超媒體技術下發(fā)現(xiàn)式學習的探究——以初中數(shù)學《推導圓錐的表面積公式》為例

唐金娟

（湖南科技學院 信息技術與教育系，湖南 永州 425199）

一 超媒體技術的優(yōu)勢

超媒體是計算機多媒體和超文本相結合的產物。多媒體應用系統(tǒng)能夠將多種媒體信息匯集于一體進行面對對象式處理，將多種多媒體信息建立邏輯關系，使之成為一個整體處理信息的系統(tǒng)。這種技術采用網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫模式進行信息收集、管理，并且擴充了數(shù)據(jù)類型和存儲、模型等方面。綜合考慮，超媒體有以下幾個特點：

1.媒體融合性

超媒體可以由文字、影像、圖片、視頻、音頻五部分訊息進行融合，并映射在屏幕上。其信息展示方式的多樣性加深了信息的傳遞和理解深度。它和所謂多媒體不同，包含的訊息非常飽滿。例如，在視頻中融合書籍和其他媒體。并且從影像到文字可以從中隨意地反復選讀，比傳統(tǒng)的多媒體功能強大很多。

2.強大的互動性

提供多種優(yōu)越的交互手段。學生和老師可在網(wǎng)絡上通過同步的IP電話、聊天室、點對點視頻進行實時交流。學習者在學習中，可以根據(jù)自己的愛好和特點在超媒體課件中獲取必要的學習信息。

3.非線性網(wǎng)狀結構

超媒體的“非線性”是指組織信息方面采用一種模擬人類思維記憶結構的非線性網(wǎng)狀結構，這種非線性沒有固定的模式，對于學習者提取信息也沒有固定的要求。學習者可以隨意選擇需要的內容。這種信息采集的方式與人類的工作思維和方式相一致。非線性網(wǎng)狀結構能揭示和解析信息的復雜性，減少學習的負荷，讓學習者更容易接受。

4.無限的擴容性

擴容性指根據(jù)學習者的要求，可以簡單地在超媒體上任意補充信息，改變信息的構成要素。因為這種特殊的性質，超媒體的內容是無限的，教學者可以根據(jù)自己的要求不斷改變教學內容，不斷更新教學內容。

二 超媒體應用教學的理論基礎

建構主義是超媒體技術應用于教學的理論基礎。20世紀50年代以來，教育理論發(fā)生了一系列較大的轉變，從行為主義學習理論轉變?yōu)檎J知主義學習理論，再由認知主義學習理論發(fā)展為建構主義學習理論。建構主義論者認為：學習是一種由學習者自覺本能的進行學習知識結構的建構活動。所以，教學活動應該為“學生的需要”設計，而不是為“教師的教學”而設計，教學過程中應該發(fā)揮學生主動學習的興趣，在學生學習的過程中，教師充當指導者的角色而不是參與者。超媒體教學為建構主義理論應用提供了實現(xiàn)的平臺，為建構主義學習理論開拓了發(fā)揮的空間，創(chuàng)建了適合建構主義學習者需要的學習環(huán)境。主要表現(xiàn)為以下幾方面：

1.有利于發(fā)揮學生自主能力

超媒體可以依據(jù)人類大腦的思維聯(lián)想模式，將聲、像、圖、文不同媒體信息整合，將教授、展示、考核等不同教學內容整合，將預備知識、已有知識與擴展知識相結合，形成一個豐富多彩、內容飽滿的知識庫，學習者能自由地瀏覽并及時地獲得多端性信息的能力。學習者按照自主的學習目的去創(chuàng)建自己的信息網(wǎng)絡，學習者必須自己選擇學習的內容、方式和速度。

2.有利于情景化教學

超媒體技術能夠讓學習者采用多種方式去尋找學習知識的主題，從而激勵學習者從不同角度不同深度對問題進行觀察，將枯燥的學習與現(xiàn)實豐富多彩的生活情景相結合，創(chuàng)造出多種趨于現(xiàn)實的學習情景。在多種學習情景中，進行知識的交互、溝通、理解，激發(fā)學習者的思維，從而形成完整的學習體系。

