數學教學技能可視化教學模式的構建與應用

馬輝

［摘要］高校網絡教室、多媒體教室等硬件的建設，數字校園形成一種發展趨勢。高校課程如何通過校園網進入教學課堂，實現網絡課堂代替傳統的講學課堂受到全球教育界的關注。一方面可以緩解許多高校教學資源緊缺的現狀，節約了教學資源；另一方面還可以促進高等教育教學模式改革，同時可培養學生自我學習、創新的素質。高校信息化學習環境是高校數字化校園發展的必然結果。教學技能可視化教學模式是培訓和提高師范生掌握課堂教學技能的一種有效方法，并著力探索構建數學課堂教學技能可視化教學模式的理論依據、基本思想和實施程序。

［關鍵詞］教學技能微格教學可視化

［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）13-0150-03

一、引言

微格教學于20 世紀80 年代中期傳入我國后,很快引起廣大教育工作者的興趣, 并在許多師范院校得到了應用、推廣和發展。當前，師范畢業生較突出問題是不能較好適應學校新課程改革下的教學工作,究其原因，從數學教育教學技能的形成過程看，下面兩個方面是師范院校生產的“產品”與實際需求存在脫節很重要的因素。其一，學生陳述性知識和程序性知識與其更深層次理解的游離。其次學生的各項教育教學技能建立在已有課堂教學的錯誤認知上。如何完善師范教學，促進學生形成良好的數學教育教學技能是一個需要解決的現實問題。

隨著高校網絡教室、多媒體教室等硬件的建設，數字校園形成一種發展趨勢。高校課程如何通過校園網進入教學課堂，實現網絡課堂代替傳統的講學課堂受到全球教育界的關注。一方面可以緩解許多高校教學資源緊缺的現狀，節約了教學資源；另一方面還可以促進高等教育教學模式改革，同時可培養學生自我學習、創新的素質。高校信息化學習環境是高校數字化校園發展的必然結果，所以，如何為學生創造更多的實踐機會,通過技術幫助學生改善學習，讓學生掌握適應信息時代的學習與生存方式，從而促使傳統教學做出改變，繼而促使課程、教師、學校、政策等要素做出相應的變化，這應當成為我們關注和研究師范生數學教育教學技能培養的一個重要傾向。

二、可視化教學模式的理論依據、基本思想

（一）知識可視化課堂教學模式的理論依據

實際上，建構主義理論和隱性教育理論為信息技術應用于高校教學，并為創新高校教學模式提供了強有力的理論支撐。信息技術的迅速發展優化了教育的實施環境，為實現協作式學習提供了良好的技術基礎和支持環境。信息技術環境下的教學模式是相對于高校傳統教學模式而言的，能比較好的適合大學生的學習心理特點，克服傳統課堂教育的弊端，增加教育效果。與傳統以課堂教學為主的高校教學模式相比較，信息技術環境下的教學模式的優點在于其包括兩部分：一是課堂教育，二是網絡延伸。其中課堂教育環節是吸收了互聯網技術的課堂教育；網絡延伸環節主要是指課堂后教育延續。所以,我們很有必要對信息技術環境下師范生數學教育教學技能培養中的應用進行深入的研究。

（二） 知識可視化是完善微格教學的有效途徑

研究表明，人們對信息的獲取絕大部分是依賴視覺實現，占比可達80﹪以上，可視化技術正是居于此發展起來的。“可視化”從詞源來看，它出自于英文的“visualization”，本意是“可看得見的、清楚的呈現” ，也常譯為“圖示化”。 可視化技術就是指將抽象的事物或過程變成可看得見的、清楚的呈現方法。其基本原理是同時以視覺形式和語言形式呈現信息以增強記憶和識別，把語言和非語言放在同等重要的位置上。知識可視化就是將知識以圖示化的方式表示出來，為語言的理解提供更好的輔助和補充，降低語言通道的認知負荷，加速和完善思維的展開。

近年來,知識可視化的應用領域主要是知識的存取、交流、評估和日常管理等方面，在提高學習績效和有效解決信息過載等問題方面發揮著重要的作用。為尋求新的途徑來完善微格教學，幫助學生提高獲取和掌握教育教學技能理論知識的效率，可借鑒知識可視化技術。知識可視化主要是運用視覺表征手段來促進知識的傳播，其本質是將人們的認知知識以圖示化的方式表示出來，產生能夠直接作用于個體感官的知識外在表現形式，從而促進知識的傳播方式。而微格教學則是為了促進課堂教學技能學習而對教學過程和資源進行設計的理論與實踐，其根本目的是改善課堂教學技傳播過程的方式，使教學效果最優化。可見兩者的目的是一致的，知識可視化無疑可為課堂教學技能學習達成效果最優化開創新途徑，是微格教學的一個重要的研究領域。構建數學課堂教學技能可視化的教學模式，以充分發揮其對教育教學的促進作用，不僅有助于教學信息的呈現和傳遞,還能在很大程度上幫助學生進行知識重構,從而提高教學效果。

