現代信息技術環境下數學學習理論探析

【摘要】隨著現代信息技術的深入運用，數學學習理論在現代信息技術中已是廣泛應用。通過整合、拓展和默化信息技術，促使數學學習理論在創設情境、調控認知和文化理解過程中得到有效地發展。

【關鍵詞】現代信息技術，數學學習理論

【中圖分類號】G40–057【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2007）05—0036—02

現代信息技術的廣泛運用，數字音像技術、衛星廣播、電視技術、計算機多媒體與人工智能技術、互聯網絡通訊技術及虛擬現實仿真技術漸漸應用于數學教學領域，給數學教育領域帶來一場巨大的變革。首先，計算機技術的迅速發展極大地加強先前業已存在的“數學化”傾向，從而使數學教育中普遍的高標準成為歷史的必然；也在改變數學本身的面貌，從而就將對數學教育產生間接的影響；還在于為數學教育提供了新的可能性和發展前景[1]。

眾所周知，現代信息教育理論可用來引導和探討數學教學中的理論和實踐活動，現代認知理論可用來解釋、分析和評價數學教學中的現象和問題。因此，在數學教學中運用信息技術，可借助現代信息教育理論和現代認知理論對其進行恰當地操作能達到優化組合與調控運用。

一、整合信息技術，創設數學教學情境促進學生自主建構學習

“情境”、“協作”、“會話”、“意義建構”是建構主義提出的學生學習環境中的四大要素，并強調要創設情境使學習者進入情境，認為創設情境是學習者實現意義建構的必要前提，是教學設計最重要的內容之一，由于現代信息技術具有文本、圖形、圖像、動畫、視頻、聲音等多種媒體集成的優勢，信息容量大，表現形式靈活，又有非線性和交互性的特點，使得信息技術正是創設情境尤其是真實情境的有效工具。

認知心理學認為，人的認知活動是按照一定順序的階段由一種結構發展成為另一種結構人們獲得知識的途徑，就是不斷的建構，認識是一種活動和反省抽象的過程。學生作為認識主體，通過發揮自己的能動性，在行動上和思想上轉變對象，并掌握這種轉變的機制，從中得出數學概念和結論，獲得知識。實踐證明，現代信息技術能創設符合學生認知心理和展開數學活動的教學情境環境，促進學生認知結構的形成與發展，促使學生對知識意義的主動建構，成為信息加工的主體。

案例1：在一個具有高度交互功能的微機房里，提供完備資料庫，單人單機的授課環境，學生自己操作計算機，在數學教師的幫助、引導及參與下，讓學生根據數學教學需要自主用觀察、模仿、實驗、猜想等手段收集信息資料，運用多媒體內化各種數學信息資源，自己動手、動腦做數學，獲得體驗，并做類比、分析、歸納，漸漸形成自己的數學知識。《圓錐曲線》這一章是高中解析幾何中的一個重點和難點，學生學習這一章普遍感到難以理解和枯燥無味。引導學生利用3DMAX軟件用平面去截圓錐而形成不同的圓錐曲線這一過程制作成為動畫，或利用幾何畫板軟件將圓錐曲線中曲線的形成過程制成動態、直觀的描述，必定會引起學生的學習興趣，從而產生學習積極性，提高學習效率，促使其主動學習。同時，他們通過自己“做中學”來體驗數學與數學發現的快樂。這不但給學生帶來了一種全新的環境和認知方式，也培養了學生學習方式與創新思維問題能力，同時也帶來了一種“做中學”的實驗教學設計。實踐證明，在教師的啟發、引導下學習者自己探索出知識過程優于直接被動接受知識過程，能極大增強學生的思維能力、創造能力和問題解決能力。

由此可見，把信息技術有效地整合到數學課堂中去，在數學課堂中營造一個圖文并茂、有聲有色、生動逼真的教學情境，能接近學生的生活經驗，能調動他們全部的感知器官和過去既得生活經驗去探討與發現數學問題，并使學生自主構建學習。

二、拓展信息技術，調控數學學習認知過程實現實踐與理論的統一

作為一種教學載體，信息技術在數學教學中使用與其他教學媒體沒有什么不同，只是一個輔助工具，任何教育工具僅是知識載體，而知識的傳承只能由人來完成。在這里，教師是一個關鍵的環節，發揮教師在教學中的能動作用是信息技術能否成功的核心因素。因此，數學教師要善于使用信息技術這個工具，使其在數學教學中恰如其分的表現出來。通過拓展信息技術，發揮數學教師的能動作用我們有望能把理想變為現實，把知識變為財富。