3.有利于協(xié)作教學

超媒體的交互性讓教學可以通過網(wǎng)絡平臺能夠消除時間和地區(qū)的束縛，學習者能夠自由的選擇學習模式、學習內容、學習時間、學習地點、學習要求，實現(xiàn)學習資源共同享有，極大的開闊了學習者的信息來源，資源共享還能夠促進學習交流，使得學習交流更加廣泛，更加具有國際視野，避免學科封閉。目前，在網(wǎng)絡教學中，采用了互助學習、課題組討論、互換角色等教學方式使師生之間、學習者之間實現(xiàn)情感互動交流。這種相互幫助、相互尊敬的情感互動交流對提高學習者的認知有很大幫助。

三 發(fā)現(xiàn)式學習的方法

布魯納指出，“用自己的頭腦親自獲得知識的一切形式”，都可以稱為發(fā)現(xiàn)學習。但學校中的發(fā)現(xiàn)學習不局限于對未知世界的發(fā)現(xiàn)，更重要的是引導學生憑借自己的力量，對人類文化知識的“再發(fā)現(xiàn)”。其實質就是把“現(xiàn)象重新組織或轉換，使人能超越現(xiàn)象進行再組合，從而獲得新的領悟，包括尋找正確結構和意義?！笨傊?，在布魯納看來，發(fā)現(xiàn)學習就是在學校條件下，引導學生從所見的事物的表面現(xiàn)象，去探索具有規(guī)律性的潛在結構的一種學習途徑。

布魯納進一步研究并提出了促進發(fā)現(xiàn)學習的方法：

1.鼓勵學生積極思考和探索。學生是發(fā)現(xiàn)學習的主體，因此，應鼓勵學生相信并依靠“自己的頭腦”去思考、發(fā)現(xiàn)和解決問題。

2.激發(fā)學生學習的內在動機。內在動機，特別是能力，是學生學習的推動力，應啟發(fā)學生把學習與日后的生活聯(lián)系起來，以發(fā)現(xiàn)為獎勵，自主地學習，逐步培養(yǎng)和形成學習的行為和習慣。

3.注意新舊知識的相容性。采用靈活多樣的教學方法，創(chuàng)造良好的學習情景，促使學生發(fā)現(xiàn)新舊知識之間的內在聯(lián)系，并把新知識納入自己已有的知識結構，成為自己的知識。

4.培養(yǎng)學生運用假設、對照、操作的發(fā)現(xiàn)技能。培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)的技能，不僅有助于學生對所學的知識進行有效的組織，還有助于其運用所學的知識解決問題，有利于提高學生的思維能力，實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)學習。

四 在超媒體環(huán)境下學習“圓錐的表面積公式”

在初中數(shù)學課中，我們學習“圓柱、圓錐和球”這一單元時，可以發(fā)現(xiàn)，課本上只有圓錐的體積公式，而沒有講圓錐的表面積公式，可是一些課外練習冊中有時會出現(xiàn)要求學生計算圓錐表面積的練習題。因此，有必要向學生介紹一下求解圓錐的表面積的方法。

而作為教師，需要引導學生去發(fā)現(xiàn)學習的話，根據(jù)布魯納的發(fā)現(xiàn)學習的方法：（1）鼓勵學生積極思考和探索。（2）激發(fā)學生學習的內在動機。（3）注意新舊知識的相容性。（4）培養(yǎng)學生運用假設、對照、操作的發(fā)現(xiàn)技能。

參考上面的發(fā)現(xiàn)學習步驟，教師如何引導學生去發(fā)現(xiàn)“圓錐的表面積公式”呢？

首先，要鼓勵學生利用所學的知識，去探索圓錐的表面積公式，在這個例子中，數(shù)學老師要對學生前面的知識體系有個清晰的掌握——扇形面積的計算公式，圓的面積的計算公式等等。

