（课程与教学论专业论文）大学物理多媒体教学资源库的建设及应用策略研究.pdf

摘要 随着大学物理教育教学改革往纵深发展，物理教学改革无论在理论探索还是实际的 教学实践都遇到了前所未有的挑战。本研究论文以大学物理理论课程为实践的基础，通 过对现代教育理论的研究，以及对计算机信息技术和教学相结合的研究，根据教学的实 际需求，研制开发了供教师备课和上课使用的多媒体教学资源库，并努力对其在教学实 践中的运用策略进行了探讨。 2 0 世纪9 0 年代以来，教育理念正悄然地发生着根本性的变化。在前人基础上发展 起来的建构主义教学理论越来越多的得到人们的共识。教育工作者越来越强调对学生个 性的培养，对学生素质和能力的培养，以“学生为主体，教师为辅”的教学方式也成为 很多课程的实际教学方法。同时现代教育技术深入学科、深入课堂、深入教学，改变了 “粉笔+ 黑板+ 教科书”的传统教学模式，使得教学模式、教学环境、教学方法、教学 手段、教材形式、教育体制都发生了深刻的变化。 本论文旨在研究新的教育理念和教育技术在大学物理课程中运用的教学模式和方 法。提出在高等教育基础课教学中教学素材的使用和教学设计以及研究性教学方法相结 合的方法，开发了“大学物理多媒体教学资源库”这个教学用软件，以实现“一体化的 教学设计，立体化的媒体呈现，多元化的教学应用”。 本设计以马文蔚大学物理学第四版为蓝本，并结合大学物理网络课程的内容。 把大学物理教学内容进行数字化处理，并根据教学设计思想制作符合课程教学内容的电 子化教学资源，再进一步实行计算机的统一管理和调用。资源库教学软件力求做到：丰 富的教学用素材、精致的教学用图片和动画、便捷的管理方法、开放的管理模式。 此外，本研究课题还对资源库的实际运用提出了四种教学策略，并用两个实际的教 学实例对其进行了既明。整个研究的目的在于给教师提供良好的教学用素材，使教师能 充分发挥其自主性和能动性，体现其个性和素质。同时动态生成的电子教案和随时可修 改的教学设计更加适应了不同学生的要求，更加适用于大学物理课程的建设。 关键词：大学物理，多媒体，教学资源库，教学素材，教学策略 a b s t r a c t w i t ht h ec o l l e g ep h y s i c se d u c “o na n dt e a c h i n gr e f o r mf u r t h e r e de v e nm o r ed e e p l ya 1 1 d f o r w a r d ，p h y s i c st e a c h i n gr e f o r mh a sb e e nc o n f r o n t e dw i t lc h a l l e n g e su n p r e c e d e n t e df m m b o t ht h e o r i e sa n dp r a c t i c e t 0r e g a r dp h y s i c st h e o r yc o u r s eo ft l eu i l i v e r s 毋a st l ep r a c t i c e d f o u n d a t i o n ，t h i sr e s e a r c ht h e s i ss t u d yo nm o d e me d u c a t i o nm e o r y ，肌dr e s e a r c hh o wt o c o m b i n et h ei n f b 咖a t i o nt e c h n o l o g yo f t h ec o m p u t e rw i t ht e a c h i n g a c c o r d i n gt ot h ea c t u a l d e m a l l do ft e a c h i n g ，t h em u l t i m e d i at e a c h i n gr e s o u f c e s1 i b r a r yi sd e v e l o p e df o rt e a c h e rt o p r e p a r ef o rl e s s o na n du s ei nac l a s s ，a l s of o rs t u d e n t st os t u d yp h y s i c sb yh i m s e l f 1 1 1 i st o p i c m a k e sg r e a te 日b n st oc a r r yo nt h ed i s c u s s i o nt oa p p l i c a t i o nt a c t i c so ft h e1 i b r a i yi nt e a c h i n g p r a c t i c e t h ep u r p o s eo ft 1 1 i s 血e s i si st os t u d yh o wt oa p p l yt h en e we d u c a t i o ni d e aa n de d u c a t i o n s l ( i l lt ot h et e a c h i n gm o d ea n dm e t h o dt h a tu s