信息技术在教科书中的编排

徐章韬 梅全雄

[摘 要] 文章用文本分析法从广度、深度和连贯性等三个方面，比较了湘教版、人教版两种典范教科书中信息技术的编排方式。在广度上，两种版本的教科书在传统内容上涉及的信息技术基本一致，而在新增内容上差别明显；在深度上，湘教版教科书中的信息技术涉及更多的数学教学活动；在连贯性上，人教版教科书用到多种信息技术，湘教版教科书以超级画板为主要的信息技术贯穿课程的始终。有必要采取分层推进的方式推动信息技术与课程的整合；教科书编写者应把科学的视角与技术的视角有机融合，并以适切的形式整合在课程中；采取适当的深入学科的信息技术也是至关重要的。

[关键词] 教科书； 信息技术； 编排方式； 深度； 广度； 连贯性

[中图分类号] G434 [文献标志码] A

[作者简介] 徐章韬（1976—），男，湖北京山人。副教授，博士，国家数字化学习工程技术研究中心博士后，主要从事信息技术背景下的学科教学知识研究。E-mail：xuzhangtaoyuanyuan@126.com。

一、问题的提出

强调教育信息化在教学过程中的应用，进而实现教育质量的显著提升，是教育信息化的重大意义所在。[1]然而在基础教育领域，教育信息化能否显著提升学科教学的质量与学生的能力素质，迄今还存在很大的疑问，还没有找到有效的解决办法。由于教育信息化的核心与关键是“信息技术与课程整合”，[2]特别是信息技术与教科书的整合。教科书是课程标准的下位材料，旨在体现课程标准，是课程目标、课程内容的重要载体，是课程研究的核心内容之一，也是教师知识的重要来源之一。[3]因此，具体地研究教科书中信息技术的编排方式，从中探索出信息技术与学科课程整合的有效方式、途径，对教育信息化深入课堂教学，对提高教师信息化素养与能力，对教育信息化深入地实施、持续地发展均具有十分重要的意义。

二、研究方法

（一）研究对象

教科书的多元化给课程改革注入了新鲜活力。根据同一课程标准编写的、现行的、不同版本的高中学段的教科书共有6种。本研究根据典型取样法，选取同一课程标准下两种版本的数学教科书中的信息技术为研究对象。这里选取的教科书是人民教育出版社的高中A版数学教科书和湖南教育出版社的高中数学教科书。人民教育出版社具有60多年编写教科书的经验，编写的教科书具有示范性、权威性和使用范围广等特点。湖南教育出版社编写的初高中数学教科书是首度进入台湾的基础教育教科书，[4]并由九章出版社在台湾出版发行。这两种典范的高中数学教科书中信息技术的编排方式具有典型意义。

（二）分析方法

根据陈向明的说法，文本分析法属于实物分析方法的一种，实物分析是质的研究中一个非常有效的收集资料的方式，不仅可以为研究提供一些物质依据，而且可以揭示制作者和使用者的动机和意图。本研究主要采用文本分析（Text Analysis）法[5]对教科书中的信息技术进行分析。

（三）分析框架

黄甫全等认为课程的难度是课程的实质问题之一 ，[6]孔凡哲等从课程广度、课程深度和课程时间等三个维度解析了教科书中《四边形》的课程难度。[7]2008年美国数学顾问专家组总结报告指出，要建立连贯、聚焦核心概念和核心思想的循序渐进的数学课程。[8]可见，课程广度、课程深度、课程时间和课程连贯性都是表示课程属性的重要指标。教育中技术的本质是技术与教育的融合，技术的本质使得技术进入课程之中，并真正成为教育的一部分。信息技术与课程整合的成果最终沉淀在教科书编写者对课程计划、课程标准的解读之中，沉淀在教科书中，成为课程的有机组成部分。信息技术与课程整合的目标是营造信息化教学环境，实现新型教与学的方式，变革传统教学结构。[9]为了达成这一目标，信息技术应当作为一个基本元素贯穿课程的始终。鉴于课程广度、课程深度和课程时间是表示课程难度的三个重要指标，我们认为信息技术在教科书中的编排不仅要考察信息技术在教科书中渗透的广度、深度，还要考察信息技术在教科书中的连续使用。因此，本研究从广度、深度、连贯性等三个维度来考察信息技术在教科书中的编排方式。

