驗數(shù)據(jù)庫的開發(fā)及實踐研究報告開題報告書

2024“高中數(shù)學實驗”數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與實踐研究開題報告一、課題的提出數(shù)學實驗是當前我國高等院校數(shù)學教育課程中的一門重要新興課程，對其容、方法等的研究，已經(jīng)并正在進行著大量的工作。而在發(fā)達國家中，數(shù)學實驗也已經(jīng)成為中學常見的教學形式，美國的中學里有專門的數(shù)學實驗室，英國的中學教材中有許多數(shù)學實驗材料，我國大陸的一些中學也相繼建立了數(shù)學實驗室，在的一些教師個人，也開發(fā)出了優(yōu)秀的數(shù)學實驗專題。以現(xiàn)代教育技術為特征的數(shù)學實驗正在日益受到中學數(shù)學教師的關注，把數(shù)學實驗引入到中學來，必將對我國中學數(shù)學教育改革起到重要而深遠的影響。然而，在中學長期以來只有物理、化學、生物有實驗課，數(shù)學是不必做什么實驗的。因此，對于一線的數(shù)學教師，數(shù)學實驗是一個新的課題，教材中什么容可作數(shù)學實驗，如何設計數(shù)學實驗，如何構建數(shù)學實驗平臺，這是一個亟待研究的問題。為配合我校開展“數(shù)學實驗教學模式”（即“數(shù)學實驗課型”）的教改試驗，促進我校教育技術現(xiàn)代化的跨越式發(fā)展，我們選定了“幾何畫板”軟件作為高中數(shù)學實驗數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺，旨在通過研制數(shù)學實驗教學軟件，開展數(shù)學實驗教學模式的教學，為教師上好數(shù)學實驗課提供必要的教學素材、好用的教學軟件和第一手的實踐經(jīng)驗及理論依據(jù)。二、課題的界定和涵一鳴先生在《數(shù)學實驗教學模式探究》一文中把數(shù)學實驗界定為：為獲得某種數(shù)學理論，檢驗某種數(shù)學思想，解決某類數(shù)學問題，實驗者運用一定的物質(zhì)手段，在數(shù)學思維活動的積極參與下，在特定的實驗環(huán)境中所進行的探索、研究活動高中數(shù)學課題研究選題專題—：高中數(shù)學新課程管理方面的研究高中數(shù)學課題研究選題專題—：高中數(shù)學新課程管理方面的研究·關于指導學生選擇數(shù)學課程內(nèi)容和制訂學習計劃的研究·關于高中數(shù)學選修課程教學安排和組織管理的研究·關于高中數(shù)學課程學分認定及其監(jiān)督、管理的研究·關于高中數(shù)學課程中數(shù)學學科校本教研制度的建立與運行機制構建的研究·關于數(shù)學教育信息資源共享機制建立的研究·關于高中數(shù)學課程實施中學校和教師發(fā)展規(guī)劃的制定與實施的研究專題二：高中數(shù)學新課程教學方面的研究·在新課程理念下對原有內(nèi)容的教學研究·對新增內(nèi)容的教學研究·雙基與能力教學研究·如何把握必修模塊中數(shù)學知識的教學要求的研究專題三：高中新課程實施過程中評價問題的研究·對學生數(shù)學學習過程評價的研究·體現(xiàn)新課程理念的模塊終結性評價工具與方法的開發(fā)·對數(shù)學探究、數(shù)學建模的評價·高中新數(shù)學課程課堂教學評價·高中數(shù)學教師專業(yè)化發(fā)展評價·數(shù)學新課程理念下的高考命題研究·數(shù)學教學中情感、態(tài)度、價值觀的評價專題四：信息技術課題·信息技術的三重連環(huán)表示法(數(shù)字、圖形與符號)對于數(shù)學教學的影響與作用·網(wǎng)絡環(huán)境對于數(shù)學新課程實施的促進作用(如：運用網(wǎng)絡資源，展現(xiàn)數(shù)學文化)·信息技術與研究性學習的融合·運用信息技術手段，改變學生學習方式(結合具體內(nèi)容研究)·信息技術給評價的形式與內(nèi)容帶來的影響·以信息技術為主要手段的數(shù)學課程和教學資源庫的建立·信息技術對于學生數(shù)學能力(如圖形直觀能力、邏輯思維能力或運算能力等)的影響與促進·運用信息技術手段，展示數(shù)學知識的發(fā)生和發(fā)展過程的案例研究·信息技術與數(shù)學課程內(nèi)容整合的案例開發(fā)專題五：課程資源的開發(fā)與利用·原有數(shù)學課程內(nèi)容資源的開發(fā)·新增數(shù)學課程內(nèi)容資源的開發(fā)·數(shù)學選修系列3、選修系列4資源的開發(fā)·高中數(shù)學新教材的比較與研究·高中數(shù)學新課程教學資源的開發(fā)專題六：研究性學習(數(shù)學探究、數(shù)學建模)·如何指導學生選擇數(shù)學探究、數(shù)學建模的課題·數(shù)學探究、數(shù)學建?