e da m o n gu n i v e r s i t yp h y s i c sc o u r s e p u tf o r w a r d m e t h o dt 1 a tc o m b i n er e s e a r c h f u lt e a c h i n gm e t h o d ，t e a c h i n gd e s i g na n dt e a c h i n gm a t e r i a l a m o n gh i g h e re d u c a t i o n a lb a s i cc o u r s e d e v e l o pc o m p u t e rs o n w a r ef o rt e a c h i n gn 锄e d m u l t i m e d i at e a c h i n gr e s o u r c e sl i b r a r yo fc o l l e g ep h y s i c sc o u r s e i no r d e rt or e a l i z et h e i n t e g r a t e dt e a c h i n gd e s i g n ，m et h r e e d i m e n s i o n a l m e d i am a tm e l t sa p p e a r s ，p l u r a l i s t i c t e a c h i n gt h a tu s e d r e g a r dt h ef o u r t he d i t i o no f ”p h y s i c so f 血eu n i v e r s i t y ”w r i t t e nb ym aw e n w e ia st h e c h i e fs o u r c e ，u n i t et h ec o n t e n to fp h y s i c sn e t w o r kc o u r s eo ft h eu n i v e r s i t y c a r r yo nd i g i t i z e d t r e a t h l e n to ft h ec o n t e n to ft h ec o u r s e ，a 1 1 dm a k ee l e c t r o n i ct e a c h i n gr e s 咄c e sw h i c ha c c o r d w i t ht h et e a c h i n gd e s i g np h i l o s o p h y a i l d 也e ni m p l e m e n tt h eu i l i 6 e dm a n a g e m e n to ft h e c o m p u t e lt h et e a c h i n gs o r w a r eo fr e s o u r c e sl i b r a r ym a k e se v e r ye f f ：d r t t oa c c o m p l i s h ： a b u n d a j l tp i c t u r ea n dc a r t o o no ft e a c h i n g ，c o “v e n i e n to f 矗c ep r o c e d u r ea n do p e nm a n a g e m e n t m o d e i na d d i t i o n ，t h i ss u b j e c tf o rr e s e a r c hh a sa l s op m p o s e df o u rk i n d so ft e a c h i n gt a c t i c st o t h ea c t u a la p p l i c a t i o no ft h er e s o u r c e sl i b r a r y a n dh a sp r o v e dt oi tw “ht w or e a lt e a c h i n g i n s t a n c e s t h ep u r p o s eo ft h ew h o l er e s e a r c hl i e si np r o v i d i n gg o o dt e a c h i n gm a t e r i a lf o r t e a c h e r ，e n a b l et e a c h e rt og i v ef u l lp l a yt oh i mi n d e p e n d e n c ea n di n d i v i d u a lc h a r a c t e ra n d q u a l i t y a c c o r d i n g t ot i l ed i f i e r e n t r e q u i r e m e n to fs t u d e n t ，t h et e a c h e rc a nd e s i g nm e e i e c t r o n i ct e a c h i n gp l a nu s e db yt 1 1 el i