广度是指信息技术在课程内容中所涉及的范围和领域的广泛程度，具体地是指教科书中哪些课程内容用到信息技术来呈现或处理。深度是指信息技术在营造信息化教学环境、实现新型教学方式、变革传统教学结构等方面所起作用的力度，具体地是指信息技术整合到课程中之后，要能真正成为课程的一部分，能满足教学活动的需要。以数学学科为例，信息技术要能满足数学作图、符号运算、公式编辑、测量、编程、演示等数学教学活动的需要，要能营造一个实验探索的环境。根据信息技术涉及的数学教学活动的多少，比较信息技术与课程整合的深度。连贯性是指统筹考虑课程内容中使用的信息技术的种类。为了使信息技术能深入学科，[10]对信息技术要有所选择。不加选择地，一时使用这种信息技术，一时使用那种信息技术，而不充分挖掘信息技术的潜在功能，势必会加重师生的经济负担和学习负担。

（四）数据采集

两种版本的教科书都是依据同一种课程标准编制的，但反映了不同编写者对课程标准的不同理解。从编排形式上看，人教A版主要以开设《信息技术的应用》这一栏目介绍信息技术在课程中的应用，间或在正文中穿插一些信息技术的应用，这主要体现在有关解析几何的内容中。湘教版以《多知道一点》、《阅读与思考》、《数学实验》、《上下而求索》等栏目渗透数学科学和信息技术的学习。两种版本的教科书中涉及的信息技术见表1、表2。

表1 人教A版中的信息技术

三、研究结果

（一） 在广度上，两种版本的教科书在传统内容上涉及的信息技术基本一致，而在新增内容上差别明显

把表1、表2中的数据按代数运算、解析几何、函数图像、概率统计、立体几何和算法编程等六类进行分类（人教版教科书中的“用Word2002绘制流程图”是Word作图工具的一个运用，在其他软件如超级画板里也容易实现，不属于上述六类中的任何一类，没有计入）。结果见图1。

图1 人教版和湘教版教科书中的信息技术广度统计对比

从图1中看到，在立体几何中，人教版教科书没有渗透信息技术，湘教版教科书中只有一个数学实验——正四棱锥的截面，低于信息技术出现的平均频次。可见立体几何不是信息技术与课程整合的重点。其可能原因在于缺少合适的信息技术工具。在算法编程上，湘教版教科书中有12处涉及算法或其思想，远高于信息技术出现的平均频次，丰富的算法编程素材有力地支撑了教科书编写者的口号“信息技术使数学更有力量”；人教版教科书中有4处，也高于信息技术出现的平均频次。在概率统计上，两种版本的教科书也显示出较大的差异。人教版教科书只在1处出现过信息技术，即是《统计案例》中出现的《μ，δ对正态分布的影响》，然而严格地说起来，此处属于函数图像的范畴；湘教版教科书在统计计算、做模拟随机实验等7处涉及信息技术。在代数运算、解析几何、函数作图上，两种版本的教科书中信息技术出现的频次差不多。

在课程广度上，上述结果可分成两类。（1）基本一致型。在代数运算、解析几何、函数图像和立体几何等传统内容上，两种版本的教科书涉及到的信息技术的广度基本一致。（2）差异明显型。在概率统计、算法编程等新增内容上，两种版本的教科书涉及到的信息技术的广度差异明显。

（二）在深度上，湘教版教科书中的信息技术涉及更多的数学教学活动

在作图活动上，人教版教科书中涉及的有：静态、动态图像演示，动态图形演示，函数图像拟合，追踪点的轨迹，用图解法求方程的近似解，共计5种；湘教版教科书中涉及的有：静态、动态图像演示，列函数表，函数图像的叠加，软件作图揭示圆锥曲线的光学性质，作立体几何体的截面，软件作图拟合曲线，作函数图像的切线，作统计回归直线，动态演示各种曲线，共计9种。

在测量活动上，人教版教科书中涉及的有：测量点的坐标，测量点到直线的距离，共计2种；湘教版教科书中涉及的有：测量表达式，测两点的距离，测量角度，共计3种。

在计算活动上，人教版教科书中涉及的有：求方程的近似解，解线性规划问题，估计无理数的大小，共计3种；湘教版教科书中涉及的有：集合的运算，求方程的近似解，作统计计算，计算组合数，计算圆周率，共计5种。