；顒优c課堂教學的關系研究·研究性學習對培養(yǎng)學生能力的作用專題七：數(shù)學教師專業(yè)發(fā)展·高中數(shù)學課程實施與數(shù)學教師專業(yè)化發(fā)展的關系·高中數(shù)學課程推進過程中不同層面教師培訓研修模式的構建·新課程理念下數(shù)學教師繼續(xù)教育內(nèi)容與模式研究·在新課程推進過程中優(yōu)秀教師成長研究·數(shù)學新課程推進過程中青年教師的成長研究·校本教研制度在數(shù)學教師專業(yè)發(fā)展中的地位與作用過去教師在數(shù)學教學活動中，常常采用測量、手工制作、實物或教具演示等形式進行數(shù)學實驗，屬于數(shù)學實驗的初級形式，其主要目的在于幫助學生理解和把握數(shù)學概念、定理，而現(xiàn)代數(shù)學實驗，是以計算機軟件為應用平臺，充分運用現(xiàn)代信息技術，模擬實驗環(huán)境，引導學生通過操作、實踐、試驗來探索數(shù)學問題的解決，以培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題的能力及創(chuàng)新精神為主要目的。數(shù)學實驗教學模式，通常由教師或?qū)W生自己提出明確的教學情境，教師根據(jù)數(shù)學思想的發(fā)展脈絡，依靠現(xiàn)代教育技術，讓學生進行發(fā)現(xiàn)、探究，進而獲得相關的過程體驗、情感體驗，開發(fā)學生的潛能。數(shù)學實驗教學模式，強調(diào)學生的實踐與活動，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，也符合數(shù)學新課程標準的要求，能夠從根本上解決知識經(jīng)濟時代對人才的需求與數(shù)學教育中忽視創(chuàng)造性能力培養(yǎng)之間的矛盾，與當前社會對數(shù)學教育的要求相一致。三、課題研究的理論基礎1、建構主義認知理論建構主義學習理論對于學習和學習者的看法，與傳統(tǒng)的觀點有本質(zhì)的區(qū)別。建構主義認知理論認為，學習不應被看成是對于教師所授予的知識的被動接受，而是學習者以自身已有的知識和經(jīng)驗為基礎的主動的建構活動，即學生能積極主動地構造意義。建構主義的學習觀主：（1）注重以學習者為中心既然知識是個體主動建構的，無法通過教師的講解直接傳輸給學生，因此，學生必須主動地參與到整個學習過程中，要根據(jù)自己先前的經(jīng)驗來建構新知識的意義，這樣，傳統(tǒng)的老師“說”、學生“聽”的學習方式就不復存在。（2）尊重個人意見既然知識并不是說明世界的真理，只是個人經(jīng)驗的合理化，因而不應該以正確或錯誤來區(qū)分人們不同的知識概念。（3）注重互動的學習方式建構主義學習理論認為，知識是個主體與他人經(jīng)由磋商并達成一致的社會建構，因此，科學的學習必須通過對話、溝通的方式，大家提出不同看法以刺激個體反省思考，在交互質(zhì)疑辯證的過程中，以各種不同的方法解決問題，澄清所生的疑慮，逐漸完成知識的建構，形成正確的科學知識。建構主義教學理論認為，教師要由知識的傳授者、灌輸者轉變?yōu)閷W生主動建構意義的幫助者、促進者。這就意味著教師應當在教學過程中采用全新的教學模式、全新的教學方法和全新的教學設計思想，因而必然要對傳統(tǒng)的教學理論、教學觀念提出挑戰(zhàn)，從而在形成新一代學習理論——建構主義學習理論的同時，也逐步形成了與建構主義學習理論、建構主義學習環(huán)境相適應的新一代教學模式、教學方法和教學設計思想。數(shù)學實驗這種教學形式能夠為學生提供一個主動學習，積極建構新的認知結構的學習環(huán)境，使教學中心由教師變?yōu)閷W生，教學形式由灌輸變?yōu)橹鲃咏嫞瑧撜f是適應素質(zhì)教育要求的新的教學模式。2、數(shù)學“再創(chuàng)造”學習理論荷蘭著名的數(shù)學教育家弗賴登塔爾認為，數(shù)學教學方法的核心是學生的“再創(chuàng)造”?！霸賱?chuàng)造”理論認為教師不必把各種概念、法則、性質(zhì)、公理、定理灌輸給學生，而是應該創(chuàng)造適合的條件，提供很多作為知識載體的具體情境，讓學生在實踐活動中，自己“再創(chuàng)造”出各種數(shù)學知識。