多媒體學(xué)習(xí)理論視角下小學(xué)數(shù)學(xué)練習(xí)型教學(xué)軟件的設(shè)計與開發(fā)

韓笑　石連栓　宋崢

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及各種智能終端的普及，教學(xué)方式呈現(xiàn)出數(shù)字化、智能化的趨勢，軟件在教育教學(xué)中的應(yīng)用也越來越為廣泛。針對當(dāng)前小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)與練習(xí)中存在的問題，以梅耶的多媒體學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，從中選取有關(guān)設(shè)計多媒體學(xué)習(xí)資源的七條原則，在此基礎(chǔ)上提出了基于多媒體學(xué)習(xí)理論的教學(xué)軟件設(shè)計原則，以小學(xué)數(shù)學(xué)內(nèi)容為例，利用Flash等軟件開發(fā)了一款練習(xí)型教學(xué)軟件。該軟件自主性強(qiáng)、交互性較好，學(xué)生接受性好，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握數(shù)學(xué)知識，激發(fā)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)自主性。

關(guān)鍵詞：多媒體學(xué)習(xí)理論;小學(xué)數(shù)學(xué);教學(xué)軟件;Flash

中圖分類號：G434? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）01-0076-03

1 背景

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，學(xué)習(xí)方式呈現(xiàn)出信息化、數(shù)字化、智能化的趨勢。練習(xí)是教學(xué)中的一個基本環(huán)節(jié)，也是學(xué)生鞏固課堂知識的重要環(huán)節(jié)。作為教與學(xué)的交匯點，練習(xí)的設(shè)計與實施是影響教學(xué)效果的重要因素。根據(jù)已有的研究成果可知，當(dāng)前小學(xué)教學(xué)練習(xí)存在以下問題：第一，練習(xí)方式落后。以傳統(tǒng)方式進(jìn)行練習(xí)，多數(shù)是由教師來出題，學(xué)生在教師的要求下，按照既定的時間完成規(guī)定的練習(xí)任務(wù)。傳統(tǒng)方式的練習(xí)以單向的順序進(jìn)行，影響學(xué)生著練習(xí)積極性、主動性的發(fā)揮[1];第二，練習(xí)方式統(tǒng)一性過強(qiáng)、練習(xí)有效性較弱。傳統(tǒng)練習(xí)多數(shù)是由教師提出統(tǒng)一要求，規(guī)定統(tǒng)一練習(xí)內(nèi)容，學(xué)生以統(tǒng)一的方式完成，最后以統(tǒng)一方式提交。這種練習(xí)方式學(xué)生無法針對自己的薄弱環(huán)節(jié)自由選擇練習(xí)內(nèi)容，針對性和有效性較弱，學(xué)生沒有自主選擇性[1];第三，反饋不及時。學(xué)生在練習(xí)中遇到問題或者題目做錯，不能得到及幫助與反饋，影響學(xué)習(xí)效果。利用練習(xí)型教學(xué)軟件解決上述問題有著無可比擬的優(yōu)勢：學(xué)生可以自定步調(diào)進(jìn)行練習(xí)，針對自己的薄弱知識點，自由選擇練習(xí)的內(nèi)容，在練習(xí)結(jié)束后得到立即反饋，查看幫助與答案，方便快捷掌握學(xué)習(xí)情況，調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)程。在小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)與練習(xí)中，引入習(xí)題型教學(xué)軟件能夠有效豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生能夠主動參與，激發(fā)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣和積極性。由于Flash文件體積小， 集成和發(fā)布方便快捷， 易于跨平臺開發(fā)， 設(shè)計和開發(fā)周期短， 制作成本低[2]，利用Flash開發(fā)教學(xué)軟件可以降低成本，大大縮短軟件開發(fā)時間，教師開發(fā)軟件便捷，學(xué)生利用教學(xué)軟件進(jìn)行練習(xí)可以在輕松愉悅的氛圍中學(xué)到知識和鞏固知識。本研究從梅耶的多媒體學(xué)習(xí)理論出發(fā)，提出了基于多媒體學(xué)習(xí)理論的教學(xué)軟件設(shè)計原則，利用Flash等軟件，開發(fā)了一款小學(xué)數(shù)學(xué)練習(xí)型教學(xué)軟件。

