信息技术环境下数学学习障碍学生的教学策略研究——基于UDI通用教学设计理论

吴 华，崔艳姣

（1.辽宁师范大学 数学学院，辽宁 大连116029；2.辽宁师范大学 教师教育研究中心，辽宁 大连116029）

数学学习障碍一直是数学教学研究的一个重点，随着网络时代的到来，为学生提供了多种网络学习平台，在这样的环境下，为满足学生多样化的学习需求，应采用一种更适应网络信息时代的教学设计。UDI通用教学设计利用多种技术手段，使学习障碍学生的学习机会最大化，从而满足学习障碍学生的需求。本文在信息技术支持下基于UDI通用教学设计理论，针对数学学习障碍学生进行分析研究，相应提出一些教学策略，期望对数学障碍学生的教学起到促进作用。

一、UDI通用教学设计

1．通用教学设计

UDI通用教学设计(UniversalDesignforInstruction)源于建筑学中无障碍设计理念通用设计（UniversalDesign），美国北卡罗莱纳州立大学的罗纳德·德梅斯(RonaldL.Mace,1941)提出了UniversalDesign的概念，此大学的通用设计中心（CenterforUniversalDesign）将“通用设计”界定为：“产品和环境的设计要尽可能大范围内适用于所有人(包括障碍人士)，尽可能不需要在使用过程中再进行适应性的调整或特殊的设计。”[1]UDI通用教学设计最初是由美国特殊技术应用中心CAST（CenterforAppliedSpecialTechnology）组织提出，其目的是开发和应用技术使学习障碍者的学习机会最大化。将通用教学设计具体定义为“一个使所有学生获得知识、技术和学习热情的课程设计计划。通用教学设计为学生学习提供了强有力的支持，并且在减少学生课程接受障碍的同时，继续保持了对所有学生的高标准要求。”

2．三大网络

CAST组织提出了大脑的三个网络(network)专门用于完成具体的信息加工任务，监控特定的学习任务，对学习发挥着同等的作用：识别网络、策略网络、情感网络[2]。

（1）识别网络

识别网络位于大脑的后部，包括大脑的枕叶、顶叶和颞叶，此网络是三个大脑网络中的一个网络，用于确定和解释各种信息、概念和事物之间的关系。

识别网络分布在大脑中至少30个不同的模块。垂直线、对角线、颜色、运动等在不同的脑区加工，所有的模块并行地运作。相互联系的模块同时加工多种任务，由此，识别过程才能快速而有效。

（2）策略网络

策略网络位于大脑的前额叶，用于计划、执行、观测和监控等多种行为过程。在学习情形中，策略网络是关键。

（3）情绪网络

情绪网络位于大脑的中心部位，包含多个脑区，负责情绪加工的关键脑区有前额叶、杏仁核、海马和丘脑等区域，其中杏仁核是产生情绪、识别情绪和调节情绪的脑区。决定人们情绪、兴趣等行为的建立和形成。

CAST的研究者应用神经科学的概念和通用设计的基本观点，针对三大学习网络提出了通用学习设计的三个应用原则[3][6]：

多种呈现的方式(学什么)，为学习者提供获取信息和知识的不同方法。

多种动作和表达的手段（怎样学），为学习者提供多样的选择。

教学多种参与的手段（为什么学），提供适当的挑战和增强学生动机。

二、数学学习障碍与UDI

数学学习障碍 (MathematicsLearningDisability,MLD,MD)是学习障碍研究的重要领域之一，是指由于数学能力的缺损而导致学生在数学学习上的落后，即明显落后于同年龄或同年级的水平的现象，表现为数学领域的学习困难[4]。

密苏里堪萨斯大学心理学院教授Geary根据特定算术任务的作业成绩以及认知神经心理学方面提出MD亚类型模型：[5]

1.过程性数学障碍

这种数学障碍的认知特点表现为：比较频繁地使用不成熟的方法，计算过程中会出现常见的错误，对过程中基础概念缺乏理解以及对复杂多步骤过程的定序困难。

虽然一些数据表明，这种学习障碍在某种情况下，与左脑功能障碍和前额叶技能障碍有关，但还不能明确该种障碍与神经心理学的关系。过程性学习障碍与阅读障碍之间的关系也尚不明确。根据此类数学障碍的认知特点，过程性数学障碍学生的大脑知识网络和策略网络存在问题，在识别和计划上存在缺陷。

2.语义记忆性数学障碍

这种数学障碍的认知特点表现为：对数学事实的提取存在困难，如简单数学问题的回答，提取的数学事实错误率高，而错误往往与问题中的数字有关，正确提取的反应时间是无规律的。

