數(shù)學(xué)和科學(xué)教學(xué)中互動(dòng)課程

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

上海市教科院現(xiàn)代教育實(shí)驗(yàn)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(dòng)課程什么是互動(dòng)課程互動(dòng)課程的理論基礎(chǔ)與基本特點(diǎn)

JAVA互動(dòng)活動(dòng)程序案例

互動(dòng)課程教學(xué)方案的設(shè)計(jì)構(gòu)建數(shù)學(xué)和理科數(shù)字化學(xué)習(xí)中心幾點(diǎn)啟示第三頁，共45頁。什么是互動(dòng)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(dòng)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(gè)由兩部分組成的電子范例，所描述的活動(dòng)是使用交互的幾何板來幫助學(xué)生辨認(rèn)簡單的幾何形狀,描述其特性,并培養(yǎng)空間感。這個(gè)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(gè)活動(dòng)用兩個(gè)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?；?dòng)課程簡介

圍繞JAVA互動(dòng)活動(dòng)程序（MathandScienceApplets）構(gòu)建的數(shù)學(xué)和科學(xué)互動(dòng)課程（InteractiveLessons），是以問題為導(dǎo)向，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模型的模擬開展自主探究和學(xué)習(xí)的新型課程。它具有在線、交互、多媒體的特點(diǎn)，既用于基于項(xiàng)目的研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，也作為學(xué)習(xí)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?；?dòng)課程簡介（續(xù)）

模擬和計(jì)算機(jī)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(dòng)的媒體制作的動(dòng)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。互動(dòng)課程的理論基礎(chǔ)與基本特點(diǎn)維果茨基的認(rèn)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(xí)方式與淺表層次學(xué)習(xí)方式互動(dòng)課程與支架理論互動(dòng)課程的特點(diǎn)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(huì)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(rèn)知的發(fā)展分成實(shí)際的發(fā)展層次（reallevelofdevelopment）以及潛在的發(fā)展層次（potentiallevelofdevelopment），前者是指個(gè)體能夠獨(dú)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(gè)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(xí)的過程中由教師提供一個(gè)暫時(shí)性的支持來協(xié)助學(xué)生發(fā)展學(xué)習(xí)能力，這個(gè)暫時(shí)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(xí)者能力的提升，便逐漸將學(xué)習(xí)責(zé)任轉(zhuǎn)移到學(xué)生的身上，最后讓學(xué)生能主動(dòng)學(xué)習(xí)，並通過學(xué)習(xí)建構(gòu)出屬于自己的知識。支架最主要目的，就是使學(xué)習(xí)者保持在他們的鄰近發(fā)展區(qū)活動(dòng)。這可以通過兩種方式達(dá)到目的，一是建構(gòu)學(xué)習(xí)者的活動(dòng)和周圍環(huán)境；二是針對學(xué)習(xí)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(huì)交互在認(rèn)知發(fā)展中起到基礎(chǔ)性的作用。維果茨基堅(jiān)信學(xué)習(xí)任何事物都經(jīng)過兩個(gè)階段，首先是通過和其它人交互，然后再整合到自己個(gè)體智力結(jié)構(gòu)中。因此，可以通過特殊的社會(huì)語言來發(fā)展學(xué)生的認(rèn)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(dāng)重要，交互教學(xué)就是根據(jù)他的觀點(diǎn)而發(fā)展起來的一種教學(xué)模式。

第十三頁，共45頁?；?dòng)課程與支架理論

互動(dòng)課程通過互動(dòng)的多媒體活動(dòng)程序?yàn)閷W(xué)生提供學(xué)習(xí)活動(dòng)的支架，使學(xué)習(xí)者能夠進(jìn)行比較復(fù)雜的學(xué)習(xí)活動(dòng)，投入到高級的思考和問題解決活動(dòng)中去，這些活動(dòng)在沒有幫助的情況下是達(dá)不到如此高度的。在互動(dòng)課程的實(shí)施中，教師正是運(yùn)用了認(rèn)知的支架來促進(jìn)復(fù)雜的思考、設(shè)計(jì)、科學(xué)和數(shù)學(xué)原理和概念的學(xué)習(xí)。第十四頁，共45頁?；?dòng)課程與支架理論（續(xù)）經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的互動(dòng)的活動(dòng)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(dòng)，把關(guān)注的焦點(diǎn)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(qiáng)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(dá)到理解科學(xué)和數(shù)學(xué)這一最重要的課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。第十五頁，共45頁?；?dòng)課程與支架理論（續(xù)二）