b r a r ya n dr e v i s ei ta ta n y “m e t h i sk i n do ft e a c h i n g m e t h o di ss u i t a b l ef o rt h ec o n s t c t i o no f p h y s i c sc o u r s eo f t h eu n i v e r s i t ym o r e k e yw o r d s ：c o i l e g ep h y s i c s ； m u l t i m e d i a ： r e s o u r c e sl i b r a 叫o ft e a c h i n g ； t e a c l l i n g m a t e r j a l s ： t e a c h i n gs t r a t e g i e s 东南大学学位论文独创。性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谫 的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：土尊啦日期： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：习舡导师签名： 日期 前言 、课题研究的背景 刖吾 本研究课题的名称为：大学物理多媒体教学资源库的建设及应用策略研究。这是对计算机多媒 体信息技术与教学相结合的一种方式的研究。课题以高等教育中重要的基础课程大学物理理论 课程为实践的基础，根据教学的实际需求，研制开发了供教师备课和上课使用的多媒体教学资源库， 并努力对其在教学实践中的运用策略进行了探讨。 从教学原理来说，教与学是相互促进的。一门课程尤其是理工类的课程，教学环节是相当重要 的。理工类课程通常是理论和实践都很强的课程，而学生在学习这门课程之前一般没有相应的学习 经验和实践经验，因此，对于学生米说，课程往往是十分陌生的。在这种情况下，教学就显得尤为 重要。从教学设计的原则来说，每一门课程的教学都必须经过反复而慎重的思考和分析，分析学生 学习的重点和难点，然后再付诸教学实践。也就是要进行深入的教学设计研究。“大学物理”课程是 本科大学生在进入高等教育的学习后首先遇到的一门较为复杂的课程，大学物理课程的学习不仅有 利于学生打好扎实的物理理论基础，也有利于培养学生良好的思维方式、创新能力和合作精神。大 学物理课程面向的是本科一二年级的学生，他们虽然有高中物理的基础，但是他们对大多数物理的 概念和模型还不了解或不甚了解，而且大学物理是一门必须用高等数学来学习的课程，这点对于低 年级的学生是很难适应的。因此，搞好大学物理课程的教学在培养学生的学习态度和能力方面也会 起到一定的作用。 从教学方法和教学手段来看，2 0 世纪9 0 年代以来随着计算机技术和网络技术的发展，将计 算机多媒体技术引入到教学中来已经成为教育界的一个热点问题。从学前教育到高等教育，各个层 次的教育都或多或少的引入了计算机技术。同时在这十年中，教育理念也悄然地发生着根本性的变 化。在2 0 世纪后期，由于高新技术的发展，人类面临着知识经济、信息时代与知识社会的挑战，强 调依据信息技术进行意义建构与知识创新的建构主义知识观与学习观逐渐盛行起来，形成了“教育 也耍以人为本”的教学新理念。它强调要充分重视学生学习的特点和个性，开展以学生为主体的教 学方法，在整个教学过程中教师则起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用利用情景、台作、 回话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性。要培养学生自主学习的能力、提高他们发现 问题分析问题的能力、培养他们的创新意识和创造能力。这一点已经成为目前教育界的共识。因此， 早在9 0 年代初期，大学物理课程的教学改革就已经引入了计算机技术制作了一大批有实际意义的 教学c a l 课件，并在教学中不断运用和改进。通过近十年的研究，c a i 课件逐步显现出其在教学上 的缺点和不足，尤其是在与教师教学设计的配合上、与研究性教学的配合上等方面尤为突出。为了 弥补这些不足，网络课程和各类资源库的建设应运而生。 然而在教育围绕学生转的时候，大家恰恰忘记了教师在其中所起的作用或者说忽略了如何 提高这种作用，以至于不能完全做到教学和学生的自主学习相配合。课堂教学目前仍然是众多课程 的基本教学形式教师本身的能力和素质，以及他们对课程的理解程度会在很大程度上影响学生的 学习。大学物理课程是一门集数学和物理理论于一体的课程，其中有很多学生较难掌握的概念和抽 象的理论。这些理论的掌握程度与教师的讲解和教学设计的好坏以及教学资源的利用有着密切的关 系，教师上课讲解的思路是否鲜明，是否有形象生动的实验展示，是否采用引导式的教学方法都会 对学生的学习起到很大的影响作用。 在近十年的教学改革研究中出现了众多的教学课件，这些课件所面向的学生层次不同，讲解 的重点也略有不同。但由于这已经是现成的课件，许多教师会直接使用。这样就必须按照已经设计 好的思路来讲课，难以发挥教师的特长，也难以针对所教学生的情况来调整内容。