也就是說每個人都應該在數(shù)學學習過程中，根據(jù)自己的體驗，用自己的思維方式，重新創(chuàng)造有關的數(shù)學知識。數(shù)學實驗能夠使學生順利進行數(shù)學化并實現(xiàn)再創(chuàng)造，數(shù)學實驗可以借助現(xiàn)代技術和手段設計出“再創(chuàng)造”的教學環(huán)境，使學生學習數(shù)學的過程似乎置身于一個“數(shù)學實驗室”之中，學生可以觀察并嘗試錯誤，可以進行發(fā)現(xiàn)并作出猜想；也可以做實驗，并進行測量、分類；或是設計算法，通過運算檢驗；或是提出假說，借助邏輯推理加以證明，或提出反例予以否定，等等。數(shù)學實驗是一種能夠使學生親身經(jīng)歷數(shù)學“再創(chuàng)造”過程的教學形式，能夠使學生通過體驗牢固掌握所學的數(shù)學知識，并且能夠使學生在具體的環(huán)境中養(yǎng)成用數(shù)學的習慣，能夠克服學習數(shù)學而不用數(shù)學的弊端。四、課題研究的意義及目標通過本課題研究，探索出一種適應素質(zhì)教育要求、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和探索精神、突出學生主體、激發(fā)學生求知欲和好奇心、鼓勵學生獨立學習的新型的教學形式——數(shù)學實驗教學模式，在此基礎上開發(fā)出一套適應高中“數(shù)學實驗課型”的“高中數(shù)學實驗數(shù)據(jù)庫”。該課題研究的主要意義有如下幾點：1、通過數(shù)學實驗，有利于實施數(shù)學素質(zhì)教育和培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力當今社會正處在一個高速發(fā)展的知識經(jīng)濟時代，開拓創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是素質(zhì)教育的一項重要任務。很難想象，一個沒有創(chuàng)造性人才的群體會在知識經(jīng)濟時代有大的作為。不斷進取，勇于創(chuàng)新，是現(xiàn)代社會新人的基本特質(zhì)。數(shù)學學習過程實質(zhì)上是一種再創(chuàng)造過程，數(shù)學中對定理、結論以及解題方法的探索，都需要學生具有創(chuàng)新思維和開拓精神，同時也正是通過這種數(shù)學活動過程培養(yǎng)了學生的開拓、創(chuàng)新精神。在數(shù)學教學中，教師應該大膽地讓學生進行探索、猜想，允許學生發(fā)表不同的見解，甚至是錯誤的想法。數(shù)學實驗教學不是直接將現(xiàn)成的結論教給學生，而是根據(jù)數(shù)學思想發(fā)展脈絡，創(chuàng)造問題情境，充分利用實驗手段，設計系列問題，增加輔助環(huán)節(jié)，從直觀、想象到發(fā)現(xiàn)、猜想，然后給出證明，從而使學生親歷數(shù)學知識的建構過程，逐步掌握認識事物、發(fā)現(xiàn)真理的方式方法，能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，提高學生數(shù)學素養(yǎng)。因此，數(shù)學實驗是激發(fā)學生創(chuàng)新思維的源泉。2、通過數(shù)學實驗，有利于培養(yǎng)學生的數(shù)學學習興趣、自主意識和合作精神在傳統(tǒng)教學模式下，數(shù)學教學往往過分強調(diào)形式化的邏輯推導和形式化的結果，而對數(shù)學發(fā)現(xiàn)過程的展示和數(shù)學直觀性的背景注意較少，從而給學生數(shù)學學習帶來困難，導致學生越來越害怕學習數(shù)學，使學生喪失了學習數(shù)學的興趣。而數(shù)學實驗課改變了傳統(tǒng)的數(shù)學教學模式，使得嚴謹單調(diào)、枯燥無味的數(shù)學課堂變得活躍豐富、輕松有趣起來，學生可以動手做、畫、量，可以用眼觀察、比較，可以互相交流、大膽發(fā)表自己的見解，可以運用計算器、電腦研究問題，可以走出課堂，走進生活實際，從而使數(shù)學學習真正成為人類有意義的一種活動，能夠激發(fā)學生學習數(shù)學的欲望和培養(yǎng)學生學習數(shù)學的興趣，并且在數(shù)學學習過程中，培養(yǎng)學生的自主學習意識和合作精神，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和勇于探索的科學精神，促進了學生的全面發(fā)展。