小學奧數(shù)自主型學習系統(tǒng)的設計與開發(fā)

摘要：從建構主義學習理論出發(fā)，結合小學生的特點，以小學生奧數(shù)學習內(nèi)容為背景，介紹了利用計算機多媒體技術，為小學生提供自主協(xié)作型的學習環(huán)境。所開發(fā)的小學奧數(shù)自主型學習系統(tǒng)，使學習者的學習變得輕松愉快，學習的效果與氛圍得到了改善。

關鍵詞：自主型；建構主義；多媒體技術；學習系統(tǒng)

0 引言

當今社會，教育越來越重視培養(yǎng)學生的自主學習意識，從多角度訓練思維的發(fā)散性與靈活性。隨著計算機多媒體技術的飛速發(fā)展和普及，在教學中多媒體學習系統(tǒng)應用越來越廣泛。怎樣來提高學生的學習興趣和學習效果，這非常值得人們進行探究。小學奧數(shù)多媒體自主型學習系統(tǒng)的開發(fā)，是進一步在小學教育中進行探索的實踐。其指導思想是基于建構主義學習理論，利用計算機多媒體技術，提供小學生課外自主學習的學習環(huán)境。

1 開發(fā)小學奧數(shù)自主型學習系統(tǒng)的背景

奧數(shù)，全稱叫“奧利匹克數(shù)學”，它以傳統(tǒng)的課堂教學為基礎，以開放、創(chuàng)新的思維模式，集中體現(xiàn)了素質(zhì)教育思想。奧數(shù)的學習可以訓練學生良好的思維能力，給予學生發(fā)揮創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力的空間，因此奧數(shù)學習越來越普及。不過目前傳統(tǒng)的教學模式依然占主導地位，灌輸式的學習，以及題海戰(zhàn)術，造成枯燥乏味的學習環(huán)境，使得學習者學習興趣低下，學習效率不高。如何給學習者創(chuàng)設良好的學習環(huán)境，激發(fā)學習者的學習興趣，提高奧數(shù)學習的效率，已經(jīng)成為當前急需解決的問題。隨著計算機多媒體技術的飛速發(fā)展，為解決上述問題提供了有力的技術支持和可能性。

2 學習對象分析與系統(tǒng)設計的理論基礎

基于上述問題的考慮，筆者進行了嘗試，開發(fā)了“小學奧數(shù)自主型學習系統(tǒng)”。小學奧數(shù)自主型學習系統(tǒng)充分考慮了學習者的特征，它是以建構主義學習理論為基礎構建的一個自主學習環(huán)境。

2.1 學習者特征分析

鑒于學習對象是小學生，各年齡階段的小學生所表現(xiàn)出的年齡特征和心理特征都不一樣，可總結概括為以下三方面：

(1)小學低年級學生活潑好動，自我控制能力弱，容易開小差，容易產(chǎn)生不自覺的模仿行為，做事缺乏耐心和毅力，思維具有明顯的形象性，缺乏抽象性。

(2)小學中年級學生隨著年齡的增長和不斷學習，其自我控制能力，紀律性都有所增強，同時思維具有一定的抽象性、邏輯性。

(3)小學高年級學生雖然形象思維占主要成分，但是他們抽象邏輯思維進一步的發(fā)展，同時自覺性、自制力提高，能熟練掌握一些學習方法、技能和技巧。

2.2 建構主義學習理論

建構主義(constructivism)，最早是由認知發(fā)展領域最有影響力的瑞士心理學家皮亞杰(Piaget)于20世紀60年代提出。建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助他人(包括教師和學習伙伴、網(wǎng)絡)的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得。由于學習是在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人的幫助即通過人際間的協(xié)作活動而實現(xiàn)的意義建構過程，因此建構主義學習理論認為“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構”是學習環(huán)境中的四大要素或四大屬性。

建構主義學習理論強調(diào)“以學生為中心”的教育理念，認為學生是認知、信息加工的主體，是知識意義的主動建構者；教師只是對學生的意義建構起幫助和促進作用，不要求教師直接向?qū)W生傳授和灌輸知識；媒體也不是幫助教師傳授知識的手段、方法，而是用來創(chuàng)設情境，進行協(xié)作學習和會話交流，即作為學生主動學習、協(xié)

作式探索的認知工具。在建構主義學習環(huán)境下，教師和學生的地位、作用和傳統(tǒng)教學相比已發(fā)生很大的變化。

3 學習系統(tǒng)的設計與功能模塊介紹

3.1 系統(tǒng)總體設計

鑒于以上理論基礎，小學奧數(shù)自主型學習系統(tǒng)始終圍繞以學生為中心的教育理念進行設計與開發(fā)。本系統(tǒng)由學前自測、奧數(shù)課堂、奧數(shù)小故事、奧數(shù)趣題、奧數(shù)小游戲、奧數(shù)交流區(qū)六大模塊組成，具體結構如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)界面

本系統(tǒng)注重系統(tǒng)界面的設計，根據(jù)學習者的特征，充分利用建構主義學習理論中的情境教學，精心設計以卡通為主的界面，使學習者在輕松愉快的情境中接受知識，培養(yǎng)學習興趣，激發(fā)學習者的學習積極性、主動性。界面設計注重學習環(huán)境的創(chuàng)設，利用豐富的色彩，構建適合不同學習程度學生學習的自主學習情境。強調(diào)以學生為中心，自主控制、自主學習，充分發(fā)揮學習環(huán)境在學習過程中起到的作用。系統(tǒng)首頁界面如圖2所示：