该种数学障碍似乎与左脑功能障碍有关，尤其是与左脑后部区域以及前额叶皮下层关系较大。语义记忆性数学障碍与阅读障碍特别是语音缺陷型阅读障碍有密切的关系，即带有语音缺陷型阅读障碍的儿童伴有语义记忆性数学障碍，有学者将此定义为阅读与数学共生性障碍 （comorbidityofreadingdisabilityandmathematical disability,RDMD）。从此类数学障碍的认知特点可知，语义记忆性数学障碍学生在信息提取上存在困难，可见此类学生的大脑知识网络存在不足。

3.视觉空间性数学障碍

这种数学障碍的认知特点表现为：对数学信息的数值空间表示和其他形式上的表示存在错误解释，常对空间数字信息表示的曲解或误解。

该种数学障碍似乎与右脑功能障碍有关，特别与右脑后部区域关系较大，可能与左脑顶叶皮层也存在联系。视觉空间性数学障碍没表现出与阅读障碍有明确的关系。根据此类数学障碍的认知特点，视觉空间性数学障碍学生的大脑知识网络和策略网络多少存在问题。

虽然以上三类数学障碍的认知特点与大脑情绪网络没表现出直接关系，但数学障碍学生往往逃避和惧怕数学学习，这也是情绪网络缺失的体现。

以上对数学学习障碍的分析，可见数学学习障碍学生的大脑三大网络存在问题或缺陷。UDI通用教学设计的目的是开发和应用技术使学习障碍者的学习机会最大化，UDI通用教学设计并不是适用于所有学生的教学模式，而是在教学过程中遵循多样性和选择性原则，根据学生的个体差异进行教学设计，从而满足学习障碍学生的需求。相比于传统的教学模式，UDI更适应网络信息时代下学生的学习需求，支持多样化和个性化的学习方式，支持多种信息技术手段和教学环境，因此通用教学设计理念适用于以数学学习障碍学生为对象的数学教学。

三、教学策略

本文遵循通用教学设计的使用原则及通用学习设计的多样性和选择性原则，利用各种技术手段，刺激学生的三大学习网络，面向数学学习障碍学生提出了以下教学策略。

1.信息呈现的多样性

大脑识别网络用于识别外部提供的信息，它的应用原则是提供多种呈现的方式，而学生对提供给他们的信息，感知和理解的方式不同，需要通过不同的方式获取教学内容。

（1）教学材料的多样性

过程性数学障碍学生在进行数学学习时，对一些数学基础概念缺乏理解，而语义记忆性数学障碍学生常伴有阅读障碍，在信息提取方面存在问题，因此教材应该以多样的方式呈现，教学材料可以以印刷文本、电子文本、音频、视频等形式提供给学生，最好达到所有印刷文本都提供电子格式，如Ipad；在教学中，教师可根据知识点及学生的认知特点和习惯，设计多种教学材料供学生选择，如，例题及练习题的难易程度和顺序编排应根据学生认知特点灵活设计，让学生自己选做，这一过程通过Ipad、智能手机等手持设备可以完成。

（2）信息内容的多样性

过程性数学障碍学生和语义记忆性数学障碍学生在概念理解和信息提取上存在问题，因此呈现给学生的信息形式要多样化及个性化，由于数学的抽象性和逻辑性，许多数学概念及数学符号表示对学生来说晦涩难懂，不熟悉的数学符号应提供不同的呈现形式，如带有自动朗读功能的数学符号；在描述数学概念或数学公式时，出现复杂语言或符号时,应突出概念或例题中的结构关系，利用图表、框图、MindMap等表示变量之间的关系,使变量关系更加清晰明了，充分利用几何画板、GeoGebra等动态几何软件呈现信息的性质和特点。

（3）信息加工和迁移方式的多样性

数学知识间具有高度的系统性和关联性，所学习的数学知识间都是紧密联系的，因此在教学中应提供多种信息加工和促进学生知识迁移的方式。在向学生教授新知识前应提供相关知识复习，如通过情境教学建立新旧知识的联系；突出所学知识的特征、要点或关系，如高中三角函数中相关内容的教学，可用图表或图解突出知识间的关系，三角函数的图像可进行对比式讲解，可用动态几何软件和三角函数图像促进学生三角函数诱导公式的加工和记忆。教学中要采用多样的信息加工策略，随机进入教学，逐步引导学生直到最后可以独立学习，向学生提供知识清单等方式或设备促进学生的记忆和迁移，如，高中数学选修2-3的内容特别是排列组合的相关知识对于高中理科生来说很难理解，实际上知识内容本身并非晦涩难懂，只是方法、关系多变复杂，因此教师在教学时要仔细将不同类型的内容分门别类，通过类比、讨论、探究等方法促进学生迁移，如果条件允许每个排列组合类型题都用动态几何软件进行演示。

2.行为表达的多样性

策略网络负责计划、执行、观测和监控等多种行为过程，它的应用原则是提供多种动作和表达的手段。学生进行学习任务的方式非常不同，对数学知识的掌握程度不同，应向学生提供多种学习工具和交流平台。