3、通過數(shù)學實驗，有利于為廣大數(shù)學教師積極參與課堂教學改革、嘗試數(shù)學實驗課的教學提供豐富的實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)對于教師而言，用實驗的方式教授數(shù)學是對傳統(tǒng)教學方式的有益補償。數(shù)學學習的過程，是以學習者為主體的知識發(fā)生過程，必須根據(jù)自己已有數(shù)學經(jīng)驗進行知識建構，要經(jīng)歷反復猜想、驗證、歸納、證明和應用，在不斷摸索中才能掌握知識并形成能力。但學生由于已有經(jīng)驗的缺乏，他們的經(jīng)驗積累速度明顯跟不上知識的傳授速度，因此教師應為學生學習創(chuàng)造一個愉快而和諧的實驗環(huán)境，鼓勵他們親歷知識的發(fā)生、發(fā)展過程，培養(yǎng)他們主動獲取知識的能力。所以教師的教學思想應該有所更新，從“講授知識”的權威模式向以“激勵學習”為特色的顧問模式轉變。開展數(shù)學實驗課的研究能夠幫助我們教師積極投入到素質(zhì)教育的課堂改革中去，探索一種新的數(shù)學教學模式，為更多的數(shù)學教師上好數(shù)學實驗課提供豐富的實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)．五、課題研究的主要容1、“幾何畫板”軟件學習課程的教學研究2、高中數(shù)學教學容中適宜開設“數(shù)學實驗課型”的課題選擇研究（建立高中“數(shù)學實驗”數(shù)據(jù)庫）3、高中“數(shù)學實驗課型”的教學設計及實踐研究（構建“數(shù)學實驗”教學模式）4、“數(shù)學實驗課型”的教學效果評價研究六、課題研究的方法1、文獻資料法：通過查閱文獻資料，了解國此項研究的最新動態(tài)和相關課題情況，收集與課題研究相關的理論資料、文獻資料，以便對文獻資料整理分析，形成研究成果。2、調(diào)查法：通過問卷調(diào)查和訪談調(diào)查、綜合調(diào)查和專題調(diào)查、團體調(diào)查和個案調(diào)查等多種調(diào)查形式，收集“數(shù)學實驗課型”的教學設計及操作的反饋信息。3、實驗法：通過該課題的實驗研究，逐步完成對數(shù)學實驗課的設計要素、原則、策略及影響數(shù)學實驗課的主要因素的研究，了解實驗班與非實驗班數(shù)學教學效果的情況，以進一步完善“數(shù)學實驗課型”的教學設計和高中“數(shù)學實驗”數(shù)據(jù)庫的建設。七、課題研究的周期與階段研究周期：二年第一階段：課題組織、申報階段（2006年2月—2006年12月）確定研究課題，制訂計劃，選定參研人員，組織教師培訓（培訓容：幾何畫板軟件學習與課堂應用，校本教材《高中數(shù)學建模與數(shù)學實驗》學習研究），完成課題論證和課題立項申請。第二階段：課題素材準備階段（2006年12月—2007年8月）組織參研教師研究高中數(shù)學教學容，篩選適宜開設“數(shù)學實驗課型”的教學素材，完成實驗設計，編制實驗軟件。第三階段：課題運行調(diào)正階段（2007年9月—2008年8月）創(chuàng)設實驗環(huán)境，安排實驗細節(jié)，分析實驗辦法，及時做好階段小結、調(diào)整工作，在實驗中不斷優(yōu)化實驗設計及實驗軟件。第三階段：課題鞏固發(fā)展階段（2008年9月—2008年10月）初步達到課題的目標要求，力爭將“數(shù)學實驗”教學模式推廣到全校各班。第四階段：課題總結階段（2008年11月—2008年12月）解釋結果，檢驗假設，組織驗收，形成最終成果（研究報告、優(yōu)秀實驗案例、論文集、高中“數(shù)學實驗”數(shù)據(jù)庫網(wǎng)頁和光盤）。八、課題研究的保障條件我校是市級重點中學，擁有堅強有力的領導班子和有豐富教育教學經(jīng)驗和教學科研能力的教師隊伍，有著健全完善的教育教學和教育科研管理制度以及獎勵條例。學校有良好的教育科研傳統(tǒng)，有多個國家級、市級教育科研課題結題和立項。本課題負責人杜方祿校長曾參與了多個立項課題的研究，有豐富教育科研經(jīng)驗，全體參研人員都是有多年數(shù)學教學經(jīng)驗、工作在一線的中青年骨干教師，絕大多數(shù)教師具有高級技術職稱，他們有著先進的教學理念，熟練掌握了現(xiàn)代教育技術，具有良好的團隊精神，完全能夠勝任這一研究課題。長期以來，我們的參研教師已經(jīng)積累了大量有關數(shù)學實驗的文獻資料，我們也早在教學實踐中進行過“數(shù)學