交互的活動(dòng)程序在技術(shù)設(shè)計(jì)上也獨(dú)具匠心，始終一致的、功能強(qiáng)大和易學(xué)的界面，使學(xué)生一旦掌握了一個(gè)活動(dòng)的操作，就會(huì)很容易地舉一反三地掌握其它活動(dòng)操作。第十六頁，共45頁。深層次學(xué)習(xí)方式與淺表層次

學(xué)習(xí)方式課程改革倡導(dǎo)的學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)方式，是旨在培養(yǎng)學(xué)生高級思維能力和實(shí)踐能力的深層次學(xué)習(xí)方式，高級思維能力指的是比較、解釋、綜合能力和解決實(shí)際問題能力。深層次學(xué)習(xí)方式與以記憶、復(fù)制為特點(diǎn)的淺表層次學(xué)習(xí)方式有機(jī)地結(jié)合起來，形成稱之為“策略學(xué)習(xí)”的新的學(xué)習(xí)方式。第十七頁，共45頁?；?dòng)課程的特點(diǎn)以問題為中心，和真實(shí)世界緊密關(guān)聯(lián)整合多門學(xué)科知識和面向真實(shí)世界的理論和實(shí)踐﹔在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上擴(kuò)展科學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容﹔龐大的互動(dòng)活動(dòng)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(dòng)課程大大地增加了選擇機(jī)會(huì)，因而能面向不同環(huán)境的學(xué)校和不同學(xué)習(xí)背景的學(xué)生。第十八頁，共45頁。JAVA互動(dòng)活動(dòng)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(shí)驗(yàn)第十九頁，共45頁。案例一﹕應(yīng)用模擬理解距離、速度與時(shí)間的關(guān)系

幫助小學(xué)高年級學(xué)生理解關(guān)于隨時(shí)間變化，路程、速度與時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系。移動(dòng)賽跑者可改變初始位置運(yùn)動(dòng)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(tái)球游戲活動(dòng)為學(xué)生提供了進(jìn)一步理解比、比例和最小公倍數(shù)的機(jī)會(huì)，學(xué)生通過不斷改變球臺(tái)的長度和寬度，反復(fù)模擬球擊落口袋的運(yùn)動(dòng)軌跡，總結(jié)球臺(tái)長度、寬度與小球彈回次數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而可探究球經(jīng)過的路線長度與球臺(tái)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)

虛擬電路實(shí)驗(yàn)通過變動(dòng)電壓、電阻模擬電路各要素之間關(guān)系，在學(xué)生實(shí)踐體驗(yàn)中理解歐姆定理第二十四頁，共45頁?；?dòng)課程教學(xué)方案的設(shè)汁互動(dòng)課程教學(xué)方案的組成互動(dòng)課程教學(xué)方案的前期設(shè)計(jì)互動(dòng)課程教學(xué)方案的正課設(shè)計(jì)互動(dòng)數(shù)學(xué)課程案例互動(dòng)物理課程案例第二十五頁，共45頁?；?dòng)課程教學(xué)方案的組成

以java互動(dòng)活動(dòng)程序?yàn)楹诵牡幕?dòng)課程教學(xué)方案分為三個(gè)部分﹕教學(xué)方案網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室版，適用于學(xué)生能上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)配置教學(xué)環(huán)境學(xué)生練習(xí)紙第二十六頁，共45頁?；?dòng)課程教學(xué)方案的前期設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)學(xué)生前需知識和技能分析課程資源設(shè)計(jì)課的準(zhǔn)備設(shè)計(jì)第二十七頁，共45頁。數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

教育目標(biāo)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(jì)與概率實(shí)踐與綜合應(yīng)用第二十八頁，共45頁?；?dòng)課程教學(xué)方案的正課設(shè)計(jì)導(dǎo)入設(shè)計(jì)情境設(shè)計(jì)提問設(shè)計(jì)例題設(shè)計(jì)練習(xí)設(shè)計(jì)討論設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)第二十九頁，共45頁。導(dǎo)入設(shè)計(jì)功能引起學(xué)生注意激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)明確目的，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性建立知識之間相互聯(lián)系方法實(shí)例導(dǎo)入直觀導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)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(jì)

