CAI在中学数学教学中的应用

1、CAI在中学数学教学中的不足与对策数学与应用数学师范 2001级学生 张晓华内容提要：如何在先进的教育理论的指导下，充分认识中学数学教学的需要，发挥电脑的作用，促进数学教学改革的深入，正引起人们越来越多的关注，CAI已经普遍被接受，有关它的研究也日益兴起但是从目前的CAI在数学教学中的应用来看良莠不齐，有不少问题仍需要从理论和实践两方面来探讨如何正确认识CAI，如何了解CAI软件，了解CAI的应用现状，如何正确应用CAI，在这几个方面都存在一些偏差和不足，只有了解决这些不足，然后解决这些不足，寻找电教化教学手段与能力培养的最佳契合点才能使CAI健康发展，切实达到全面提高学生素质的目的关键词：C

2、AI；中学数学教学；不足；对策目录引言21 CAI在中学数学教学中的不足21.1 认识上的不足31.1.1过分相信CAI 31.1.2对CAI持消极态度31.2 CAI软件的不足 31.3 CAI在课堂教学中的不足 41.3.1 课堂信息量大，学生不能完全接受41.3.2 学生主体地位没有体现出来51.3.3 只注重演示内容，不注重实际效果51.3.4 没有系统的板书51.4 课件制作技术方面的不足62 解决问题的对策62.1 提高教师对CAI的认知水平，遵循CAI的辅助性原则62.2 探索如何最佳发挥已有软件的作用72.3 课堂教学中应处理好几个关系72.3.1 处理好计算机演示与学生动手活

3、动之间的关系72.3.2 处理好电脑投影与板书之间的关系82.4 有组织、有计划地对教师进行计算机知识培训82.5 条件可能，学生应该了解几何画板等软件93结论9致谢9主要参考文献9英文标题、署名、内容提要、关键字10引言计算机辅助教学(Computer-Assisted Instruction,简称CAI)是利用计算机作为主要的教学媒体来进行教学活动，即利用计算机来帮助教师执行教学功能随着现代化教学手段的发展和普及，CAI已成为当前课堂教学的热点，在高中数学课堂中也得到广泛的运用毋庸置疑,利用CAI，极大地促进了数学学科教学水平的发展，提高了教学效果，在培养学生探索与创新精神、树立辨证观点、

4、发挥学生的非智力因素，展示知识的产生过程都有很大的优越性如何在先进的教育理论的指导下，充分认识中学数学教学的需要，发挥电脑的作用，促进数学教学改革的深入，正引起人们越来越多的关注，CAI已经普遍被接受，有关它的研究也日益兴起但是从目前的CAI在数学教学中的应用来看良莠不齐，有不少问题仍需要从理论和实践两方面来探讨如何正确认识CAI，如何了解CAI软件，如何了解CAI的应用现状，如何正确应用CAI，在这几个方面都存在一些偏差和不足，为了了解决这些不足，为了解决这些不足，本文做出了比较详细的论述. 作为数学教学改革的核心，CAI教学已成为一种崭新的教学方式如何使用这种教学方式，怎样和现有的教学模式

5、相结合，大家都在探索现阶段对CAI的探索大致分为四大类：第一类：探索什么是CAI，以及CAI的发展过程主要介绍现在教育技术的发展，教育技术学科特点和理论体系，教学设计与CAI的理论与方法，多媒体教学应用及网络技术和远程教育1第二类：对CAI软件的探讨主要介绍现在比较流行的几种CAI软件的使用方法如几何画板14、Authorware13、Flash12、Powerpoint等第三类：对CAI课件的探索主要针对课件制作和应用方面3第四类：对CAI在教学中的认识主要是对CAI在教学中的不足、误区等方面进行探索45 四方面的探讨，使人们认识了什么是CAI，以及CAI的发展？什么是CAI软件、课件？在C

6、AI教学中应注意的一些问题等等我们知道，学一样东西，做一件事情，都是理论联系实际的过程，以上的探索，似乎重理论轻实际在人们对CAI教学中出现的问题探索中，人们又忽略了怎样去解决这些问题本文结合CAI在中学数学教学中的实际问题，详细说明了怎样去解决这些问题，旨在使CAI健康发展切实达到全面提高学生素质的目的1 CAI在中学数学教学中的不足运用CAI，不仅能增强学生学习兴趣，激发学生探究精神，另一方面CAI还可以拓宽数学课堂教学形式，改变已往单一的教学手段，使数学问题更现象化，更贴近生活然而，在教师们积极探索多媒体辅助教学过程中，由于教师的认识水平，或制作技术水平不高，总有一些不如人意的地方，鉴于

