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附件一：溧水区2015年度教育科学规划“个人课题”申报表姓名路清所在学校江苏省溧水高级中学申报级别市区课题名称高中数学数字化实验教学策略的研究课题类别数学课题关键词及整体界定数字化实验：基于计算机平台的使用，以真实的实验为基础完成的实验，包括仿真实验、借助传感器的实验以及多媒体展现的实验。教学策略：实施教学过程的教学思想、方法模式、技术手段这三方面动因的简单集成，是教学思维对其三方面动因的进行思维策略加工而形成的方法模式，是为实现某一教学目标而制定的、付诸于教学过程实施的整体方案，包括合理组织教学过程，选择具体的教学方法和材料，制定教师与学生所遵守的教学行为程序。高中数学数字化实验教学策略的研究：本研究尝试创建基于数字化校园网的高中数学数字化实验教学网络平台，通过数字化实验教学网络平台，把各种教学资源整合起来，把教师、学生、教学资源联系起来。在此基础上本研究提出了高中数学数字化实验的教学策略：教学资源整合与开发策略，教学媒体多元化策略，自主合作与发现探究相结合策略，课堂教学与课外活动相结合策略。可以通过开展丰富多样的数字化实验教学活动，满足学生对数字化实验的兴趣和需求；可以通过开展虚拟仿真实验活动，给学生提供更多的实验机会；可以通过组织教师学习、培训，转变教师的观念，提高教师的数字化实验教育教学能力和水平，促使教师积极主动的开展数字化实验教学活动。课题研究的背景及意义课题研究的背景：1．学生对数字化实验有兴趣、有需求，学生自己动手做实验的机会太少；2．教师开展数字化实验教学活动的积极性、主动性不高，数字化实验教育教学能力不强，数字化实验教学活动比较单一；3．学校之间数字化实验教学资源配置不均衡，存在数字化实验教学资源比较分散、利用不充分的现象。4．市、区政府每年都投入大量资金用于教育，我校的教育教学设施也都在逐步改善，我校投入了大量资金建设多媒体教室、数字化探究实验室、数字化校园等现代化教育教学设施，开展数字化实验教学的条件初步具备。课题研究的意义：1.提出了高中数学数字化实验的教学策略：教学资源整合与开发策略，教学媒体多元化策略，自主合作与发现探究相结合策略，课堂教学与课外活动相结合策略。2.通过开展丰富多样的数字化实验教学活动，满足学生对数字化实验的兴趣和需求；通过开展虚拟仿真实验活动，给学生提供更多的实验机会；数字化实验教学活动可以培养学生科学素养、创新精神和实践能力，提高学生的综合素质，促进学生的全面发展。3.通过组织教师学习、培训，转变教师的观念，提高教师的数字化实验教育教学能力和水平，促使教师积极主动的开展数字化实验教学活动。4.创建基于数字化校园网的数字化实验教学网络平台，对现有资源进行整合，实现一加一大于二的效果。学校之间还可以加强交流与合作，实现优势互补、资源共享。课题研究的相关文献综述1．对数字化实验的认识数字化实验在我国中学教学中的应用还处于初级阶段，所以现有文献中，对数字化实验的认识方面的论文所占比重较大。这类文献对什么是数字化实验，数字化实验的特点和优势，数字化实验存在的问题与不足等方面的问题进行了研究和讨论。关于什么是数字化实验，主要有两种观点。一种观点认为：数字化实验是指以真实实验为基础，通过各种传感器替代部分传统的仪表，将实验数据采集之后交由计算机分析处理，能够更加清晰、明确地展示实验现象，揭示实验规律的实验手段。另一种观点认为：数字化实验是基于计算机平台的使用，以真实的实验为基础完成的实验，包括仿真实验、借助传感器的实验以及多媒体展现的实验。前一种观点是将使用传感器等现代化仪器设备进行的定量实验称为数字化实验，包括的范围较窄，可以称之为狭义的数字化实验。后一种观点将所有使用数字化技术的实验，都称为数字化实验，包括的范围较广，可以称之为广义的数字化实验。本研究所说的数字化实验，是指广义的数字化实验。