数学教学技能可视化教学模式的构建与应用

马辉

［摘要］高校网络教室、多媒体教室等硬件的建设，数字校园形成一种发展趋势。高校课程如何通过校园网进入教学课堂，实现网络课堂代替传统的讲学课堂受到全球教育界的关注。一方面可以缓解许多高校教学资源紧缺的现状，节约了教学资源；另一方面还可以促进高等教育教学模式改革，同时可培养学生自我学习、创新的素质。高校信息化学习环境是高校数字化校园发展的必然结果。教学技能可视化教学模式是培训和提高师范生掌握课堂教学技能的一种有效方法，并着力探索构建数学课堂教学技能可视化教学模式的理论依据、基本思想和实施程序。

［关键词］教学技能微格教学可视化

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）13-0150-03

一、引言

微格教学于20 世纪80 年代中期传入我国后,很快引起广大教育工作者的兴趣, 并在许多师范院校得到了应用、推广和发展。当前，师范毕业生较突出问题是不能较好适应学校新课程改革下的教学工作,究其原因，从数学教育教学技能的形成过程看，下面两个方面是师范院校生产的“产品”与实际需求存在脱节很重要的因素。其一，学生陈述性知识和程序性知识与其更深层次理解的游离。其次学生的各项教育教学技能建立在已有课堂教学的错误认知上。如何完善师范教学，促进学生形成良好的数学教育教学技能是一个需要解决的现实问题。

随着高校网络教室、多媒体教室等硬件的建设，数字校园形成一种发展趋势。高校课程如何通过校园网进入教学课堂，实现网络课堂代替传统的讲学课堂受到全球教育界的关注。一方面可以缓解许多高校教学资源紧缺的现状，节约了教学资源；另一方面还可以促进高等教育教学模式改革，同时可培养学生自我学习、创新的素质。高校信息化学习环境是高校数字化校园发展的必然结果，所以，如何为学生创造更多的实践机会,通过技术帮助学生改善学习，让学生掌握适应信息时代的学习与生存方式，从而促使传统教学做出改变，继而促使课程、教师、学校、政策等要素做出相应的变化，这应当成为我们关注和研究师范生数学教育教学技能培养的一个重要倾向。

二、可视化教学模式的理论依据、基本思想

（一）知识可视化课堂教学模式的理论依据

实际上，建构主义理论和隐性教育理论为信息技术应用于高校教学，并为创新高校教学模式提供了强有力的理论支撑。信息技术的迅速发展优化了教育的实施环境，为实现协作式学习提供了良好的技术基础和支持环境。信息技术环境下的教学模式是相对于高校传统教学模式而言的，能比较好的适合大学生的学习心理特点，克服传统课堂教育的弊端，增加教育效果。与传统以课堂教学为主的高校教学模式相比较，信息技术环境下的教学模式的优点在于其包括两部分：一是课堂教育，二是网络延伸。其中课堂教育环节是吸收了互联网技术的课堂教育；网络延伸环节主要是指课堂后教育延续。所以,我们很有必要对信息技术环境下师范生数学教育教学技能培养中的应用进行深入的研究。

（二） 知识可视化是完善微格教学的有效途径

研究表明，人们对信息的获取绝大部分是依赖视觉实现，占比可达80﹪以上，可视化技术正是居于此发展起来的。“可视化”从词源来看，它出自于英文的“visualization”，本意是“可看得见的、清楚的呈现” ，也常译为“图示化”。 可视化技术就是指将抽象的事物或过程变成可看得见的、清楚的呈现方法。其基本原理是同时以视觉形式和语言形式呈现信息以增强记忆和识别，把语言和非语言放在同等重要的位置上。知识可视化就是将知识以图示化的方式表示出来，为语言的理解提供更好的辅助和补充，降低语言通道的认知负荷，加速和完善思维的展开。

近年来,知识可视化的应用领域主要是知识的存取、交流、评估和日常管理等方面，在提高学习绩效和有效解决信息过载等问题方面发挥着重要的作用。为寻求新的途径来完善微格教学，帮助学生提高获取和掌握教育教学技能理论知识的效率，可借鉴知识可视化技术。知识可视化主要是运用视觉表征手段来促进知识的传播，其本质是将人们的认知知识以图示化的方式表示出来，产生能够直接作用于个体感官的知识外在表现形式，从而促进知识的传播方式。而微格教学则是为了促进课堂教学技能学习而对教学过程和资源进行设计的理论与实践，其根本目的是改善课堂教学技传播过程的方式，使教学效果最优化。可见两者的目的是一致的，知识可视化无疑可为课堂教学技能学习达成效果最优化开创新途径，是微格教学的一个重要的研究领域。构建数学课堂教学技能可视化的教学模式，以充分发挥其对教育教学的促进作用，不仅有助于教学信息的呈现和传递,还能在很大程度上帮助学生进行知识重构,从而提高教学效果。