綜合以上分析，我們可以認為：知識可視化是課堂教學技能教學領域改革的方向之一，也是在課堂教學技能教學領域改革的突破口之一，它為課堂教學技能的教學提供了有利的手段。必將為完善微格教學提供了新的機遇和途徑。

三、課堂教學過程的知識可視化實施方式

完整的課堂教學過程包含著“導入——探索——反思”三個基本環節。理想的知識可視化課堂教學就是追求無縫隙的知識可視化教學過程，即設計好“導入”、“探索”、“反思”等教學環節的知識可視化。因此，可視化課堂教學模式的設計必須處理好“導入——探索——反思”三個環節的知識可視化實施方式。

（一）利用教學影像創設情境，設計導入過程

情境的創設對于一節課是至關重要的。基于知識可視化的理念，教學技能情境創設可借助多媒體的技術，運用多媒體優良的視覺效果，去感染學生、激發學生，讓他們順利的進入教學的情景中來。課堂上，運用多媒體信息技術與課程整合，通過以“課堂教學技能影像片斷”合理的創設欣賞情境，并讓學生帶著問題，諸如“在我們看到的教學影像片斷中，主題故事？、突發故事？、背景故事？……，這些故事都涉及到“人、事、物”。都涉及到什么“人、事、物”？都涉及到怎樣的“人、事、物”？而在這些人中，教師、學生做了什么？對教學到底有什么作用呢？”。積極去引導學生展開想象，學生自主思考、主動參與，促進學生思維發展。

設計教學的“教學影像片斷”導入環節時，即要根據本節課教學技能的教學目標（微格教學理論中的導入、教學語言、提問、講解、變化、強化、演示、板書、組織、結束等各種技能），做好“教學影像片斷”的編輯與節選，也要根據學生的實際，聯系發生在學生周邊的教學素材作為導入的“教學影像片斷”，以最能引起學生共鳴的情感為切入點。使學生在聆聽、觀看、體驗、感受和聯想，動腦的參與過程中，引發并誘導學生對該項教學技能學習的濃厚興趣且對教學技能進行深入思索與探究。讓學生積極地參與到課堂中來，體驗感受教學技能在課堂教學中的作用，克服學生對陳述性知識和程序性知識與其更深層次理解的游離。糾正學生的各項教育教學技能建立在已有課堂教學的錯誤認知，為以后進行“探索——反思”環節的教學奠定基礎。

（二）教學技能影象資料的實施流程

從課堂教學的參與因素看，課堂教學過程主要涉及教師、學生、教學內容三方面的交互活動。實施課堂教學技能的教學主要涉及四個基本要素：教師（T）、學生（S）、數學教育教學基本技能集（J）、影象資料集（Y）。我們可通過可視化工具（G）協調四個基本要素的互動關系，以數學課堂教育教學基本理論為主線，采用適當的方式呈現教學資料（J、Y），幫助學生在這一過程中了解各項教育教學基本技能，從而領悟、理解、掌握各項教育教學基本技能的實質，形成自身的教學能力。教師在這一過程主要扮演引導者和啟發者的角色。

四個基本要素的關系為：

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由于教學過程的復雜性，呈現方式可采取衍支式：把教學資料（J、Y）分成若干相關聯的邏輯單元學習內容｛（Ji、Yij），其中i∈N,j∈N｝，每個單元中由若干小的學習內容組成不同分支，其流程為：

（J1，Y1j）∈N）→（J2，Y2j）（j∈N）→（J3，Y3j）（j∈N）→（j∈N）→（J4，Y4j）→……

衍支式可設計各種可能出現的錯誤及排除改正的途徑，更接近不同學生的認識水平，有利于培養學生的分析、辨別能力，促進學生對隱性知識的理解。

（二）運用思維導圖，激發學生復雜性思維方式，積極探索教學技能的內涵

教學技能的內涵是蘊含于有形的教學影像片斷的無形知識。呈現于人們眼前的教學影像往往存在著有形與無形、整體與局部、有利與有害、過程與環境等方面因素，蘊含著大量、復雜的信息。而人們在思考問題過程時，通常對處理“有形”的模仿性、靜態性、簡單性的問題還可以做到應付自如，但遇到像探索“教學影像”中的“人、事、物”，具有動態性、復雜性、創造性的問題時頭腦就常常陷入茫然空白狀態。究其根源在于教學技能的內涵涉及到更多的思維要素、更復雜的思維規則、更模糊的思維坐標、更動態的思維界面、更開放的思維交流，而所有這一切是簡單性思維的狹小封閉空間無法包容的，也是靜態單維的頭腦無法處理的。如何使學生在“有形”的影像片斷中領悟“無形”的課堂教學技能理論知識？愛因斯坦告訴我們：“你能不能觀察到眼前的現象，不僅僅取決于你的肉眼，還要取決于你用什么樣的思維，思維決定你到底能觀察到什么。”

