小學奧數自主型學習系統的設計與開發

摘要：從建構主義學習理論出發，結合小學生的特點，以小學生奧數學習內容為背景，介紹了利用計算機多媒體技術，為小學生提供自主協作型的學習環境。所開發的小學奧數自主型學習系統，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

0 引言

當今社會，教育越來越重視培養學生的自主學習意識，從多角度訓練思維的發散性與靈活性。隨著計算機多媒體技術的飛速發展和普及，在教學中多媒體學習系統應用越來越廣泛。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。小學奧數多媒體自主型學習系統的開發，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境。

1 開發小學奧數自主型學習系統的背景

奧數，全稱叫“奧利匹克數學”，它以傳統的課堂教學為基礎，以開放、創新的思維模式，集中體現了素質教育思想。奧數的學習可以訓練學生良好的思維能力，給予學生發揮創新精神和創造力的空間，因此奧數學習越來越普及。不過目前傳統的教學模式依然占主導地位，灌輸式的學習，以及題海戰術，造成枯燥乏味的學習環境，使得學習者學習興趣低下，學習效率不高。如何給學習者創設良好的學習環境，激發學習者的學習興趣，提高奧數學習的效率，已經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，開發了“小學奧數自主型學習系統”。小學奧數自主型學習系統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作活動而實現的意義建構過程，因此建構主義學習理論認為“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”是學習環境中的四大要素或四大屬性。

建構主義學習理論強調“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，不要求教師直接向學生傳授和灌輸知識；媒體也不是幫助教師傳授知識的手段、方法，而是用來創設情境，進行協作學習和會話交流，即作為學生主動學習、協

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

3 學習系統的設計與功能模塊介紹

3.1 系統總體設計

鑒于以上理論基礎，小學奧數自主型學習系統始終圍繞以學生為中心的教育理念進行設計與開發。本系統由學前自測、奧數課堂、奧數小故事、奧數趣題、奧數小游戲、奧數交流區六大模塊組成，具體結構如圖1所示。

3.2 系統界面

本系統注重系統界面的設計，根據學習者的特征，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，培養學習興趣，激發學習者的學習積極性、主動性。界面設計注重學習環境的創設，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。強調以學生為中心，自主控制、自主學習，充分發揮學習環境在學習過程中起到的作用。系統首頁界面如圖2所示：

3.3 系統功能模塊介紹

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“奧數課堂”中進行分層教學提供依據，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，系統會自動生成一套測試題目，學習者在規定的時間內完成測試。測試結束后，系統會根據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。學習者可以根據這些反饋信息調整自己的學習計劃，選擇適合自己的難度模塊進行學習。

3.3.2 奧數課堂模塊

該模塊是提供學習者進行自主學習奧數的主要平臺。根據分層教學的理念，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、數論問題、圖形問題、組合計數、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、競賽經典以及實題演練模塊。“知識要點”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學習內容，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，充分體現以學生為中心的思想。“競賽經典”主要收集以往奧數競賽的真題，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的問題，本系統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 奧數小故事模塊

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

3.3.4 奧數趣題模塊

該模塊中提供了大量有關奧數的趣味性題目。它與奧數課堂中內容最大的區別在于，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，學習者可以根據自己的興趣進行選擇性學習。在輕松的學習環境中，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 奧數小游戲模塊

該模塊提供了一些與奧數有關的小游戲。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容。該模塊在游戲中加入奧數元素，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，培養了學習興趣。

3.3.6 學習交流模塊

該模塊提供了學習者協作學習的環境，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數據庫獲取、處理以及存儲數據等功能。

4 系統特點

該學習系統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的。整個系統合理運用了教育性、科學性、技術性、藝術性、啟發性等原則，突出了學習者在整個學習過程中的主體地位。系統通過生動形象的學習情境的創設，培養學習者的學習興趣，促進學習者積極思考、發散思維，提高學習效率。

學習者可以利用本系統進行學前自測，了解自己的水平，可以自主選擇學習內容，自主控制學習進度。利用本系統可充分調動學習者的主動性和積極性，從而實現學習的獨立性和自主性。學習者利用系統的奧數交流模塊功能可進行非實時的協作學習，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教學中的應用，打破了傳統課堂教學的限制，最大限度地利用情境化教學來展現課堂教學的內容，可有效地激發學習者的學習興趣，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，提高學習者的學習效果和學習能力的目標。