基于ＣＡＩ的高職院校高等數(shù)學(xué)教學(xué)研究

楊軍星

摘要：如何在高等職業(yè)教育中，更好地培養(yǎng)較寬泛的專業(yè)理論知識和較強(qiáng)的實際操作能力，能夠運(yùn)用高新技術(shù)解決技術(shù)問題的高層次應(yīng)用型人才，是我們需要面對的問題。以高職教育中的高等數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，在CAI的理論基礎(chǔ)上，深入分析了高職院校CAI高數(shù)教學(xué)的利弊，并進(jìn)一步提出了完善高職院校CAI高數(shù)教學(xué)的主要對策。

關(guān)鍵詞：CAI；高職院校；高數(shù)教學(xué)

中圖分類號：G717文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1673-291X(2009)12-0221-02

一、CAI理論基礎(chǔ)

CAI(compufing Aided Instruction)即是在計算機(jī)輔助下進(jìn)行的教學(xué)活動，是以對話方式與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容，安排教學(xué)過程，進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。

1959年，美國IBM公司成功研制的第一個計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)，宣告人類開始進(jìn)入計算機(jī)教育應(yīng)用時代。就學(xué)習(xí)理論而言，有過三次大的演變。

第一階段從20世紀(jì)60年代初至70年代，CAI主要以行為主義學(xué)習(xí)理論作為理論基礎(chǔ)，這是計算機(jī)輔助教學(xué)的初級階段。行為主義學(xué)習(xí)理論又稱刺激一反應(yīng)理論。它包括兩個基本觀點：一是學(xué)習(xí)過程是嘗試與錯誤的過程；二是學(xué)習(xí)過程是刺激一反應(yīng)一強(qiáng)化的過程。多年來，該理念一直成為CAI課件開發(fā)的主要模式，并沿用至今。

第二階段以20世紀(jì)70年代末至80年代末，是計算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展階段。這個階段以認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論為理論基礎(chǔ)，認(rèn)為人類的學(xué)習(xí)不單是外部刺激產(chǎn)生的結(jié)果，也與人腦的作用有關(guān)。在CAI課件設(shè)計中，人們開始注意學(xué)習(xí)者的內(nèi)部心理過程，開始研究并強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的心理特征與認(rèn)知規(guī)律。

第三階段以從20世紀(jì)90年代初至今的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和教學(xué)理論為理論基礎(chǔ)。這是計算機(jī)輔助教學(xué)的成熟階段。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的基本觀點認(rèn)為，知識不是通過教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境下，借助其他人(包括教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過建構(gòu)意義的方式而獲得。

二、高職院校CAI高數(shù)教學(xué)的利弊分析

(一)優(yōu)勢分析

1形象直觀地展現(xiàn)高等數(shù)學(xué)中的幾何空間關(guān)系。CAI課件能夠形象直觀地演示出高等數(shù)學(xué)中的各種空間關(guān)系模型。借助CAI課件中的動畫，來模擬復(fù)雜函數(shù)的圖形的形成和空間圖形的位置變化，學(xué)生不僅看到了準(zhǔn)確的空間圖形，還能觀察到各種空間關(guān)系的形成過程。例如，空間旋轉(zhuǎn)曲面的教學(xué)中，利用動畫展示其圖形，既降低了教學(xué)難度，又有效地培養(yǎng)了學(xué)生的空間想象能力。

2使抽象問題具體化。CAI的應(yīng)用能將抽象的數(shù)學(xué)概念、定理等以直觀形象的形式通過媒體展示給學(xué)生。計算機(jī)具有集圖、文、聲于一體的性能，而且圖像清晰、數(shù)字精確、文字規(guī)范。通過是動畫的播放，極限的概念的形成、定積分的定義的理解、旋轉(zhuǎn)體的形成等，都能在PowerPoint電子課件中很好地展示。數(shù)學(xué)中，這些晦澀的概念和定理，利用CAI課件中的直觀的形象圖形后，變得通俗易懂。