7、此从认识、软件、课堂教学三方面对CAI的不足进行论述1.1 认识上的不足在我国现代化教学的发展处于初期阶段，对数学教学来说，沿用多年的传统教学思想根深蒂固一些陈旧的教育观念的转变需要一个过程，一些过时的教学手段，教学方法的更新需要一个熟悉掌握阶段正是这种情况，对运用CAI的认识存在以下不足1.1.1过分相信CAI这方面片面强调“只要是多媒体计算机一旦在课堂上摆出来，奇迹就会出现”，如为“公开课”而使用电脑，为评比使用电脑，为使用电脑而使用电脑的现象普遍存在；如：一位计算机教学经验丰富的老师在谈到自己开发软件的经验时直言不讳：“虽然CAI是一个好的教学媒体，但也是一项投入多（时间，人力，经费）产

8、出少的工作，它仅使用于教学中的评比、检查、参观、学习一类装点门面的场合”1.1.2对CAI持消极态度这方面对新技术应用有“漠视”或“麻木”思想，甚至抵触下表是某市中学教师看待CAI的问卷调查： 年龄教师20-2930-3940-4950以上专业教师61%25%14%0%学科教师47%30%17%6%我们由此表可以看出专业教师较为集中在20岁到30岁之间，说明该市中学计算机教育方面的人才是近几年才开始大量培养的，而填写问卷的学科教育也较为集中在20岁一39岁之间，这一点在我们发送问卷时就可以感受到，有的老教师一听问卷是有关于计算机方面的就摇头说：“你去找年轻老师填写吧，他们参加了培训，知道的比我

9、多”这就说明了一个问题，即相对来说中青年教师对于计算机在教学中的应用更感兴趣，在这方面接触的比老教师多当然，近年来，师范院校加强了对学生计算机知识的教育也是这种现象出现的一方面原因说到这里，就应当提到一个问题，就是部分教师对CAI有着认识上的这样一些误区：1)对CAI有神秘感，认为只有专业人员才能掌握和运用；2)抱着自己的老经验不放，对CAI所能起到的作用还持一定的怀疑态度；3)认为准备工作相对繁琐，较为麻烦而产生畏难情绪1.2 CAI软件的不足制作一个高质量的CAI课件，首先要选择一种适合的软件从Powerpoint、Authorware、Director到Flash都有优点，但同时也存在一

10、些不足：如Powerpoint制作和使用都十分简便，但功能比较单一，只能将目标制成线性结构的幻灯片序列；Authorware 制作的课件颇具专业化，但文件体积大，多用于制作多媒体教学光盘，不易传播；Director具有很强的编辑能力，通常用来制作复杂的游戏产品，但用来制作教学课件似乎有点“杀鸡用牛刀”的味道，Flash具有强大的动画编辑功能，但相对上述软件学习起来比较难几何画板是中学几何中用的最多的软件，但仍然存在着一些问题：比如我们在几何画板中建立的坐标系中没箭头（如图1），无箭头图（1）这与我们平时学习的坐标系不一样还有当图形中需要箭头时，在几何画板里却找不到，我曾在几何画板中画一个图，图

11、里有两个箭头，但却找不到，最后只用Word把这个图画出来1.3 CAI在课堂教学中的不足一般我们上课时用的课件都是事先根据教学要求而设计确定的，而现在多数课件的开发恰恰忽略了这一点，单纯追求直观和生动，忘记了作为主体存在的学生的主动性只强调教师“教”而忽略了学生的“学”，学生参与教学活动的机会少，大部分处于被动接受状态，学生的主动性、积极性很难发挥，更不利于创造型人才的培养鉴于此就对CAI在课堂上的一些误区进行四方面的概括：1.3.1 课堂信息量大，学生不能完全接受电脑能够储存大量的信息，这是电脑的一大优势，我们有的老师在制作课件时，惟恐体现不出这一优势，将与课文内容有关的所有材料事无巨细尽数