在算法编程活动上，人教版教科书中涉及的有：用二分法求方程近似解的程序框图，估算无理数值的程序框图，用牛顿法求方程近似解的程序框图，割圆术的算法，共计4种；湘教版教科书中涉及的有：用二分法求方程的近似解的程序实现，用程序实现电力线的图形，生成数列各项的算法，用程序实现乐音，进位制的算法和程序，用几何概率求圆周率近似值的程序实现，计算机自动推理功能、算法思想的应用及计算机应用等简介，共计7种。

在教学中有时还要演示各种现象，以便于揭示现象背后蕴含的数学道理。人教版教科书中没有提及信息技术支持下的演示活动。湘教版教科书上的演示活动有：图形着色模拟光的干涉，软件作图模拟光的反射，投豆、投针模拟随机实验，共计3种。

统计结果对比分析见图2。

从整体上看，两条折线近似于“平行”，且代表湘教版的折线位于上方，表明在课程深度上，湘教版教科书中的信息技术涉及了更多的数学教学活动。

图2 人教版和湘教版教科书中的信息技术深度统计对比

（三）在连贯性上，人教版教科书用到多种信息技术，湘教版教科书以超级画板为主要信息技术贯穿课程的始终

人教版教科书中涉及的信息技术有Excel、几何画板、计算器、图形计算器、温度传感器、数据采集器、Word2002，共计7种；湘教版教科书中涉及的信息技术有超级画板、计算器、Basic程序语言、Matlab，共计4种。湘教版教科书明显地以超级画板为主要信息技术贯穿课程的始终，间或提到其他信息技术。人教版教科书用得最多的信息技术是几何画板，但没有显著突出几何画板。

四、讨论与分析

信息技术进入课程、进入教科书是顺应时代发展的举措，学科教育需要信息技术的支持。然而信息技术要成为“教育中的技术”还有很长的路要走。课程标准的理念不是外在于信息技术的，而是与后者的整合。然而信息技术与学科课程如何整合，其方式、路径如何，不同的教科书编写者可能有不同的理解。

根据上述结果，可以看出有必要采取分层推进的方式推动信息技术与课程的整合。传统内容经过广大教育工作者的反复实践、反复锤炼，已经积累了相当丰富的教学实践经验，驾驭起来得心应手，就会自觉主动地寻求教学方式的变革。早些年前，曾有一线教师询问笔者，三角函数图像变换复杂，能否在计算机上实现。随着信息技术的发展，这个愿景已然实现了。在传统内容上，着力加强信息技术与课程的整合，可能会成为信息技术与课程整合的一个突破口。对于新增内容，一线教师还没有积累丰富的教学经验，他们的注意力大都集中在如何以传统方式呈现主题，很少考虑到教学方式的变革。对这部分内容，就要求教科书尽可能翔实地示范信息技术如何与课程整合，并提供相应的配套资源，而不是语焉不详，甚至回避。研究表明，当教师在教学中有意识地使用信息技术时，他们自身的数学教学知识也得到了发展。[11]当新增内容也成了教师眼中的传统内容后，就会有寻求教学方式变革的自觉。因为技术思考不同于科学思考，它们在问题空间及探索的方式和途径上都存在着一定的差异。科学探索过程常采用一种确证图式（Confirmatory Heuristic），而技术学习常选用一种有效的探索图式（Exploring Heuristics） 。[12]NCTM早在2003年就指出，在有趣味的问题背景中使用信息技术工具，能发展学生高层次的思维活动，如反思、推理、问题提出、问题解决和决策等。