综合以上分析，我们可以认为：知识可视化是课堂教学技能教学领域改革的方向之一，也是在课堂教学技能教学领域改革的突破口之一，它为课堂教学技能的教学提供了有利的手段。必将为完善微格教学提供了新的机遇和途径。

三、课堂教学过程的知识可视化实施方式

完整的课堂教学过程包含着“导入——探索——反思”三个基本环节。理想的知识可视化课堂教学就是追求无缝隙的知识可视化教学过程，即设计好“导入”、“探索”、“反思”等教学环节的知识可视化。因此，可视化课堂教学模式的设计必须处理好“导入——探索——反思”三个环节的知识可视化实施方式。

（一）利用教学影像创设情境，设计导入过程

情境的创设对于一节课是至关重要的。基于知识可视化的理念，教学技能情境创设可借助多媒體的技术，运用多媒体优良的视觉效果，去感染学生、激发学生，让他们顺利的进入教学的情景中来。课堂上，运用多媒体信息技术与课程整合，通过以“课堂教学技能影像片断”合理的创设欣赏情境，并让学生带着问题，诸如“在我们看到的教学影像片断中，主题故事？、突发故事？、背景故事？……，这些故事都涉及到“人、事、物”。都涉及到什么“人、事、物”？都涉及到怎样的“人、事、物”？而在这些人中，教师、学生做了什么？对教学到底有什么作用呢？”。积极去引导学生展开想象，学生自主思考、主动参与，促进学生思维发展。

设计教学的“教学影像片断”导入环节时，即要根据本节课教学技能的教学目标（微格教学理论中的导入、教学语言、提问、讲解、变化、强化、演示、板书、组织、结束等各种技能），做好“教学影像片断”的编辑与节选，也要根据学生的实际，联系发生在学生周边的教学素材作为导入的“教学影像片断”，以最能引起学生共鸣的情感为切入点。使学生在聆听、观看、体验、感受和联想，动脑的参与过程中，引发并诱导学生对该项教学技能学习的浓厚兴趣且对教学技能进行深入思索与探究。让学生积极地参与到课堂中来，体验感受教学技能在课堂教学中的作用，克服学生对陈述性知识和程序性知识与其更深层次理解的游离。纠正学生的各项教育教学技能建立在已有课堂教学的错误认知，为以后进行“探索——反思”环节的教学奠定基础。

（二）教学技能影象资料的实施流程

从课堂教学的参与因素看，课堂教学过程主要涉及教师、学生、教学内容三方面的交互活动。实施课堂教学技能的教学主要涉及四个基本要素：教师（T）、学生（S）、数学教育教学基本技能集（J）、影象资料集（Y）。我们可通过可视化工具（G）协调四个基本要素的互动关系，以数学课堂教育教学基本理论为主线，采用适当的方式呈现教学资料（J、Y），帮助学生在这一过程中了解各项教育教学基本技能，从而领悟、理解、掌握各项教育教学基本技能的实质，形成自身的教学能力。教师在这一过程主要扮演引导者和启发者的角色。

四个基本要素的关系为：

■

由于教学过程的复杂性，呈现方式可采取衍支式：把教学资料（J、Y）分成若干相关联的逻辑单元学习内容｛（Ji、Yij），其中i∈N,j∈N｝，每个单元中由若干小的学习内容组成不同分支，其流程为：

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

衍支式可设计各种可能出现的错误及排除改正的途径，更接近不同学生的认识水平，有利于培养学生的分析、辨别能力，促进学生对隐性知识的理解。

（二）运用思维导图，激发学生复杂性思维方式，积极探索教学技能的内涵

教学技能的内涵是蕴含于有形的教学影像片断的无形知识。呈现于人们眼前的教学影像往往存在着有形与无形、整体与局部、有利与有害、过程与环境等方面因素，蕴含着大量、复杂的信息。而人们在思考问题过程时，通常对处理“有形”的模仿性、静态性、简单性的问题还可以做到应付自如，但遇到像探索“教学影像”中的“人、事、物”，具有动态性、复杂性、创造性的问题时头脑就常常陷入茫然空白状态。究其根源在于教学技能的内涵涉及到更多的思维要素、更复杂的思维规则、更模糊的思维坐标、更动态的思维界面、更开放的思维交流，而所有这一切是简单性思维的狭小封闭空间无法包容的，也是静态单维的头脑无法处理的。如何使学生在“有形”的影像片断中领悟“无形”的课堂教学技能理论知识？爱因斯坦告诉我们：“你能不能观察到眼前的现象，不仅仅取决于你的肉眼，还要取决于你用什么样的思维，思维决定你到底能观察到什么。”