2 多媒體學(xué)習(xí)理論

多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，多媒體學(xué)習(xí)應(yīng)運而生。多媒體學(xué)習(xí)是指以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的發(fā)生為目的，以語詞和畫面同時呈現(xiàn)信息。語詞包括印刷文本、口頭語言等;畫面包括靜態(tài)的插圖、照片以及動態(tài)的動畫、視頻等。梅耶等人于20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行有關(guān)學(xué)習(xí)資源有效性的研究，梅耶認(rèn)為按照人的心理工作方式設(shè)計的多媒體信息更可能產(chǎn)生有意義學(xué)習(xí)[3]。

多媒體學(xué)習(xí)是在建構(gòu)主義的基礎(chǔ)上提出來的知識建構(gòu)觀，這種知識建構(gòu)觀主要基于以下三條原則：一是雙通道原則，人類有兩個信息加工通道，分別負(fù)責(zé)聽覺信息和視覺信息的加工，因此要關(guān)注多媒體信息視覺和聽覺的雙重編碼;二是容量有限原則，人類每一個信息加工通道同時能夠加工的信息量是非常有限的，因此要降低無效的認(rèn)知負(fù)荷， 激發(fā)主動的、有意義學(xué)習(xí)的生成性認(rèn)知負(fù)荷;三是主動加工原則，即學(xué)習(xí)者必須主動去選擇、組織與整合信息[4]。梅耶依據(jù)以上三條原則，提出了多媒體學(xué)習(xí)理論，其中包括設(shè)計多媒體學(xué)習(xí)資源的七條原則[5]。本研究以梅耶多媒體學(xué)習(xí)理論中有關(guān)多媒體學(xué)習(xí)資源設(shè)計的七條原則為依據(jù)，進(jìn)行教學(xué)軟件設(shè)計。七條原則分別為：一是多媒體認(rèn)知原則，即學(xué)習(xí)者使用語詞和畫面組合的學(xué)習(xí)資源比只有語詞的學(xué)習(xí)資源效果更好;二是空間接近原則，即與同一知識點相關(guān)的語詞和畫面盡量接近，不能離得太遠(yuǎn);三是時間接近原則，與同一知識點相關(guān)的語詞和畫面要同時呈現(xiàn)，間隔時間不要太長;四是一致性原則，即刪除與當(dāng)前知識點無關(guān)的文字、畫面或聲音;五是通道原則，關(guān)注信息的雙重編碼，積極調(diào)動視覺和聽覺通道的參與，聲畫同步的效果更好;六是冗余原則，根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論，畫面中盡可能降低無關(guān)因素的干擾，例如彈幕的干擾;七是個性差異原則，精心設(shè)計的多媒體學(xué)習(xí)資源，對后進(jìn)生和空間能力強(qiáng)的學(xué)生學(xué)習(xí)有效性更加突出。

3 基于多媒體學(xué)習(xí)理論的教學(xué)軟件設(shè)計原則

將軟件引入教育教學(xué)中的目的是促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，內(nèi)容和任務(wù)都應(yīng)該服務(wù)于學(xué)生的知識建構(gòu)，教學(xué)軟件的設(shè)計要遵循一定的原則，本文結(jié)合梅耶多媒體學(xué)習(xí)理論，提出教學(xué)軟件設(shè)計應(yīng)該遵循的具體原則。

3.1 教育性

教學(xué)軟件最基本的要求是軟件要具有教育性，軟件為教育服務(wù)。本教學(xué)軟件的應(yīng)用對象是小學(xué)生，要更加關(guān)注學(xué)生的身心健康和智力發(fā)展，讓學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境中進(jìn)行練習(xí)，在掌握知識的同時，發(fā)展學(xué)生智力以及培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。

3.2 流暢性

一款良好的教學(xué)軟件要具有流暢性。一款經(jīng)常被“卡住”教學(xué)軟件很難得到學(xué)生的認(rèn)可，要保證軟件操作流暢，無卡頓現(xiàn)象，增加學(xué)生的體驗感。

3.3 選擇性

教學(xué)軟件設(shè)計要考慮到學(xué)生的知識水平和學(xué)習(xí)風(fēng)格，教育軟件要提供豐富的知識內(nèi)容和多樣的練習(xí)方式，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況任意選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和練習(xí)方式。本教學(xué)軟件提供小學(xué)1-6年級數(shù)學(xué)的相關(guān)習(xí)題，包括選擇、填空、連線、拖曳題等，學(xué)生可以任意選擇進(jìn)行練習(xí)。