更容易造成教学 模式死板、“读课件”等不良的教学现象，使得教师过分依赖于谖件同时这也不利于教师自身素质 的提高。 l 东南大学硕士学位论文 因此恰当的做法应该是提倡教师在课前做好充分的教学备课和教学设计。对于大学物理课程 来说，教学设计是相当重要的，它可以使教师充分地掌握课程的教学进度、内容和思路，才能在上 课时充分发挥教师教的作用，引导学生的自主学习。因此，在教师备课时就需要寻找较多的适合教 学用的资料和素材，这正是制作大学物理多媒体教学资源库的实际需要。 二、课题研究的目的 制作大学物理多媒体教学资源库的主要目的是：利用计算机多媒体技术，以非物理专业大学物 理课程为基础，以马文蔚大学物理学第四版为蓝本，结合大学物理网络课程，制作的一套完整 的图文并茂的动静结合的多媒体教学资源库。以满足大学物理课程与上课教师的需求。资源库将运 用计算机多媒体技术，把大学物理教学内容进行数字化处理、并根据教学设计思想设计成符合大学 物理课程教学内容的电子化教学资源，再进一步实行计算机的统一管理和调用。力求做到：丰富的 教学用素材、精致的教学用图片和动画、便捷的管理方法、开放的管理模式。 三、课题研究的方法 本课题研究的教学资源库包括素材的制作和素材的管理，这两方面都与计算机多媒体技术紧密 联系。在素材的制作上遵循教学性和科学性原则，即素材不仅要能满足教学的需要，有助于解决教 学上的重点难点和关键内容，而且其所呈现的教学内容要符合科学实际，必须真实准确。因此，采 用网络动画技术和编程技术制作各类素材。在素材的管理上以教师的实际使用便利为目标，采用数 据库技术将所有素材组织成库，再编制资源库浏览器软件来显示素材，并实现素材管理的各项具体 功能。在资源库建立完成以后，更重要的项任务就是将资源库在实际教学中进行运用。根据教学 设计的基本方法和教学的实际需求，对资源库和教学相结合的方式方法作了较为细致的研究，提出 了四种教学策略： l 、将动画素材、视频素材和电子教案相结合 2 、将所有素利和课堂教学设计相结合 3 、将交互性素材、动画素材、视频素材和研究性学习相结合 4 、将交互性素材和课堂讨论课相结合 并在研究的基础上提出：“摒弃传统的文字公式型电子教案，采用素材教学的形式”，并给出教 学实例。 资源库在实际的教学中确实能起到良好的教学效果。它充分发挥了教师教学的自主性和能动性，体 现了教师的个性和素质。同时动态生成的电子教案和随时可修改的教学设计更加适应了不同学生的 要求，更加适用于大学物理课程的建设。 第一章多媒体敦学的由来与现状 第一章多媒体教学的由来与现状 本章从教育技术的发展说起，以及由此引起的教育思想和学习理论的变革，分析了高等教育中 常用的c a i 课件和电子教案形式的多媒体教学的优势和不足。2 l 世纪是信息经济的时代，多媒体教 学将逐渐发展成为高等教育的重要教学手段和教学方法，选择适当的教学方式使用多媒体教学会促 进教学，取得提高教学效益的目的。但如果一味的追求用电子教案取代教师的备课、讲课，则势必 会产生消极的影响。 第一节教育技术的发展简述”4 ”“” 1 1 教育技术的“四次革命论” 教育技术是如何产生和发展的呢? 事实上，就广义的教育技术而言。它已经伴随人类文明走过 了漫长的历史年代。人类原始的教育活动是凭借自身的身体器官进行的，教育者的口述和受教育者 的耳闻目睹，都是人类意识能动性的表现，也是有目的的教育技术的萌芽。对于教育技术的发展历 程，历史学和教育学界比较认可的观点是“四次革命论”认为在教育技术变迁过程中到目前为止共 发生了四次重大的技术革命，它概述了教育技术的发展。 在第一次革命中，儿童被集中在一起，由专人进行教育改变了教育由原始社会的大家族负责 的现象，实现了教师的劳动职业化，它人大提高了教育活动的效率；在第二次革命中，文字的出现、 造纸和印刷术的发明改变了口耳相传的单一信息传播方式，使教科书的运用普遍化，这给教师的教 学和学生的学习都带米了极大的便利：在第三次革命中，开始对大量学生进行编年级分班教学，规 定了学习的年限和课程。教材同一，学习进度致，教师面对学生集体授课，讲课方法多种多样， 这种“大生产”的教育方式使教师和教科书的作用得到了更充分的发挥；第四次革命就是以信息技 术为标志的现代化教育技术的应用，它根本改革了以“教师中心”、“书本中心课堂中心”的“三 中心”为基础的传统教育模式，在充分发挥任课教师主导作用的同时开拓更多的教育信息来源， 使学生有较大的学习自主权和主动性，真正发挥他们的学习主体作用以此编制形式多样的教学资 源，采取灵活多变的教学形式和方法，使教学体系符合“教育大众化”和“学习个别化”的双重需 要，增强了教育对现代化社会发展的适应性。 如果说，以专职教师的出现为标志的第一次教育技术革命为后来的“教师中心”铺设了温床， 以教科书的采用为标志的第二次教育技术革命为后来的“书本中心”创造了条件，那么，以班级授 课制的推行为标志的第三次教育技术革命则为后来的“课堂中心”带来了契机。正是教育技术的这 三次重大革命，奠定了近现代的以“三中心”为基础的学校教育工作模式。这也是我们所熟知的传 统教育模式。可见，教育的发展在某种程度上依赖于教育技术的发展，这两者是相辅相成的关系。 唯物辩证法这样认为：任何领域的发展不可能不否定自己从前的存在形式；在发展的进程中， 以前一切现实的东西都会成为不现实的，都会丧失自己的必然性、自己存在的权利、自己的合理性； 一种新的富有生命力的现实的东西就会代替正在衰亡的现实的东西。