我们可采用思维导图的知识可视化工具，借助教学影像，学生在老师指导下，可有效地展开柔性思维，促使隐性的教学技能知识显性化，促进学生对课堂教学技能学习效果。

课堂教学过程中，学生以自学为主，边看学习材料边思考练习，通过柔性思维方式，及时反馈地进行学习。具体方法采取衍支方式，其核心是按教学资料（J、Y）分成的若干相关联的逻辑单元学习内容｛（Ji，Yij），其中i∈N,j∈N｝进行学习。即，在学习每一环节的单元内容后，给出一个关于这一材料的各种形式的教学影像材料，根据学生对这一问题的反应，决定他下一步的进程，只有学生理解了，才能进入第二个单元，否则，被引入澄清其错误的一个相应环节或对先前的材料单元重学重答。

（三）采取“微格教学”，促进学生进行反思，逐渐掌握各项教学技能

通过观摩教学录像和探索理论知识的学习，当学生对课堂教学技能理论知识有了一定了解后，进一步利用摄录像设备实录（如果没有摄录像设备，可因地制宜地采用模拟微格教学训练法代替）学生的教学行为并分析评价，以期掌握微格教学中的导人、教学语言、提问、讲解、变化、强化、演示、板书、组织、结束等各项课堂教学技能。指导老师说明教学目的和任务，安排训练程序，说明评价标准；然后让每位受训者轮流上台进行技能的示范；最后，其他受训者和指导老师给出评价。具体为：

首先，师范生针对不同的单项技能，独立编写一节5～10 分钟的详细微格教案。教案要求有明确的技能训练执行程序和要求，以及可能出现的学生学习行为及对策。

其次，进行角色扮演，展开微格实践训练。以5～6 人组成小组团队方式，在微格教室进行试教，展开协作式学习，并通过教学录像系统将授课师范生的教学行为记录下来。其间，师范生轮流扮演学生、教师的身份。

最后，进行教学行为反思。这一环节，指导教师、受训师范生一起观看授课师范生的教学行为录像,共同分析授课师范生的教学行为，查找不足及优点，探讨改进的办法，找出解决问题方案，再进行第二次微格教学训练。

四、教学评价

整个教学过程，使学生在可视化的环境中，体验各项教学技能的深刻内涵，感受到数学教学技能是如何被用来解决复杂的教学问题。

从该模式结构上看，实现了教学过程无缝隙的可视化，完善了传统微格教学法，有利于隐性知识的显性化，有助于学生有效领悟各项教学技能的实质。这一教学模式既可在微格教室中使用，也可在一般的媒体教室中使用。若在微格教室中使用，将会发挥更大的教学效益。

另外，该模式不仅具有便于操作的特点，又具有良好地可移植性，对其它学科教学技能的培养有很好的普适性，便于移植到其它技能类型的学习。同时，利用该模式展开技能学习的探索环节，不仅可采用思维导图展开，还可采用其它可视化工具，不仅有利于教学技能理论的学习，而且还有助于培养和发展学生的思维能力。

从教师层面上看，在教学中要发挥“启发者”、“质疑者”和“示范者”的作用。体现在教师是否恰當地处理教材、创设让学生主动建构新知识的可视化问题情境，是否充分调动学生的主动参与、尊重学生的人格，营造民主、平等地教学环境。

从学生层面上看，体现在学生是否在积极主动的进行认知，有无知识的创新，有无体验到成功的欢愉。学生可独立按教学资料（J、Y）分成若干相关联的逻辑单元学习内容｛（Ji，Yij），其中i∈N,j∈N｝进行学习，学习进程中，如有困难，教师可作个别辅导，必要时还可以就一些共同的问题进行集体辅导。

总之，数学教学技能可视化教学模式的最大特点，是针对师范生对教学的好奇心、创造性及解决教学问题能力的培养，要求教师采用各种可视化教学手段和形式引起学生的学习需要，从而积极主动地获取知识，逐渐形成独立的学习和研究的能力，实现师范生成为具备以时俱进、可持续发展能力的新型教师。

［参考文献］

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［责任编辑：王品］