3.4 趣味性

傳統(tǒng)練習(xí)最大的弊端就是乏味枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果。利用教學(xué)軟件進(jìn)行練習(xí)，與傳統(tǒng)練習(xí)相比最大的特色就是具有趣味性。一款良好的教學(xué)軟件，要根據(jù)學(xué)習(xí)者年齡特點進(jìn)行界面設(shè)計、情境設(shè)計，調(diào)動學(xué)生的多種感官刺激，增強(qiáng)軟件的趣味性，增加學(xué)生積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.5 人性化操作

學(xué)生利用教學(xué)軟件學(xué)習(xí)，必然要進(jìn)行人機(jī)互動。操作簡單快捷的軟件能得到多數(shù)人的認(rèn)可，廣為流傳。軟件的打開與關(guān)閉要盡可能簡單與快捷，交互要便捷友好，學(xué)生可以方便快捷進(jìn)行學(xué)習(xí)，不需要因操作問題花費很多精力，影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

3.6 反饋及時

學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)束后，要立即給予學(xué)生反饋。根據(jù)斯金納的強(qiáng)化學(xué)說，反饋要盡可能多的增加正強(qiáng)化，減少或消除負(fù)強(qiáng)化。反饋設(shè)計要及時醒目，便于學(xué)生及時了解自己的知識掌握程度，調(diào)整下一步的學(xué)習(xí)進(jìn)程。呈現(xiàn)相關(guān)知識點或習(xí)題答案，便于學(xué)生糾錯。

4 小學(xué)數(shù)學(xué)習(xí)題型教學(xué)軟件設(shè)計與開發(fā)

為加深學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，本研究結(jié)合上文提出的基于多媒體學(xué)習(xí)理論的教學(xué)軟件設(shè)計原則，設(shè)計開發(fā)了一款小學(xué)數(shù)學(xué)習(xí)題型教學(xué)軟件。

4.1 教學(xué)設(shè)計

教學(xué)軟件最基本的要求是要具有教育性，良好的教學(xué)軟件要有相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計作為支撐。本軟件的應(yīng)用對象是小學(xué)生，要更加關(guān)注學(xué)生的身心健康和智力發(fā)展，讓學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境中進(jìn)行練習(xí)，鞏固對知識的掌握。

1）學(xué)習(xí)者分析

該軟件用戶群體是小學(xué)生，該群體年紀(jì)較小，思維活動依賴具體的事物和經(jīng)驗支持，認(rèn)知水平較低，易接受新知識，有很強(qiáng)的求知欲，學(xué)習(xí)熱情較高，特別喜歡鮮艷的色彩，意志力薄弱。該階段小學(xué)生知識水平較低，已識得簡單文字，思維水平處于具體形象思維向抽象邏輯思維過渡的時期，作為“數(shù)字土著”，對智能移動設(shè)備等新技術(shù)比較熟悉，能夠進(jìn)行簡單的計算機(jī)操作。

2）教學(xué)內(nèi)容分析

小學(xué)數(shù)學(xué)是整個數(shù)學(xué)教學(xué)過程中最基本、最特殊的階段。小學(xué)階段數(shù)學(xué)課程基于公共基礎(chǔ)的地位，著眼于學(xué)生整體素質(zhì)的提高，使學(xué)生掌握必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識和基本技能，發(fā)展學(xué)生的抽象思維和推理能力，培養(yǎng)其對數(shù)學(xué)課程的興趣。本研究選取小學(xué)數(shù)學(xué)不同年級階段知識點——“分類”、“10以內(nèi)加減法”“100以內(nèi)加法”“面積計算”為例進(jìn)行教學(xué)軟件設(shè)計與制作，加減法運算是小學(xué)數(shù)學(xué)中的重難點，傳統(tǒng)練習(xí)枯燥乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，分類與面積計算在日常生活中應(yīng)用比較廣泛，因而選取這部分知識點作為教學(xué)內(nèi)容。

3）教學(xué)設(shè)計

本文參考人教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材內(nèi)容，進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計，如表1所示。其中，“分類”以拖曳題呈現(xiàn)，“10以內(nèi)加減法”以連線題呈現(xiàn)，“100以內(nèi)加法”以填空題呈現(xiàn)，“面積計算”以選擇題呈現(xiàn)。

4.2 教學(xué)軟件設(shè)計與實現(xiàn)