从教育技术的历史来看，每一 次的革命都有以前的现实被新的、富有生命力的现实所代替，这完全是符合唯物辩证法的。那么我 们必然会看到传统的“三中心”的教育体制总有一天会丧失其存在的必然性和合理性，也一定会有 新的教育体制来替代它。教育技术的第四次革命，信息技术的出现，是符合经济时代的现实特征的， 由它所产生的新的教育理念、教育技术、教育体制必将替代传统的教育，它将为人类的教育文明带 来以前的三次革命无法望其项背的更重大的变革。 纵观教育技术的每一次变革，我们发现它并非一种突变的性质，每一次的变革都经历了相当长 的时间，是一种连续的探索性的变化。人们不断地将新的教育技术运用到教育实践中，不断地尝试 新的教育方法，在不断的失败中总结，在不断的积累中探索。因此，当我们欢呼“第四次革命”到 3 东南大学硕士学位论文 来的时候，我们并非认为职业教师、文字教材和班级授课已经不能存在了，它仍然有适应教育发展 的一面。旧事物在产生新事物的变革中不是被新事物简单地抛弃而是在新事物里保存以往的发展 所创造的一切积极的东西，将它融入到新的事物中得以进一步的发展。因此，教师、课本和课堂这 些现实的东西还将继续存在，并在当前的第四次教育技术革命中得到改革，使之成为新的教育方式 的有机组成部分，从而实现更大的突破。 1 2 教学与媒体 教育始终是和人们的生产实践分不开的。人能够利用一切可以利用的实物，调动人的一切感观 来进行教育。最古老的是直观教具，如我国北宋时期御用大夫设计的针灸铜人像，捷克教育学家j a 夸美纽斯的“- 止一切学校布满图像”、“让一切教学用书充满图像”的主张，以及近代的地图、照片、 模型、标本、地球仪等。1 8 世纪末发明的幻灯、1 9 世纪发明的电影放映机、留声机、录音机、无线 电收音机使得这些传递声音和图像的音像媒体成为教育工具中最重要的一个。2 0 世纪电视的普及使 电视在教育中的应用迅速发展，并实现了通过卫星进行远距离、大范围的电视教育。与此同时，计 算机技术的迅猛发展，给教育提供了完善的教学机器和教学程序、辅助教学控制。2 0 世纪末网络技 术的突飞猛进更使得网络教育成为教育的新兴领域。所有这些技术的发展让人们认识到教学媒体 的重要性和必要性，并不断的对其进行改革。 加拿大著名的传播学者马歇尔麦克卢汉曾提出“媒体是人的延伸”的著名观点。现在，我们 将媒体看作是实现信息从信息源传递到受信者的一切技术手段，从书本、图片、报纸、杂志、广告、 电影、电视、电话、录音机、摄像机、计算机到网络、通讯卫星等等。当人们把某一媒体以用于传 递教学信息为目的，则该媒体就被称为教学媒体。发展至今，教学媒体可谓多种多样，异彩纷呈。 如果从媒体对接受者感观的刺激来对媒体进行分类的话可以分为：纯视觉媒体、纯听觉媒体、视 听媒体和交互媒体。 纯视觉媒体包括黑板、教材、图示材料、图片、实物教具、模型、幻灯、投影、事物投影等等。 这是最早的最常用的教学媒体，它形象直观，能贴近它所代表的事物；纯听觉媒体包括广播、录音、 唱片等。它在一段时期内成为远距离传播的良好工具，这种媒体的信息传播可不受时间、地域空间 的限制，既适台大范围的教学，又可个别教学，特别适合于视 觉残疾的人学习；视听觉媒体包括电影、电视、录像等等，它 同时作用于人的视觉、听觉两种感官，将直观、鲜明的图像与 生动的语言、语音、语调有机结合，创生出一种新的学习环境 和氛围，不仅充分表达所需传递的教学信息，而且有利于学习 者处于积极的学习状态，促进对信息的理解和接受；交互媒体 包括教学模拟、教学游戏、计算机辅助教学、多媒体教学包、 多媒体远程教学系统等等，这种媒体的教育意义在于学生的参 与性，交互媒体成为学生学习内容和自身知识体系的桥梁，在 这两者之间构建了一个双向的通道，整个过程是双向的。具有 相互的刺激和反应，是一个循环的连续过程，如图1 所示。交 互媒体特别适合因材施教的教学，交互的环境有利于调动学习 图l ：交互媒体的循环过程 者的主动性与积极性，还可以把教师从简单的重复劳动中解放出来，以便有更多的精力和时间从事 教学设计。因此，交互媒体将越来越多的在今后的教学中得以使用。 1 3 多媒体技术 多媒体技术最早出现于2 0 世纪8 0 年代中期，它是一种发展迅速的综合性电子信息技术，它给 4 第一章多媒体教学的由来与现状 传统的计算机系统、音频和视频设备带来了方向性的变革。通常人们谈论的多媒体技术往往与计算 机联系起来，这是由于计算机的数字化和交互式处理能力，极大地推动了多媒体技术的发展。目前 人们所认识的多媒体技术是先进的计算机技术与音频、视频和通信等技术融为一体而形成的一种新 技术。它将文本、图形、图像、动画、音频和视频等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、获 取、压缩或解压缩、编辑、存储等加工处理使多种媒体信息建立逻辑链接，集成为一个系统并具 有交互性。包括信号处理技术、音频和视频技术、计算机硬件和软件技术、通信技术、图像压缩技 术、人工智能和模式识别技术等等，是一门跨学科的综合性高新技术。 多媒体技术最有前途的应用之一就是教育领域，多媒体丰富的表现形式以及传播信息的巨大能 量赋予了现代教育技术崭新的面目。