人们常说的手持技术实验，又称掌上技术实验，是数字化实验的一种，属于借助传感器的实验，只是数据采集器和各类传感器都很小，使用的计算机也是微型的，便于携带。DIS实验是数字化实验的一种，也属于借助传感器的实验，DIS是数字化信息系统的英文DigitalInformationSystem的缩写。对于数字化实验的特点与优势，大家的认识比较一致。顾连忠认为，与传统实验相比，数字化实验采集数据量大，占用时间少，实验不受时空的限制，利用传感器技术可以做传统实验手段做不好和做不出的实验。蔡海斌认为，数字化实验具有强大的数据采集能力，灵活的处理数据能力，方便的分析和交流能力，利用探究实验设备测出来的数据和证据以数字、图表为主，更客观、更真实的展现实验过程和收集到的证据。李成刚认为，数字化实验的实验结果更精确，数据采集迅速，数据拟合准确方便。对于数字化实验存在的问题与不足，也有文献进行了讨论。邵玲琍认为，DIS的成本比较高，应用范围有限，即使在数值测量技术方面，有些实验使用DIS的必要性、科学性、合理性都大有问题。本人认为，数字化实验是个新生事物，存在问题与不足也是难免的，我们要认识到数字化实验存在的问题与不足，扬长避短，充分利用数字化实验的特点与优势，不能为使用而使用数字化实验，同时，也要逐步改进、完善数字化实验。2．数字化实验开发研究在现有的文献中，有关数字化实验开发的文献占的比重也比较大。由于教材中现成的数字化实验案例非常有限，为了满足数字化实验教学需求，大家开发了不少数字化实验案例，并提出了一些开发思路和方法。大家从不同角度进行数字化实验开发，使数字化实验案例不断丰富。李遵白通过中国西部20年LOGO中学数学实验的研究成果,说明将LOGO编程融入数学教学,可以使学生把计算机作为纸笔一样高效的数学学习工具,并对激发学生学习兴趣、培养创新思维和实践能力等有显著的效果。徐朝军认为在数字化实验室(e-Lab)是在传统实验室基础上，利用先进的计算机技术、网络通信技术、多媒体技术等相关数字化信息加工处理、传播技术，将现实实验室中的各种实验资源数字化，并通过数字化手段进行实验教学的综合性的开课题研究的相关文献综述放型的实验教学环境，其意义在于使得传统实验室在时间和空间上得到了延伸，充分利用了实验教学资源。数字化实验室在其特点上表现为创新性、开放性、人性化和过程化，因而在实验教学中学习者的主体地位得到了进一步提升，学习者可利用的学习资源得到了延伸，e-Lab同时还为学习者提供了协作学习空间，在一定程度上节约了学习者实验学习时间。同样，在数字化实验教学环境下，实验教师的角色在逐步向多元化发展，教师工作的重心也从“药剂师”向“主治医师”转变。e-Lab从一定程度上还解决了实验教学硬件资源和教师人力资源不足的问题，节约了学校实验教学的开资。3．数字化实验应用研究近年来，关于数字化实验应用研究的文献逐渐增多。数字化实验应用研究，主要包括数字化实验教学的可行性研究、数字化实验教学的作用、数字化实验教学设计、课程开设、数字化实验教学总结等。可行性研究。乐建吉经过理论论证和教学实验，得出的研究结论是：从教学功能上看，数字化实验引入初中科学教学是有效的；从教学层面看，数字化实验引入初中科学教学是切实可行的。数字化实验教学的作用。唐文伟认为，DIS实验教学的作用体现在以下几个方面：可以创设新的学习环境，能够形成新的探究工具，可以提高实验教学效率，能够实现对传统实验的优化改进。田国生认为，运用数字化实验教学将有利于新课程改革向纵深发展。教学设计。马秀芬、赵秀清的教学设计，将整个教学过程分为九个步骤：导入新课；导入新设备，明确实验原理；介绍数字化实验设备及实验材料；操作数字化实验设备进行实验；分析两条“压强——时间曲线”，得出实验结论；传统实验与数字化实验比较；思考避免实验误差的方法；培养学生发散思维；练习中巩固。该教学设计有多媒体展示实验，有借助压强传感器进行的定量实验，有实验曲线分析，并通过实验案例对传统实验和数字化实验进行比较，有利于学生对数字化实验的认识和了解。整个设计新颖独特，值得借鉴。课程开设。