（1）提供多种辅助工具

教学过程中，不仅要向学生提供多样的学习材料还要提供多种辅助工具，学生可以自行选择辅助工具进行学习，允许学生自带设备，如图形计算器、Ipad、智能手机等技术工具；数学学习障碍学生在学习数学上存在问题，但在其他方面的学习并没有障碍，因此可以教会学生使用简单的数学软件，如几何画板、GeoGebra软件，使学生可以通过数学软件模拟数学事实，进而完成学习过程。

（2）提供多种交流平台

随着信息技术的发展，网络交流平台日趋多样化，可提供多种合作交流工具供学生选择，如微博、微信等软件，让学生自由交流，建立一个班级群，教师可将课前需要预习的概念、知识，概念关系图等材料上传到平台上，也可以通过交流平台布置作业，教师随时通过网络指导学生，减少学生数学学习的障碍。

（3）提供多种模式支架

学生熟练掌握数学知识的教学过程是由扶到放的过程，因此向学生提供多种模式支架，学生模仿多种模式通过建立支架帮助学生学习，随着学生对所学内容的逐渐掌握，辅助支架就可以慢慢撤除，如高中必修4第三章三角恒等变换的内容，虽然只是公式的记忆但实际上要求学生要能灵活运用公式进行解题，因此在教学中，教师不仅要帮助学生记忆公式，更要辅助学生通过练习、提供模型等方式达到对公式内化的过程。

（4）提供多种确定目标、计划和方法的方式

学生在学习过程中确定目标、制定学习计划和学习策略时，教师应向学生提供多样的支持和帮助，教师可以给予学生多种提示或样例，帮助学生确定学习目标；目标确定之后辅助学生制定有效的学习计划，学习障碍学生的工作记忆不足，可以将学习目标和计划按顺序和步骤划分，使学生可以按步骤完成，帮助学生选择最适合的学习方法。

3.参与方式的多样性

情绪网络决定人们情绪、兴趣等行为的建立和形成，此网络的应用原则是提供课程教学多种参与的手段。吸引和激发学生学习兴趣的方式是明显不同的。

（1）提供多种维持学生兴趣和动机的方式

数学学习障碍学生不仅在数学知识学习上存在问题，而且在情感上对数学也存在畏惧感，因此，在教学过程中，教师应提供多种维持学生兴趣和动机的方式，应为学生提供自由、放松的数学学习环境，数学内容的呈现适当穿插背景或历史故事，利用数学软件建立模型吸引学生兴趣；尽量减少学习过程中的干扰因素，维持学生的注意力，教师应不断鼓励学生，增强目标的导向性，提高学生的学习动机。

（2）提供多种增强学生合作与交流的方式

数学的系统性和连贯性决定数学学习是一个长期的过程，特别对于数学学习障碍学生，学生间的合作与交流有助于对知识内容的理解与吸收，因此，要提供多种合作与交流方式供学生选择，教师在教学过程中要引导学生如何向同学或教师寻求帮助，鼓励学生在交流平台上主动交流，提供建议，课堂上也可以进行小组讨论增强学生间的沟通，从而促进学生的数学学习。

（3）提供多种自我调控的方式

适当的反馈与评价有利于学生的自我调节和自我反思，在教学中教师应提供多元的反馈方式，反馈应具有针对性、连续性，以多种形式促进学生进行自我调控；可进行多样性、阶段性的评价，从不同的方面对学生进行评价，促进学生进行自我评价和反思；学生可利用图表、Ipad等智能设备记录学习过程，监控自己的学习进程，方便学生自我调控。

四、结语

通用教学设计理论根据大脑的三个学习网络为学生在信息呈现、行为表达、参与方式上提供了多种选择，上述从这三方面提出的九个教学策略并不能涵盖教学的所有内容，在教学中应利用通用教学设计的通用性和选择性，充分发挥现代信息技术的优势，利用各种网络平台，逐步解决数学学习障碍学生在数学学习上的问题。

[1]陈曦.UDI全方位教学设计的理论与应用初探[J].中国电化教育,2012,(1):17-23.

[2]周加仙.为了每位学生的发展:基于脑与认知科学的通用教学设计[J].全球教育展望,2010,39(1):19-20.

[3]Robert A Shaw.Employing Universal Design for Instruction[J].New Directions for Student Services,2011,2011(134):21-33.

[4]胥兴春.数学学习困难及其心理分析[J].中国特殊教育,2012.39(3):52-55.

[5]David C Geary.Mathematicsand Learning Disabilities[J].Journal of Learning Disabilities,2004,37(1):4-15.

[6]David H Rose,JennaW asson.Universal Design for Learning Guidelines [EB/OL].fflt;http://udlguidelines.edublogs.org/.