利用多媒体技术编制的教学课件，能创造出图文并茂、绘声绘 色、生动逼真的教学环境和交互操作方式，从而可以大大激发学生学习的积极性和主动性，改善学 习环境提高学习质量；利用多媒体技术还能模拟物理和化学实验，能制作出天文或自然现象等真实 场景，还能很逼真地模拟社会环境咀及生物繁殖和进化等。各种形式的虚拟课堂、虚拟实验室、虚 拟图书馆等与学校教育密切相关的新生事物不断涌现，这些新技术将会为教育工作者提供前所未有 的强大教学工具和教学手段。 目前多媒体技术已成为计算机行业关注的热点之一，多媒体技术的发展被许多国家列为高科技 发展规划。当前多媒体技术研究的主要内容包括：多媒体数据压缩技术、多媒体数据库技术、多媒 体信息组织与管理技术、多媒体通讯与分布处理技术、虚拟现实技术以及智能多媒体技术。所有这 些技术的提高和突破都将为教育技术提供新的元素，都将推动教育技术的进一步发展。 第二节二十世纪教学理论的变革嘲嘲”“” 2 1 建构主义教学理论 建构主义教学理论是在建构主义学习理论的基础上发展起来的，其真正得以兴起只有短短的二 十多年。在2 0 世纪后期，由于高新技术的发展，人类面临着知识经济、信息时代与知识社会的挑战， 强调依据信息技术进行意义建构与知识创新的建构主义知识观与学习观盛行于西方世界，并对曾经 流行并仍然存在于现行教育中的知识传递观以及相应的传统的认识论发起了强烈的批判，这种社会 情形为建构主义的发展提供了必要的条件。 维科的“新科学”、康德的哲学、杜威的经验自然主义成为了建构主义的哲学基础。他们强调人 在获得知识过程中的能动性，强调人对世界的认识过程是人对世界和自身进行建构的过程。因此 对学生而言，学习是一个认识世界和获得知识的过程，学习的过程也应该是学生不断进行知识建构 的过程。与此同时，皮亚杰的结构观和建构观、维果茨基的心理发展理论又使得建构主义本身成为 认知理论的一种发展。 建构主义认为，知识不是概括世界的法则，而是由人创造的并受他们的价值观和文化的影响， 知识既不是客观的也不是主观的，它只是一种解释，知识不是静态的，而是动态的。建构主义的学 习观可以概括为以下三点： 1 学习是学习者主动地建构知识的过程 在学习过程中，学生原有的知识由于新经验的介入而发生调整和改变，因此，学习并不是简单 的信息积累、信息加工它包含由于新旧经验的冲突而引发的观念转变和结构重组。学习过程是新 旧经验反复的、双向的相互作用过程。由此可以推断出学习不是一个被动吸收、反复练习和强化 记忆的过程，而是一个以学生已有的知识和经验为基础，通过个体与环境相互作用主动建构意义的 过程。学习者不是被动地吸收信息，而是主动地建构信息。 东南大学硕士学位论文 2 学习者以自己的方式建构对事物的理解 所有事物的意义并非完全独立于人而存在，而是源于人类对知识的建构。每个学习者在日常生 活和学习过程中，已经形成了相当多的经验。教学不能无视学习者的这些经验，而是要把学习者现 有的知识经验作为新知识的增长点，引导学习者从原有的知识经验中“生长”出新的知识经验。由 于每个学习者的发展水平和经验背景不同，每个人都以自己的方式看待事物，即学习者以自己的方 式建构对事物的理解，因此，世界上不存在唯一的理解标准。从这种意义上看，将各种观念、概念 甚至整个知识体系仅仅通过字词就可以由教师传授给学生的这种传统教学的看法和做法是不正确 的。 3 学习应该是一个交流和合作的互动过程 学习者对问题理解的差异性，在学习者的共同体中恰好构成了一种宝贵的学习资源。这些学习 资源可以通过交流、讨论与合作，被共同体中的每一个成员所享用，从而促进所有学习者的意义建 构能力的提高。合作学习和交互式教学得到建筑主义者的广泛重视，并在建构主义的教学中广泛使 用。 建构主义学习理论强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对 象变为信息加工的主体及知识意义的主动建构者：而且要求教师要由知识的传授者、灌输者变为学 生主动建构意义的帮助者、促进者。这就要求教师在教学过程中彻底摒弃以教师为中心、单纯强调 知识传授、把学生当作知识灌输对象的传统教学模式，而采用全新的教学模式、教学方法和教学设 计思想。建构主义的教学模式可以概括为：以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指 导者、帮助者和促进者的作用：利用情景、合作、对话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积 极性，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。 然而，建构主义教学理论也还存在着一些需要探讨的问题。首先，建构主义理论过于强调学习 的非结构性、主动性、社会性和情境性，而对知识本身的教学多少有所忽视。众所周知，如果没有 实际知识内容的传授，就难以培养学生的适应能力，如果忽视知识、技能的教学，那么学生智力的 发展必然会落空。其次，建构主义对教师提出了更高的要求。他们是学生主动建构知识意义的帮助 者、促进者，并且教师也不可能成为学生所选择的每一个问题的专家，因此，教师必须常常和学生 一起做一个学习者。这就要求教师在教学过程中彻底放弃教师中心主义的观念，但这对于传统教学 思想下的教师来说，无疑是一个巨大的挑战。