3動態(tài)過程的演示形象化。高等數(shù)學(xué)涉及到許多動態(tài)變化的問題。比如函數(shù)極限的概念中自變量變化趨勢和函數(shù)變化趨勢，學(xué)生較難理解。若用CAI顯示其趨勢變化過程，學(xué)生很快就可透徹理解。例如，在講授定積分概念時，其中一個引例是求曲邊梯形的面積。它體現(xiàn)的是應(yīng)用極限論解決數(shù)學(xué)問題的思維方法，難點問題是如何將區(qū)間的無限劃分這一抽象的極限思想具體化。這個問題在黑板上是無法演示的。而利用CAI課件中的二維動畫形式表現(xiàn)出來，可以顯示成倍地增加區(qū)間的劃分個數(shù)，展現(xiàn)從有限到無限的質(zhì)的變化。學(xué)生在動態(tài)畫面不斷變化中，似乎看得見矩形的面積越來越接近小曲邊梯形面積的極限過程。通過動態(tài)的演示可以將抽象的、無法親身感知的現(xiàn)象形象地模擬出來，讓學(xué)生進(jìn)一步理解極限的思想和定積分的定義，同時提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4有助于增加課堂容量，提高課堂教學(xué)效率。概念和定理的表達(dá)和定理的證明等，都需要書寫，教師在完成這些書寫和畫圖的過程中浪費(fèi)了課堂時間。而且“現(xiàn)場制作”往往還難以令人滿意，影響了教學(xué)效果多媒體教學(xué)手段的使用使教師可在課前將大部分的教學(xué)內(nèi)容事先精心設(shè)計并制作于課件之中，從而節(jié)省了大量的板書時間和課堂工作量，而且有利于教師把更多的時間和精力放到與學(xué)生的互動上。

5突出了教學(xué)內(nèi)容中的重點難點。借助于CAI課件，教師可以將教學(xué)內(nèi)容中的重點與難點，以突出的方式展現(xiàn)在課堂教學(xué)中。如將學(xué)生初學(xué)時難以理解和易出現(xiàn)錯誤的內(nèi)容、幾何圖形中關(guān)鍵的點和線，或以動畫形式，或配以不同字型，或配以醒目的顏色來突出顯現(xiàn)。可以突出重點從而強(qiáng)化學(xué)生記憶。

6改善了高等數(shù)學(xué)課堂的視聽教學(xué)環(huán)境。高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中板書較多，坐在后排的學(xué)生有些看不清黑板上的板書和聽不清教師的講授，這在一定程度上影響了課堂教學(xué)質(zhì)量。在多媒體教學(xué)中，電子板書和無線話筒可以完全解決這個問題。教師還可以使用實物投影展示臺來放映相關(guān)文字或圖片資料。如講評學(xué)生的作業(yè)時，教師將學(xué)生作業(yè)投影到大屏幕上，既方便又快捷。

(二)劣勢分析

1抽象思維能力的削弱不利于數(shù)學(xué)的再學(xué)習(xí)?，F(xiàn)代媒體的特點是能夠使數(shù)學(xué)中某些抽象的概念變得直觀形象。這對于概念的形成和理解是有幫助的，但這些不能代替抽象思維。數(shù)學(xué)是一門特別需要抽象思維能力的學(xué)科，抽象思維能力的削弱不利于數(shù)學(xué)的再學(xué)習(xí)。例如，美國曾在微積分的教學(xué)中過度使用信息技術(shù)表現(xiàn)圖像，結(jié)果導(dǎo)致在后繼內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，學(xué)生的抽象思維能力跟不上，只好回過頭補(bǔ)有關(guān)抽象能力的培訓(xùn)課程。

2課堂教學(xué)節(jié)奏難以把握。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，隨著教師的板書，學(xué)生的思維有一個漸漸展開的過程。教學(xué)雙方在思維上比較容易同步。而多媒體的信息量大、速度快，教師容易不自覺地加快課堂教學(xué)速度。如果學(xué)生的思維跟不上教師講解，會造成學(xué)生理解得不透徹，從而影響教學(xué)效果。

3容易分散學(xué)生和教師的注意力。多媒體以其暢通的信息渠道，集光、影、信息處理、文字輸送等功能于一身，呈現(xiàn)五彩繽紛的界面。如果課件制作過于追求這種功能，會使學(xué)生眼花繚亂，反而分散了注意力。另外，多媒體教學(xué)中，很多教師把相當(dāng)多的精力放在計算機(jī)的下一步的操作上，不知不覺就忽視了和學(xué)生的雙向交流。

4高職院校硬件不能滿足教學(xué)需要。(1)教學(xué)軟件不能滿足教學(xué)需要。當(dāng)前市面上出售的高等數(shù)學(xué)教學(xué)軟件作為大批量商業(yè)開發(fā)的產(chǎn)物，存在著種種不盡如人意之處。一是內(nèi)容陳舊。不少教學(xué)軟件是教材的翻版。真正能夠用于課堂實際教學(xué)且內(nèi)容新穎富于啟發(fā)性的軟件很少。二是通用性差。大多數(shù)高等數(shù)學(xué)教學(xué)軟件是固化的，沒有提供可開發(fā)的平臺。教師無法根據(jù)教學(xué)需要調(diào)用，形成具有自己特色的軟件。三是高等數(shù)學(xué)教學(xué)軟件由計算機(jī)專業(yè)人員開發(fā)的多，由高等數(shù)學(xué)教師制作的少，因而對教材的重點難點把握不準(zhǔn)，甚至還有知識錯誤。由于過分強(qiáng)調(diào)制作的精美，雖然花費(fèi)了大量的