12、罗列，而在使用时，受课时限制，只能加快单位时间传输信息量结果是五彩缤纷的多媒体信息包围学生，其琳琅满目的程度令人头昏目眩，无法进行知识由“同化”到“顺应”的转化，这直接影响学生对所学内容、意义的检索处理和理解接受案例1：用3DS制作，Authorware连接的课件，整堂课教师没写一个字，全部由电脑和幻灯片展示，教师只动动鼠标播放幻灯片画面上数据纷飞，图案迭换，文字上下翻腾所配音乐惊险刺激，用这样的课件上课，学生似乎接触到许多东西，然而在惊险刺激的背后，学生能记住多少知识呢？更何谈去反思和创造1.3.2 学生主体地位没有体现出来当前教改的基本原则要求学生由外部刺激的被动接受者转变为知识的主动探求

13、者然而由于各方面的因素的制约，许多学校的CAI仅停留于表面形式，并未做到真正意义上的“人机互动”即由教师按照事先设计好的思路“一讲到底”，根本不顾学生的反应如何，教师讲解变成了电脑播放，忽视了教师与学生之间的情感交流案例2：高中教材中三角函数的图像随A、的变化而变化这一节，大量的CAI课件是用几何画板制作，在课堂上教师用计算机演示A、取不同值让学生观察图像的变化，然后总结规律这实际上是迫使学生接受该三角函数随A、的变化而变化的事实，并没有体现学生在学习中的主体地位1.3.3 只注重演示内容，不注重实际效果计算机技术的运用，使我们有可能解决传统教学手段所无法解决的问题，使教学的效果更显著，但多数

14、教师在教学实践中，仍沿袭传统的授课模式，并没有利用现代化技术突破陈旧的传递式的教学设计，只是由“人灌”变成了“机灌”，不仅削弱了教师的主体作用，同时也不利于学生某些能力的培养，这就难免失去了数学CAI的本意案例3：在万州区数学多媒体辅助教学研讨会上，有一位教师在上空间两条直线一节时，为了说明正方体中A1B与AD1的位置关系（如下图），ABCDA1B1C1D1图（2）用3dsmax对正方体作了旋转的动画，从另一侧面来判断两直线的位置关系，结果虽然直观，一目了然，但从立体几何培养学生的空间想象能力这一点看显然达不到预期的目的1.3.4 没有系统的板书传统的教学是“一支粉笔，一张嘴”大天下，教师的板

15、书系统而又美观这种系统性的板书是学生把感性知识上升为理性知识的桥梁因此，课堂教学离不开板书的密切配合但许多中学的多媒体教室往往不设黑板或者有些教师在应用CAI时忽略了板书的作用，有时整个一节课看不到老师写一个字，笔者认为：“走马观花式”地看计算机演示不利于学生知识体系的构建1.4 课件制作技术方面的不足 现阶段，多数教师的电脑技术还停留在Word、Excel、Powerpiont的使用，有的课件就用Authorware、Powerpiont制作，Powerpiont处理音频、视频、动画效果并不理想，Authorware对平面几何、立体几何的图形及数学函数图像变化的处理有一定的局限性由于制作技术

16、局限，一些课件还存在界面不合理，操作繁杂，字体、颜色搭配不当，动化效果不理想，甚至数学图像，集合图形不规范等缺点2 解决问题的对策以上就是现阶段对CAI就认识、软件、课堂教学三方面的不足的论述，那么怎样解决这些不足？下面就对CAI在认识、软件、教学中的关系、教师计算机水平、学生计算机水平五个方面论述解决以上问题的对策：2.1 提高教师对CAI的认知水平，遵循CAI的辅助性原则Collis18指出，最佳应用信息技术的起步方案是教师从课堂的实践中，辨别出应用传统数学模式施教而效果欠佳的项目由此看来，不管计算机发展到什么程度，它只能辅助教师的教，只能辅助学生的学 形式是为内容而服务的，CAI只是一种

17、手段，不是目的不能为用课件而用课件要有CAI的帮助下，使学生比较容易掌握数学的基本概念和基本思想、方法，更好掌握教学中的重点、难点例：解析几何中位线段的定比分点概念教学的难点是帮助学生深刻理解与分点P的一一对应关系为了突破这一难点，我们用几何画板在屏幕上显示有向直线l，在l上设置两个固定点P1、P2和一个动点P，并开设变化值窗口，让学生亲自手动演示实验，使直线l上各种特殊点：P1、P2点，P1P2中点，P1P2的各种内分点，外分点等的位置与的关系显露出来这样分 P变化引起线段的比的变化特征很直观、精确、完整很好地突破了“形”（线段）与“数”（有向线段的数量比）的一一对应关系这一教学难点图（3）