再次，多媒体计算机和网络通信技术是建构主义理论 应用于教学的先决条件。在客观条件没有成熟之前，建构主义教学很难进入实质性的教学实践。可 见，建构主义的教学理论的大多数观点目前虽然已经被广泛的教育工作者所认可，但是由于和教学 实际还有很大的距离，在很多情况下，受到各方面因素的影响，真正意义上的建构主义教学还很难 在实际的教学过程中得以推广。目前，这样的实际现象不仅存在于初、中等教育中，也存在于各级 的高等教育中。 2 2 二十世纪末学习理论的革命 在二十世纪末的十年间，学习领域的理论发展经历了一次 科学的革命。旧的客观主义的学习理论已被更为建构性的学习 过程所取代。学习理论的研究者相信学习不是传输过程，也不 是接受的过程。学习是需要有意志的、有意图的、积极的、自 觉的、建构的实践，这种实践活动包括互动的意图行为一 一反思( 图2 ) 。人类在学习过程中应该有能力清晰的表达自 己的意图，然后策划付诸实现的行动，行动是与感知和有意识 的自觉的思考结合在一起的，通过反复的行为不断的反思，调 6 黾固 一 回 图2 ：作为意图一行为一反思的学习 第一章多媒体教学的由来与现状 整意图，再实施行为。因此，学习是一个积极的过程，有关学习的思考至少应该有三个基本的转变。 首先，学习是意义定制的过程，而不是知识的传递。意义定制即试图解决在我们已知的与未知的之 间存在的不协调。这一不协调确保了学习者对知识一定的物主身份。因此当遇到疑惑或问题时， 学习者必须清晰地表达出试图理解这些现象f l 勺意图，然后与之互动，有意识地对这些互动的意义进 行反思；其次，当代学习理论越来越关注意义定制过程的社会本质。学习就是对话，既是内部的， 又是社会的协商，既与个人有关，又与周围环境密切联系。学习就本质而言是一个社会对话的过程。 最后，学习是一个合作的过程，当代的学习更不能是孤立的、封闭的，而应是合作的和开放的。 新的学习理论和思考以多种方式影响着教育，教育工作者们试图用新的学习理论改变传统的教 学方式。在整个9 0 年代，研究主要关注的是基于问题、基于项目、探究导向的教学法。它们都表现 为结果开放的学习环境，设立以学生为中心的学习环境。其中包括基于问题的学习、抛锚式教学、 基于目标的教学、基于项目的学习、开放学习环境等等。国内外的教育工作者们提出了多种多样的 教学设计方法，可谓是百花齐放。在实施和实践中，实际的教学和理论设计上的矛盾不断出现，问 题是普遍存在的。第一，教师依旧依赖熟悉的教学方法如讲授、练习题和死记硬背。老方法与传 统的期望值和评价学生的方法更协调，能更好地受到现有教育需要的支持。能成功地对传统教学模 式进行改造的为数甚少；第二，在新的学习环境中，学生是主动进行知识建构的主体，而教师只起 到引导和指导的作用。这对教师和学生而言，都是对传统的基于学校的学习活动的根本性背离，学 生如何去学习，教师如何去把握教学的尺度，对于不同的学生要采用怎样不同的学习环境，这些都 是目前较难解决的问题。在许多的学习环境中，学生几乎都是倾向于采用外部提供的问题，然后在 系统中浏览，并为以此结果开放的问题寻找“答案”，他们总是试图用传统的策略来解决基于互联网 的或其它方式的探究性学习任务。他们倾向于把活动看成是寻找所研究问题的正确答案，而不是从 中学习和总结经验。因此，学习者所采用的方法不是支持了或推动了开放的或探究性的学习，而是 在正规教育中达到成功表现所需要的策略。 2 3 对科学学科教育的反思 素质教育在本质上是一种新的教育价值观，是一种在新价值观指导下对理想教育的追求。科学 教育是基础教育的基本内容，也是现代文明的基础。因此，素质教育很大程度上落实到科学教育中， 传统教育中通常把科学教育理解为“系统的科学基本知识、基本技能和科学思维方法的教育”，这是 一个不全面的理解。而在实际的编写教材和教学中，在考试检查中，“科学思维方法的教育”往往又 成为虚拟之格，科学教育被缩简为科学知识的教育，使得科学教育的空间越来越小，甚至发展到与 科学教育的本质背道而驰。 对科学知识教育的反思：中国的教育传统是重伦理道德教育这就决定了人们对知识的理解有 这样一些基本特征，即认为知识是预发的，而非个人主体发现的与个人的努力无关：认为知识都 是正确的，特别是写在教科书上的一定都是正确的。这些特征决定了传统知识教育中学习者总是被 动的接受知识学习过程也主要是记忆过程，学习过程带有很大的社会家庭的强制性。这些特征对 现代科学和科学教育具有难以摆脱的影响，使得学习者在学习中重结果甚于重过程，忽视了所有后 续的知识都是在前有知识的基础上发展起来的，对知识发展的过程重视甚少：重标准答案甚于重智 力开发，教学的目的和评价标准就是看学生是否能够获得唯一正确的答案。所有的习题都是有标准 答案的。而事实上任何现象的答案都不会是唯一的，不同角度会有不同的答案，在解决实际问题的 过程中，重要的并不是运用数据，而是确定什么数据才是有用的。 对科学方法教育的反思：科学并不是简单的对自然规律的揭示，更重要的是找到了研究自然规 律的方法，或者可咀说一门学科能不能形成科学，主要的就在于它能不能找到研究自身对象的正确 方法。任何一门学科走向科学的过程都是形式化、符号化、建立数学模型、实验模型的过程。