互動(dòng)課程采用實(shí)驗(yàn)情境設(shè)計(jì)，應(yīng)用java互動(dòng)活動(dòng)軟件，讓學(xué)生通過觀察和動(dòng)手操作，在實(shí)驗(yàn)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(xí)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備性練習(xí)理解性練習(xí)鞏固性練習(xí)運(yùn)用性練習(xí)第三十二頁，共45頁。案例六﹕相遇問題行程問題java互動(dòng)軟件是美國數(shù)學(xué)課程標(biāo)淮提供的經(jīng)典軟件，這份教學(xué)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)者對該軟件的本質(zhì)理解較深刻，同時(shí)在設(shè)計(jì)中展示了一線教師的創(chuàng)造力，無論情境設(shè)計(jì)，還是例題設(shè)計(jì)都有可圈可點(diǎn)之處，真正做到了從學(xué)生出發(fā)設(shè)計(jì)課程。

行程應(yīng)用題第三十三頁，共45頁。案例七﹕認(rèn)識圖形通過動(dòng)手操作，使學(xué)生感知長方形、正方形、三角形、的特征，初步運(yùn)用這些圖形進(jìn)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(jì)

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(jì)

導(dǎo)入

拋物線活動(dòng)拋物線的變化

定義拋物線及其性質(zhì)一個(gè)真實(shí)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(dòng)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(gè)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(xí)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(dòng)程序庫依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，把程序庫按學(xué)習(xí)主題重組，在程序庫基礎(chǔ)上建設(shè)課程庫在教學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建數(shù)學(xué)和理科數(shù)字化學(xué)習(xí)中心。第三十八頁，共45頁。我們已收集整理的互動(dòng)程序376個(gè)（本機(jī)資源）數(shù)學(xué)（204個(gè)）美國數(shù)學(xué)教師聯(lián)合會(huì)開發(fā)的i-math學(xué)前教育至高三的互動(dòng)程序庫（36個(gè)）/imath/index.htmlHarcount學(xué)校出版社開發(fā)的數(shù)學(xué)電子實(shí)驗(yàn)室（168個(gè)）/elab/index.html物理（172個(gè)）美國ExploreLearning公司開發(fā)的探究科學(xué)程序庫（48個(gè)）/臺(tái)灣師大物理系開發(fā)的互動(dòng)物理程庫（99個(gè)）.tw/demolab/index.htmlHawaii大學(xué)物理系開發(fā)的互動(dòng)物理程序庫（25個(gè)）/~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(dòng)程序（在線資源）1.交互項(xiàng)目美國SHODOR教育基金會(huì)網(wǎng)站開發(fā)的互動(dòng)插件應(yīng)用于教學(xué)包括四部分，活動(dòng)（提供100余個(gè)，特色在于強(qiáng)調(diào)學(xué)生可自主學(xué)習(xí)）、課程、練習(xí)、討論（師生關(guān)于概念的對話）。2.日本IES網(wǎng)站（ManipulaMathApplets），共收279個(gè)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(jì)的JAVE插件相當(dāng)于虛似實(shí)驗(yàn)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(dòng)程序（在線資源）物理實(shí)驗(yàn)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(gè)網(wǎng)站高質(zhì)量的JAVA插件，有的內(nèi)容為普通物理實(shí)驗(yàn)

第四十一頁，共45頁。幾點(diǎn)啟示

互動(dòng)課程把建構(gòu)主義的支架理論用于實(shí)踐，就是通過互動(dòng)的多媒體活動(dòng)程序?yàn)閷W(xué)生提供學(xué)習(xí)活動(dòng)的支架，使學(xué)習(xí)者能夠進(jìn)行比較復(fù)雜的學(xué)習(xí)活動(dòng)，投入到高級的思考和問題解決活動(dòng)中去，使學(xué)生認(rèn)知水平達(dá)到新的高度?；?dòng)課程開發(fā)、實(shí)施與評價(jià)的實(shí)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(yáng)人文精神完全不是一個(gè)概念），而是要使學(xué)生達(dá)到理解科學(xué)和數(shù)學(xué)這一課程的核心標(biāo)準(zhǔn)。第四十二頁，