時間和精力，教學(xué)內(nèi)容與呈現(xiàn)媒體之間尚不能形成最佳匹配。(2)高職院校教師的信息技術(shù)水平還有待提高。目前高職院校的數(shù)學(xué)教師大多數(shù)沒有接受過系統(tǒng)的信息技術(shù)方面的訓(xùn)練。特別是一些最近幾年才由中專升為高職院校的數(shù)學(xué)教師，由于要適應(yīng)教材的變化，花在鉆研多媒體教學(xué)方面的時間和精力都相對不足。

三、完善高職院校CAI高數(shù)教學(xué)的主要對策

1充分體現(xiàn)學(xué)生的主體性。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，認(rèn)為學(xué)生才是教學(xué)的主體。因而數(shù)學(xué)課不是看數(shù)學(xué)教師的表演，而是學(xué)生自身的參與課件的設(shè)計主要不是支持老師的“教”，而是支持學(xué)生的“學(xué)”的。把一定的時間和空間留給學(xué)生，讓他們理解，讓他們思考，讓他們交流、質(zhì)疑。因為課堂教學(xué)是輸出和輸入的雙向活動。應(yīng)避免整堂課都是播放幻燈片，只給學(xué)生輸入大量的信息，卻不給學(xué)生輸出的機(jī)會。

2重視教學(xué)的啟發(fā)性。啟發(fā)性是數(shù)學(xué)教學(xué)的靈魂。數(shù)學(xué)教學(xué)決不能只告訴學(xué)生現(xiàn)成的數(shù)學(xué)結(jié)論或讓學(xué)生死記公式、定理和法則。數(shù)學(xué)教師的責(zé)任在于再創(chuàng)造，在于提出通過CAI教學(xué)來向?qū)W生提出深入淺出、循循善誘的問題，設(shè)計良好的教學(xué)情境與活動，讓學(xué)生通過自己的思考去獲得知識。CAI課件設(shè)計應(yīng)根據(jù)教學(xué)設(shè)計的要求，把新的知識以一種逼真形象的方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，誘發(fā)學(xué)生思考問題和強(qiáng)化記憶，使學(xué)生通過一番思索找到新知識與已有知識的結(jié)合點，發(fā)生認(rèn)知改組從而完成新一層次知識的意義建構(gòu)，獲取正確的結(jié)論。

3嚴(yán)格控制教學(xué)難度。高職學(xué)生由于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣不高，如果課件設(shè)計一味追求難度，勢必導(dǎo)致大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性進(jìn)一步降低。因而課件設(shè)計要嚴(yán)格控制難度。目前市面上出售的教學(xué)軟件或是網(wǎng)上搜索到的CAI課件，絕大多數(shù)是以本科院校的學(xué)生或數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生為教學(xué)對象的，在利用這些現(xiàn)成的課件制作高職院校的課件時，切忌不加改造直接拿來用。

4突出應(yīng)用性。由于高職人才的培養(yǎng)目標(biāo)不是“學(xué)術(shù)型”、“理論型”，而是“實用型”。高職教育受教育的對象是企業(yè)未來的“高級藍(lán)領(lǐng)”，他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的最主要的是為了應(yīng)用。因此，課件設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)應(yīng)用性。應(yīng)用的實例最好是和專業(yè)相關(guān)的或是和生活中的例子，這樣，既可以突出數(shù)學(xué)的價值，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5CAD適度使用。數(shù)學(xué)課堂上多媒體并不是使用得越多越好。教學(xué)媒體的應(yīng)用要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)來選擇。不同的教學(xué)媒體有機(jī)結(jié)合、優(yōu)勢互補(bǔ)，才能收到事半功倍的教學(xué)效果。比如定理或公式的內(nèi)容、圖形可以顯示在大屏幕上，但是定理或公式的證明還是用黑板板書效果要好一些。

6突出CAD設(shè)計的簡約性。課件的展示是通過計算機(jī)屏幕或大屏幕投影實現(xiàn)的，學(xué)生接受信息的主要渠道是視覺刺激。因此，投影的畫面應(yīng)符合學(xué)生的視覺心理。畫面布局突出對象，同一畫面對象不宜多，運(yùn)動的對象一般不要超過兩個：對象的圖形要簡約，同一畫面色彩種數(shù)不宜過多。

責(zé)任編輯劉嬌嬌