张玉娟尝试将数字化实验应用于数学选修课程的教学中，她将选修课开设过程分为两个阶段：第一阶段采取指导—探究模式，第二阶段采取合作—探究模式。在阶段实施后进行分析与总结，得出如下结论：数字化实验为科学探究提供了技术支撑；数字化实验有利于学生科学素养的提高。教学总结。张玲将数学化实验教学的应用分为三个层次：等同于已有的传统实验教学功能；数字化实验特有的教学功能的应用；利用数字化实验设计好课堂教学，充分发挥学生的主观能动性。课题研究的相关文献综述4．数字化实验教学理论探索现有文献中，从理论方面对数字化实验教学进行探索的论文相对较少。钱扬义、邓峰讨论了数字化实验教学与学生探究能力培养的关系，认为数字化探究实验能够培养学生发现与提出问题的能力、猜想与假设的能力、实验设计能力、观察与实验能力、收集证据与数据处理能力、解释与形成结论能力、评价与元认知能力、表达与交流能力，提出可以通过将数字化探究实验引入课堂、将数字化实验技术与研究性学习相结合、利用数字化实验手段研究课题参加各类科技竞赛等途径培养学生的探究能力。专家提出基于手持技术的两种高中数学教学模式——实验探究模式和课题探究模式。其中实验探究模式又称为“6S”模式，主要包括激趣、引导、猜想、演示、探索、总结等六个阶段，该模式主要以探究的形式促进学生对知识的学习与吸收，旨在借助手持技术作为课堂的定量型实验的辅助工具，帮助学生结合实验数据与图像理解有关概念或原理，提高学生分析与加工信息的能力、问题解决能力与科学探究能力；课题探究模式，又称“10C”模式，主要由设计、描述、合作、讨论、实施、解释、推断、对比、巩固、评议等10个环节，“提出—建构”、“检验—冲突”、“同化—顺应”三大阶段组成。该模式主要适用于课余的探究学习，主张学生在进行课题探究时有效运用概念图制定实验计划；理清问题解决的思路；建构对概念或原理的新的理解与认识，从而提高自己的问题解决能力与元认知水平。这两种教学模式是对数字化实验教学模式的有益探索，可以尝试在教学中运用。综上所述，现有文献对数字化实验已经有了比较全面、深刻的认识，数字化实验开发研究取得了比较丰富成果，数字化实验应用研究有了比较大的进展，数字化实验教学理论探索也开始启动。通过对现有文献的整理、分析，发现现有文献大多只是从某一个角度或某一个方面对数字化实验教学进行研究，把数字化实验教学作为一个整体，进行系统研究的文献比较少。本研究将紧密结合教育教学实际，把高中数学数字化实验教学作为一个整体，进行全面、系统的研究。本研究将在学习掌握数字化实验教学有关知识和理论，了解数字化实验教学现状的基础上，用理论去指导教学实践，用教学实践去丰富理论，通过数字化实验教学活动和理论探索，研究高中数学数字化实验教学。课题研究的目标和内容研究的目标：1.了解高中数学数字化实验教学现状，探索数字化实验教学有效策略，总结数字化实验教学规律；2．通过数字化实验教学实践活动，培养学生的科学素养、创新精神和实践能力，促进学生的全面发展，提高教育技术手段的现代化水平和教育信息化程度。研究的内容：1.研究创新与学习的关系，转变人们的观念；2.通过理论研究和教学实践活动，探索数字化实验教学有效策略，探索高中数学数字化实验教学规律。3.研究能广泛适用于高中数学教学的学生数字化实验案例。4.研究比较学生数字化实验与传统学生实验的教学效果。5.研究学生数字化实验对高中数学教学的实践价值。6.研究学生数字化实验对于提高学生能力的意义。课题研究过程及方法研究过程：1．准备阶段（2015.03—2015.05）：对目前的高中数学数字化实验教学现状调查进行调查，考察论证课题的理论价值和实验价值，建立课题研究的设想并撰写课题研究方案和实施计划。2．实施阶段（2015.05—2016.11）：理论学习、目标研究、分析汇总、实验研究。3．总结整理阶段（2016.12—2017.03）：收集和整理所有课题资料，分析和研究实验情况，总结和提炼研究成果，撰写相关论文和研究报告，接受验收鉴定。研究方法：本研究主要采用文献研究法、调查法和实验