其构 建符合自身研究对蒙特性的形式、符号和数学模型的方法，就是这门学科特有的思维方法和工作方 7 东南大学硕士学位论文 法。现在的教育完全没有把这种科学方法放在特别重要的位置，使得学生在掌握了某一学科的许多 知识的时候却不懂得该门学科得科学方法何其方法得价值。 对科学态度和精神教育的反思：科学态度是通过对科学知识的正确理解和科学发展的整体把握 而形成的科学信念与科学习惯。科学精神是在对科学真理探索的过程中，在对科学本质的认识不断 深化的过程中，孕育起来的推动科学进步的价值观和心理取向。科学是不断发展的，科学的本质并 不是证实真理，而是不断发现以前真理的错误，不断更新真理。强调科学精神就是强调怀疑的、批 判的和创新的精神，要善于在没有问题的地方产生问题、在没有现成答案的地方寻找答案。创新意 识和台作意识已经成为科学精神中的重要组成部分。中国传统教育中对现成科学知识的获得，对科 学实际功用的重视，远远超出了对科学方法、科学态度、科学精神的重视。 知识经济的到来，进入了以知识的创新和知识迅速转化为技术引导主流的时代。知识总量迅速 膨胀，知识陈旧周期日益加快，社会观念、生活情境日益多元化，现代信息媒体的运用也越来越普 及。教师和学生经常面对着同样不知道答案的问题，面对着谁都不知如何处置的情境。因此，教育 能不能使学生有效地产生问题、进入问题、形成解决问题的意识、习惯和能力，能不能创造性地应 答没有遇到过的挑战，这才是科学教育的基本要求和改革目标。 第三节现代化的教学方式多媒体教学“”“” 3 1 什么是多媒体教学 教学过程是教师运用一定的教学媒体向学生传播知识的活动，学生的学习也是通过各种学习媒 体来进行的。二十世纪以来，随着信息技术的发展，教学媒体呈现出纷繁复杂的形式。大量的电子 媒体的出现使现代教学媒体在承载信息的种类和能力以及使用的方便上都有很大的发展。特别是 多媒体计算机和网络，它们不仅具有高速运算、海量存储和自动运行等功能，而且还可以把文字、 符号、图形、动画、音频和视频等多媒体信息一体化，采用图形交互界面和触摸屏等技术使人机 交互能力大大提高。它们已成为一种重要的教学媒体被运用于教学过程中，形成了一种现代化的教 学方式多媒体教学。 多媒体教学就是利用多媒体计算机和网络综合处理技术来控制文字、符号、图形、动画、音频 和视频等多媒体信息，把多媒体信息按照教学要求有机地组合，形成合理的教学结构并呈现在屏幕 上，然后完成一系列人机交互操作，使学生在最佳的学习环境中进行学习。因此，多媒体教学可以 达到扩充教学手段、扩大教学内容、帮助学生灵活使用所学知识等目的。 3 2 多媒体教学在高等教育中的地位和作用 高等教育是各级教育中的一个重要部分，是增强民族素质的重要环节。我国目前正处在高等教 育从精英化向大众化过渡的时期，高等教育尤其是大学本科教育是这一过渡时期的关键。如何在学 生人数增加而教师缺乏的现状下保持原有的教学质量，提高教学的效率已经成为目前高等教育所重 视的问题之一。中华人民共和国高等教育法中明确规定：“高等学校应当以培养人才为中心”。何 为培养人才? 究其根本，应该是培养适应现代化社会需要的人才。因此，高等教育应以学生为主体， 贯彻“以人为本”的教育观念，让学生素质得到全面培养，能力得到充分发展。这是时代的需要， 也是新时期高等教育的基本责任。 现代教育技术的发展，信息化教育的浪潮也波及了高等教育。多媒体教学、网络教学越来越多 的在高等教育中发挥作用。我国目前高校中计算机和网络已经相当普及，几乎所有的系科、教师都 配有多媒体计算机，不少学校都为学生建立了有一定规模的学生机房，甚至有些高校的学生宿舍里 8 第一章多媒体教学的由来与现状 都配有可上网的汁算机供学生使用。可以说，信息化在我国高等教育中已有了一定的硬件基础。 在高等教育中使用多媒体教学和传统的教学相比，在提高教育质量和教学效率方面所起的作用 已被人们所公认。而其在教学中更有着不可替代的作用。 1 是多维化信息的传递，有利于思维方式的多元化。 多媒体教学运用了多媒体技术，是多种视听交互式媒体的综合，能够使学生的多种感观参与教 学的交互从根本上改善了表达信息的形式和能力，缩短了传递信息的实践和途径，提高了处理信 息的速度和质量使学生进入了视觉和听觉并用抽象逻辑思维与具体形象思维共同参与学习过程 的多维动态，它使人的思维活动易于突破抽象逻辑思维的难点和局限，使教学活动更加符合人的自 然思维习惯，从而获得更好的教学效果和更高的学习效率。 2 多媒体信息的非线形结构，有利于实现个性化和创造性的学习目标 越来越多的多媒体课件采用超媒体结构来组织教学信息。超媒体是一种非线形的信息结构，它 包含了各项高低层次不同的认知学习目标。当学习者穿梭在各种链接结构的路径上时，超媒体给学 习者提供了更深入理解信息关联的渠道，使学习者可以对各个有关的知识点进行比较、分析、综合 和判断，学习者甚至可以利用多媒体教学系统提供的图、文、声、像等创作工具来自己创造更高层 次的学习。多媒体教学更引人入胜的地方，莫过于它能引发学习者的想象力和创造力，如动画可以 千变万化、随心所欲地去创作，图像可以使原来肉眼看不清的东西放大或旋转，产生各种奇妙的变 化。学习者不但可以选择和感知，而且还能动手编辑和创作。这种媒体与计算机的完美结合可以促 进人们感官与想象力的相互配合，产生出前所未有的思维空间与创造灵感。这种充满创造性的学习 过程是