其次，激發(fā)學生學習的內在動機：“我們推算圓錐的表面積公式的方法是非常簡單的”。

第三，注意新舊知識的相容性。通過推導圓柱的表面積公式的方法，即“底面+側面展開圖”的方法。同樣的，來求解出圓錐的表面積公式。

第四，培養(yǎng)學生運用假設、對照、操作的發(fā)現(xiàn)技能。就是在推導過程中，注意我們可以運用多種發(fā)散的思維方式。我們可以看看可能涉及到的發(fā)現(xiàn)學習的思維過程——“扇形的半徑是不是就是圓錐的側邊長？”、“扇形的面積中需要知道扇形的半徑R和圓心角的度數(shù)n”、“ 有沒有辦法可以不用測量圓心角度數(shù)就能計算扇形的面積呢？”、“是不是可以利用弧長啊，扇形的弧長比圓形的周長也可以求出扇形占圓形的比例？”。

那么，如何利用超媒體系統(tǒng)的有利環(huán)境，來發(fā)現(xiàn)“圓錐的表面積公式”呢？要具備自適應導航的“面積推導方法”。眾所周知，超媒體系統(tǒng)中學習資源豐富、信息量巨大，且內部信息之間的關系復雜。 因此，當學習者開始學習時，較容易迷失方向，不知道自己處在信息網(wǎng)絡中的什么位置，故需系統(tǒng)提供有效的引導措施，即導航。自適應導航主要是解決了用戶在超媒體航行過程中的方向性問題，而本系統(tǒng)要根據(jù)學習者的知識狀態(tài)，引導其瀏覽與圓錐表面積推導相關的頁面內容，避開無關的干擾信息或是在當前尚未具備條件去理解的新知識，提供給學生一條最為合適的學習路徑，引導學習者在超媒體空間中開展個性化的學習活動。因而超媒體系統(tǒng)要具備以下四個功能：

1.無關知識的過濾

由于知識庫中存在大量的、豐富的學習資源，而知識點間的鏈接也是基于領域的，所以學習者在知識庫中瀏覽信息時，需要通過導航將與當前學習關聯(lián)度較弱的知識過濾掉，只呈現(xiàn)給學習者需要進一步學習或是當前尚未掌握的知識內容，以免造成認知負載過重的現(xiàn)象。

2.知識節(jié)點定位

由于學習者在知識庫中可任意瀏覽， 所以經歷過多的知識節(jié)點后，學習者可能會產生知識節(jié)點的迷航，即不知道當前知識節(jié)點在知識網(wǎng)絡中的具體位置， 而且也不知道如何才能到達自己的目標節(jié)點。 這時導航以直觀方式給學習者指明當前節(jié)點所在知識庫中的位置。而圓錐的表面積公式所要關注的知識點應該是“圓柱的表面積公式”、“圓的面積”、“弧長”、“圓心角”、“半徑”等等知識點。

3.學習內容推薦

系統(tǒng)能夠根據(jù)學習者的學習歷史記錄和學習評價，判斷出該學習者當前最需要學習的內容， 并提供最佳的學習路徑的建議。學習路徑是提供給學生可以參考的思路，順藤摸瓜來找出結論。

4.咨詢服務

一旦學習者在當前節(jié)點位置上遇到疑難問題， 超媒體知識庫中節(jié)點、 鏈和錨的結構設計能夠對學習者的問題進行診斷，也就是類似與課堂上的教師一樣，及時給予針對性的指導和啟發(fā)性的建議。

五 結束語

隨著信息技術的不斷發(fā)展，超媒體技術的優(yōu)勢也日益凸顯。我們利用超媒體技術進行發(fā)現(xiàn)學習，既可以解決現(xiàn)實生活中學習資源不足的問題，又可以借助多媒體網(wǎng)絡的優(yōu)勢，讓學生發(fā)掘自己的學習潛能，將新舊知識更好聯(lián)系起來，步步為營，事半功倍的學習。在超媒體環(huán)境下，通過圖、文、聲并茂的學習內容，升級學習策略，更好的建構自己的知識，完成高層次的發(fā)現(xiàn)學習。

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