我們可采用思維導圖的知識可視化工具，借助教學影像，學生在老師指導下，可有效地展開柔性思維，促使隱性的教學技能知識顯性化，促進學生對課堂教學技能學習效果。

課堂教學過程中，學生以自學為主，邊看學習材料邊思考練習，通過柔性思維方式，及時反饋地進行學習。具體方法采取衍支方式，其核心是按教學資料（J、Y）分成的若干相關聯的邏輯單元學習內容｛（Ji，Yij），其中i∈N,j∈N｝進行學習。即，在學習每一環節的單元內容后，給出一個關于這一材料的各種形式的教學影像材料，根據學生對這一問題的反應，決定他下一步的進程，只有學生理解了，才能進入第二個單元，否則，被引入澄清其錯誤的一個相應環節或對先前的材料單元重學重答。

（三）采取“微格教學”，促進學生進行反思，逐漸掌握各項教學技能

通過觀摩教學錄像和探索理論知識的學習，當學生對課堂教學技能理論知識有了一定了解后，進一步利用攝錄像設備實錄（如果沒有攝錄像設備，可因地制宜地采用模擬微格教學訓練法代替）學生的教學行為并分析評價，以期掌握微格教學中的導人、教學語言、提問、講解、變化、強化、演示、板書、組織、結束等各項課堂教學技能。指導老師說明教學目的和任務，安排訓練程序，說明評價標準；然后讓每位受訓者輪流上臺進行技能的示范；最后，其他受訓者和指導老師給出評價。具體為：

首先，師范生針對不同的單項技能，獨立編寫一節5～10 分鐘的詳細微格教案。教案要求有明確的技能訓練執行程序和要求，以及可能出現的學生學習行為及對策。

其次，進行角色扮演，展開微格實踐訓練。以5～6 人組成小組團隊方式，在微格教室進行試教，展開協作式學習，并通過教學錄像系統將授課師范生的教學行為記錄下來。其間，師范生輪流扮演學生、教師的身份。

最后，進行教學行為反思。這一環節，指導教師、受訓師范生一起觀看授課師范生的教學行為錄像,共同分析授課師范生的教學行為，查找不足及優點，探討改進的辦法，找出解決問題方案，再進行第二次微格教學訓練。

四、教學評價

整個教學過程，使學生在可視化的環境中，體驗各項教學技能的深刻內涵，感受到數學教學技能是如何被用來解決復雜的教學問題。

從該模式結構上看，實現了教學過程無縫隙的可視化，完善了傳統微格教學法，有利于隱性知識的顯性化，有助于學生有效領悟各項教學技能的實質。這一教學模式既可在微格教室中使用，也可在一般的媒體教室中使用。若在微格教室中使用，將會發揮更大的教學效益。

另外，該模式不僅具有便于操作的特點，又具有良好地可移植性，對其它學科教學技能的培養有很好的普適性，便于移植到其它技能類型的學習。同時，利用該模式展開技能學習的探索環節，不僅可采用思維導圖展開，還可采用其它可視化工具，不僅有利于教學技能理論的學習，而且還有助于培養和發展學生的思維能力。

從教師層面上看，在教學中要發揮“啟發者”、“質疑者”和“示范者”的作用。體現在教師是否恰當地處理教材、創設讓學生主動建構新知識的可視化問題情境，是否充分調動學生的主動參與、尊重學生的人格，營造民主、平等地教學環境。

從學生層面上看，體現在學生是否在積極主動的進行認知，有無知識的創新，有無體驗到成功的歡愉。學生可獨立按教學資料（J、Y）分成若干相關聯的邏輯單元學習內容｛（Ji，Yij），其中i∈N,j∈N｝進行學習，學習進程中，如有困難，教師可作個別輔導，必要時還可以就一些共同的問題進行集體輔導。

總之，數學教學技能可視化教學模式的最大特點，是針對師范生對教學的好奇心、創造性及解決教學問題能力的培養，要求教師采用各種可視化教學手段和形式引起學生的學習需要，從而積極主動地獲取知識，逐漸形成獨立的學習和研究的能力，實現師范生成為具備以時俱進、可持續發展能力的新型教師。

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［責任編輯：王品］