技术能够提供一种不同于科学知识的理解和适应世界的方式。斯塔科指出，除了对学科的主要概念、普遍原理以及重大观念的理解，并能够合理地提出问题之外，还须学习该领域所需的技术和方法以及心智习惯。[13]湘教版教科书中的信息技术之所以在作图、测量、计算、算法编程、演示等五种数学教学活动上更深入，很大程度上是由于教科书的总编写者本身不仅是学科专家，还是信息技术的专家，既有科学方面的素养，也有技术方面的专长。这对教科书编写者本身的科学素养、技术素养提出了要求，教科书的编写者应该是科学、技术的“双料”专家，能够把科学的视角与技术的视角有机地融合，并以适切的形式整合在课程中。王鹏远曾指出人教版教科书中信息技术使用不当的一个案例。[14]湘教版教科书以“多知道一点”、“数学实验”、“阅读与思考”、“阅读材料”、“数学文化”等多种形式，分层次地整合了信息技术与学科课程。有的要求了解，有的要求教师演示，有的要求师生共同动手深入探究，这样就兼顾了不同条件学校的学生，避免了教科书过分“城市化”的倾向。这种立体化教材的处理方式和人教社编辑李海东的主张一致：利用信息技术展示问题发生、发展过程的演示模式，学生利用信息技术进行自主学习的探究模式和以学生使用计算机软件为主的研究性学习的模式。[15]按照这种主张，即便是湘教版教科书，也还有改进的空间。如，立体几何虽是传统内容，但与信息技术整合的力度并不大。《超级画板自由行》[16]提供了大量的演示型课件，这些素材可以审慎地进入教科书中。这再次说明教科书编写者既要有科学方面的素养，也要有技术方面的专长，要谙熟现有的软件功能，充分挖掘已有软件在教育方面的潜力。

当技术渗透在学习的过程中而且技术本身在学习过程中变得透明时，技术成为学生手中的工具，学习中浸润着技术，学生成为技术支持的自我引导的学习者，不再关注技术，而是关注知识，关注学习评价，关注在学习的过程中所创造的知识。那么，这个时候技术的应用才真正地整合于课程中了。也就是说技术与课程的整合并不是强调关注技术，而是强调关注内容和有效的教学实践。整合不是指使用技术的数量多寡，而是指如何使用和为什么使用技术。[17]对于数学教育软件，功能需求可归结为“写”、“画”、“测”、“算”、“编”、“演”、“推”、“变”，[18]这些功能是分别由不同的软件实现，还是由一个软件来实现好呢？使用多款软件，一是要频繁地在不同软件之间进行切换，二是要求教师多掌握几种软件的使用方法，这无疑会增加教师的负担，况且很多软件并不是为教育而开发的。以Excel为例，它是一个电子表格软件，不仅可以用来制作电子表格、完成许多复杂的数据运算、进行数据的分析和预测，而且还有强大的制作图表的功能。如使用Excel进行单位换算，这一功能实际上就像设置了一部“函数机器”，学生可以从其中体会到函数的意义，但很少有教科书将Excel的这一功能用于函数概念的教学。[19]学科教育中的信息技术与其他行业中的信息技术的本质区别，在于它帮助学生理解学科，而不一定在于它的功能有多么强大。我国自主研发的“Z+Z”智能教育平台——超级画有功能强大能满足教学需要的免费版本。这样一款优秀国产软件应当能进入教科书编写者的视野。另外，对软件也要持开放兼容的态度。如湘教版教科书虽然力求以超级画板为主要信息技术贯穿课程的始终，但却是用Basic语言模拟实现乐音的频率比。因此，无论多么优秀的软件也还有改进的空间，比如可以考虑在软件上增加一些音乐的功能等。又如用超级画板开发立体几何课件并不省力，就有必要推出立体几何智能教育平台，以推进信息技术与立体几何的整合。

五、建 议

当信息技术整合到课程中，一种面向过程的课程框架将取代传统的课程结构，较之开发无信息技术支撑的课程，其难度更大。根据上述的讨论与分析，提出如下建议。（1）分层次、多形式地推进信息技术与课程的整合。（2）教科书的编写者应具有科学、技术和教法等方面的专业素养，应能够把科学的视角与技术的视角有机融合，并以适切的形式整合在课程中。从教师教学知识的角度而言，信息技术与课程的整合需要教科书编写者具有内容（Content）、技术（Technology）和教法（Pedagogy）[20]等方面的丰富知识。这和本研究的结论具有一致性。（3）尽量不要使用过多过杂的信息技术，应尽量使用集成式的信息技术。这样的智能教育平台要能深入学科，功能齐全，能满足教学活动的需要，同时又不能让教师为技术所束缚，要让教师易学易用。