美國著名認知心理學家奈塞爾認為：人的認識本質是主體“建構”過程，所有的知識都是我們自己的認識活動的結果。我們通過自己的經驗來構造自己的理解，反之，我們的經驗又受到自己認知“透視”的影響。數學的“王國”是用各種抽象的符號以演繹的形式構建起來的，數學起源于現實世界，同時又以極度抽象的形式，更深刻、全面地反映著現實，通過應用、研究和開發，將活動深入到系統的反省的實踐中。可以說，數學學習應是一種為了證實、刻畫和理解各個教育水平上數學教與學的現實或潛在的現象和過程，數學的學習認知過程在于變革數學學習者自身以至給予學習者一種動態的、能探索、實驗和體驗數學的功能，從而對數學學習作出深刻的解釋和理解。因此，數學教學中的現實與理想、理論與實踐這樣的矛盾時時刻刻存在。而通過信息技術在數學教學的過程中功能拓展和技術革新有望解決這兩對矛盾。

案例2：講“中心對稱”的概念時，若用傳統概念教學方法，拿一些教具比劃演示，總是難以講清，利用多媒體讓一圖形繞著某一定點旋轉180°的運動過程保留在屏幕上，在旋轉的時候配以適當的音樂與旁白，促使學生注意力高度集中，有興趣地觀察圖形的運動變化過程，同時也使學生的想象力、思維能力得以豐富和加強。演示完畢后再作敘述，這樣學生就很容易建立起“中心對稱”的概念。進一步，數學教師可讓學生自己動手構建“軸對稱”概念了。

通過信息技術能實現“實踐”和“理論”的結合，為數學實踐提供了關于過程和狀態的蓄水池，同時也為數學學習者提供了建構認知過程的一個平臺去探索與揭示未知的數學現象。信息技術在這方面必將發揮得天獨厚的作用。

三、默化信息技術，注重數學實質培養學生對數學的理解

信息技術在數學教學中運用能充分地體現教學的靈活性、教師的主動性、計算機技術優勢和輔助教學的特點。利用信息技術呈現數學對象的動態變換過程時，奇妙的圖形變換，可以使學生領略數學奇異之美；各種圖形的有機結合、逐步發展，展示了數學和諧之美；通過圖形的旋轉、翻折，表現出數學對稱美；利用圖形的展示，刻畫不同曲線的統一特征，體現了數學的統一美；通過對不同的圖形與元素的著色，展現出一幅幅五彩繽紛的美麗畫卷，可以使數學教學內容中那富有詩情畫意的美的因素得到充分的展示。使得數學學習不僅僅是一種個人“解釋”的活動，而且也是一個對數學對象的客觀意義進行“理解”的過程。

認知建構觀點認為，理解是認知結構的建構和知識意義的建構。“將理解看作為一個整體的、動態的、分水平的但不是線形的發展。這個理論將理解表示為人們知識結構的不斷、連續的組織：一個動態的過程，而不是各種認識的獲得”（Pirie Kieren，1994）。數學學習中的理解可解釋為對已學知識不斷加以更新、改造、整理和重組的過程，為形成更合理的結構，從整體內部進行結構的心理反省調整。信息技術為學生數學學習理解提供了心理“反省”的契機。在一定意義上，數學教學正是在心理“反省”這種驅動力的激勵下，通過數學教師引導學生能動地建構數學認知結構并使自己得到全面發展的過程，造就學生良好的數學認知結構，從而使學生獲得必要的數學文化素養：廣博的數學通識，準確的科學語言，良好的計算能力，周密的思維習慣，敏銳的數量意識，以及解決問題的數學技術。

因此，我們可把信息技術作為一種手段而不是目的為學生的終身學習和主動發展奠定基礎，以“生命觀”為核心構建新的現代數學教育觀念，嘗試將信息技術環境與學生成長的生命活動歷程相結合，從數學教育靜態資源“庫”的建設發展到動態的“流”的平臺建設，從關注于“物”的技術環境的思考方式上升到關注于“人”的生存和全面發展的思考方式，把信息技術作為創造一個現代人生存環境的手段。

綜上所述，信息技術為我們提供了新的研究數學教育學習理論視野的有效工具，為當前數學教育從“應試教育”向“素質教育”轉軌添加了新的生命。勿庸諱言，信息技術環境下的數學學習理論研究仍有許多應深入研究和發展的地方。

參考文獻

[1] 鄭毓信．數學教育哲學[M]．四川：四川教育出版社，2001．