根據(jù)教學(xué)設(shè)計，在該練習(xí)型教學(xué)軟件中設(shè)計四大常見題型——拖曳題、連線題、填空題、選擇題，題型多樣化，且與傳統(tǒng)練習(xí)測驗習(xí)題類似，方便學(xué)生遷移，界面、交互、反饋的設(shè)計與實現(xiàn)貫穿與教學(xué)軟件的始終。

1）界面

小學(xué)生對顏色有一定的偏好，喜歡明亮鮮艷的色彩，根據(jù)學(xué)生的這一特點，將小學(xué)生喜歡的顏色如紅、綠、黃等鮮艷活潑的顏色，加入教學(xué)軟件中;這個階段的學(xué)生更加喜歡卡通形象，在畫面中加入卡通元素更能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;將習(xí)題呈現(xiàn)在畫面中最醒目的位置，引起學(xué)生的注意;題目要求以會話的形式展現(xiàn)。整體界面設(shè)計以活潑明亮為主，如圖1所示。

軟件中的圖片經(jīng)過PS軟件的處理導(dǎo)入到庫，根據(jù)不同需求制作成影片剪輯或按鈕，再將制作成的原件導(dǎo)入到舞臺進(jìn)行界面的布局。軟件中的文字使用符合兒童心理的卡通字體，增加畫面的卡通化，進(jìn)而增強(qiáng)軟件趣味性和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2）交互

小學(xué)生作為“數(shù)字土著”，雖然對智能移動設(shè)備等新技術(shù)比較熟悉，但僅僅能夠進(jìn)行簡單的計算機(jī)操作，教學(xué)軟件中設(shè)計的操作僅僅有鼠標(biāo)單機(jī)、數(shù)字輸入，操作簡單，學(xué)生初學(xué)易上手，不會因為操作問題花費較大精力，影響體驗感。

軟件中的交互主要通過代碼實現(xiàn)，將代碼寫入按鈕元件中，點擊按鈕觸發(fā)操作，或者單獨創(chuàng)建AS圖層，將函數(shù)寫在幀上，利用函數(shù)間的調(diào)用實現(xiàn)交互。

3）反饋

反饋要及時，學(xué)生在完成練習(xí)之后，反饋要立即呈現(xiàn)，以便學(xué)生了解自己的答案正確與否。反饋形式多樣化，可以采取簡單對錯方式，也可以采用鼓勵性的話語。在反饋中可以加入活潑歡快的聲音吸引小學(xué)生的注意力，如圖2所示。

學(xué)生在結(jié)束練習(xí)后，可以點擊相應(yīng)的按鈕進(jìn)行結(jié)果檢驗，也可以在學(xué)生答題完畢后反饋立即呈現(xiàn)，反饋的實現(xiàn)主要利用判斷函數(shù)。反饋元件是影片剪輯，由函數(shù)控制，根據(jù)學(xué)生的結(jié)果，決定幀的跳轉(zhuǎn)。在制作影片剪輯時，加入聲音，有助于刺激學(xué)生多種感官參與，提升學(xué)習(xí)效果。

練習(xí)沒有次數(shù)限制，學(xué)習(xí)者可以進(jìn)行多次學(xué)習(xí)，題量豐富，滿足不同水平學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求。學(xué)習(xí)者可以利用此習(xí)題型教學(xué)軟件進(jìn)行練習(xí)和測試，檢驗學(xué)習(xí)效果。實驗教學(xué)軟件開發(fā)完成后，對該系統(tǒng)進(jìn)行了試用與評價。多數(shù)學(xué)習(xí)者認(rèn)為該軟件簡單便捷，知識結(jié)構(gòu)相對完整，利用此教學(xué)軟件進(jìn)行練習(xí)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較高，能夠積極主動的進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且學(xué)習(xí)者樂于使用該軟件學(xué)習(xí)，說明該軟件對于解決當(dāng)前小學(xué)數(shù)學(xué)練習(xí)中存在的問題具有一定的積極意義。

5 結(jié)束語

本文基于梅耶的多媒體學(xué)習(xí)理論，提出了基于多媒體學(xué)習(xí)理論的教學(xué)軟件設(shè)計原則，以小學(xué)數(shù)學(xué)為例，開發(fā)了一款小學(xué)數(shù)學(xué)習(xí)題型教學(xué)軟件并進(jìn)行了試用。實踐表明該教學(xué)軟件能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握小學(xué)數(shù)學(xué)相關(guān)知識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。后續(xù)研究將不斷提高該教學(xué)軟件的沉浸性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的沉浸感，進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】