3.3 系統(tǒng)功能模塊介紹

3.3.1 學前自測模塊

該模塊提供了學習者對自己的學習基礎情況進行自測的功能。為了讓學習者了解自己當前的學習程度，為“奧數(shù)課堂”中進行分層教學提供依據(jù)，自測模塊對各層次學習者都適用。學習者在學習之前可以先進入此模塊進行學前自測，系統(tǒng)會自動生成一套測試題目，學習者在規(guī)定的時間內(nèi)完成測試。測試結束后，系統(tǒng)會根據(jù)測試結果返回相應的反饋信息，并給出接下來學習的意見和建議。學習者可以根據(jù)這些反饋信息調(diào)整自己的學習計劃，選擇適合自己的難度模塊進行學習。

3.3.2 奧數(shù)課堂模塊

該模塊是提供學習者進行自主學習奧數(shù)的主要平臺。根據(jù)分層教學的理念，它將難度細分為基礎難度，中等難度和高等難度三部分。各部分都包括運算問題、數(shù)論問題、圖形問題、組合計數(shù)、應用問題和邏輯推理六大板塊。

各個具體知識板塊中設計了知識要點、例題解析、競賽經(jīng)典以及實題演練模塊?！爸R要點”主要羅列了該知識板塊中需要學習、掌握的學習要點，使學習者明確學習目標；“例題解析”主要利用案例教學的方式呈現(xiàn)學習內(nèi)容，同時配有“這樣思考”模塊詳細講解該題以及此種類型的題目如何求解，并且為了幫助學習者能夠更好的理解，部分難理解的題目還將解題過程制作成演示動畫，學習者可以自主控制，充分體現(xiàn)以學生為中心的思想?！案傎惤?jīng)典”主要收集以往奧數(shù)競賽的真題，此部分不進行詳細講解，不過設計了提示部分，學習者可以自主查看提示，以及校對答案。“實題演練”主要是用于學習者課后鞏固。為了方便學習者記錄學習過程中出現(xiàn)的問題，本系統(tǒng)還設計了課堂筆記部分，供學習者隨時記錄靈感、問題等。

3.3.3 奧數(shù)小故事模塊

該模塊給學習者介紹一些經(jīng)典的數(shù)學家和數(shù)學題的故事。它的目的在于增長學習者課外的數(shù)學知識。以故事的形式創(chuàng)設輕松的學習環(huán)境，開闊學習者的視野和知識面。

3.3.4 奧數(shù)趣題模塊

該模塊中提供了大量有關奧數(shù)的趣味性題目。它與奧數(shù)課堂中內(nèi)容最大的區(qū)別在于，它更多的要求學習者開動腦筋以及動手嘗試去解答問題。其中設有趣題的目錄，學習者可以根據(jù)自己的興趣進行選擇性學習。在輕松的學習環(huán)境中，不僅可鍛煉學習者的思維能力，還可拓展其課外知識。

3.3.5 奧數(shù)小游戲模塊

該模塊提供了一些與奧數(shù)有關的小游戲。它主要圍繞寓教于樂的教學思想設計，給學習者在緊張的學習氛圍中娛樂一下，在娛樂中鞏固知識。具體分為智慧迷宮和娛樂游戲兩塊內(nèi)容。該模塊在游戲中加入奧數(shù)元素，并添加了一些益智小游戲，使學習者在娛樂中，潛移默化地訓練思維能力，培養(yǎng)了學習興趣。

3.3.6 學習交流模塊

該模塊提供了學習者協(xié)作學習的環(huán)境，學習者可以在此進行學習交流，問題討論。該模塊主要利用了flash的頁面提交、顯示留言以及asp+access數(shù)據(jù)庫獲取、處理以及存儲數(shù)據(jù)等功能。

4 系統(tǒng)特點

該學習系統(tǒng)是在建構主義學習理論的支撐下，融入分層教學、寓教于樂等教學理念進行設計與開發(fā)的。整個系統(tǒng)合理運用了教育性、科學性、技術性、藝術性、啟發(fā)性等原則，突出了學習者在整個學習過程中的主體地位。系統(tǒng)通過生動形象的學習情境的創(chuàng)設，培養(yǎng)學習者的學習興趣，促進學習者積極思考、發(fā)散思維，提高學習效率。

學習者可以利用本系統(tǒng)進行學前自測，了解自己的水平，可以自主選擇學習內(nèi)容，自主控制學習進度。利用本系統(tǒng)可充分調(diào)動學習者的主動性和積極性，從而實現(xiàn)學習的獨立性和自主性。學習者利用系統(tǒng)的奧數(shù)交流模塊功能可進行非實時的協(xié)作學習，提出并解決自己在學習過程中的疑問，分享自己學習過程中的體會。

5 結束語

計算機多媒體技術在小學奧數(shù)教學中的應用，打破了傳統(tǒng)課堂教學的限制，最大限度地利用情境化教學來展現(xiàn)課堂教學的內(nèi)容，可有效地激發(fā)學習者的學習興趣，給學生以充分的自主操作、自主學習的空間，真正實現(xiàn)了教學過程中“以學生為中心”的理念，達到了注重學習者思維能力的培養(yǎng)，提高學習者的學習效果和學習能力的目標。