18、2.2探索如何最佳发挥已有软件的作用 高质量CAI软件的开发、研制需要投入较大的人力、物力和财力以中小学的实力难于开发系列化、高质量的CAI软件，因此，作为中学应该把研究工作的重心放在软件的应用方面，探索如何最佳发挥已有软件作用几何画板是中学数学教师的首选软件它学习起来容易，操作简单，制作课件时间短，制作出的课件字节少，便于携带，交互性强至于Powerpoint、Authorware、Flash等软件的优点刚才已经介绍作者觉得最关键的就是如何把这些软件的优点结合在一起现在几何画板支持插入“OLE”对象，如插入“Word文本”、“BMP位图”、“3DS动画”、“Powerpoint幻灯片”等，不

19、但是几何画板，Authorware也具有相同的功能例：在讲圆锥体的体积时，我们要用已经学过圆柱体的体积来推出：V=Sh在这样用Authorware做的课件中，其中就插入了Flash动画：将一个圆柱体杯子中的水分别倒入等底等高的三个圆锥里面，刚好倒三次如图（4）分别倒入 图（4）这样就可以结合Authorware的优点和Flash的动画特效，使教学达到最好的效果2.3 课堂教学中应处理好几个关系2.3.1 处理好计算机演示与学生动手活动之间的关系 CAI在数学教学中的应用，它的强大的演示功能是传统的教学手段无法比拟的，教师利用多媒体辅助教学，投影、动画、音响等多种信息传递，优化了教学过程，但是过

20、分刻意追求多媒体教学，势必忽视教师的示范作用，势必忽略教师的体态语，其他教学手段对教学的辅助使用（实物模型演示），在立体几何中，教师花了大量的精力制作立体几何课件来辅助教学，代替真实直观的实物演示，辅助效果不及实物给人直觉不依据教学内容，追求时髦，高耗低效，得不偿失 更为突出的是只重视计算机的演示功能，而忽视学生的动手活动学生学习知识、获得能力的过程，是对数学知识的一种体验过程，没有学习的内在体验，无法形成能力学生要自我获得内在的体验就必须在学习过程中动手、动脑、动眼、动口，多种器官协调活动不少教师在教学时过分强调多媒体的演示功能而忽略学生的动手活动例：的图像课件，如果在演示之前要学生用五点作

21、图法作出和后，再演示，学生有了作图的体验，对软件的演示就确信无疑AOxyy=ax2=0.68a=0.55又如：如图（5）： 图（5）上下拖动A时，屏幕a的值（点A的纵坐标）随之改变，相应的抛物线的开口大小、方向都在改变，反复拖动，学生经过观察，也能发现：当a0时，抛物线的开口向上，当a0时，抛物线开口向下；a的绝对值越大，抛物线开口越小，其他教具对这一过程展示是无能为力的但在进行这一内容的教学时，可只把A在x轴的上方拖动，只让学生观察，当a取正数时，抛物线的开口的情况是怎样的，当学生归纳出“抛物线的开口向上、a越大抛物线开口越小”的结论后，再提问学生，如果把点A在x轴的下方拖动，a的值是负数时

22、，抛物线的开口等情况应该怎样？由此可见，同样是使用电脑辅助教学，仍然存在教学方法的选择、教学过程的精心设计2.3.2 处理好电脑投影与板书之间的关系 传统的黑板，教师可演算、表述教学过程，即写即擦、随时改正，学生可板演、实验验证，教师可以根据学生情况补充板书，方便、快捷、有效由于一人一机条件未成熟，学生不可能与电脑进行人机交流，就目前而言，板书的上述优越性电脑无法代替现代化的教学手段和传统的教学手段如何合理使用，即用计算机辅助教学如何用好黑板？板书什么内容？笔者认为，在利用CAI时板书不可缺少，板书应保留一节课的主题结构，如课题、定义、定理及其证明过程、例题的分析、演算过程，学生对教学过程提出

23、新见解、新方法办法应给学生清晰的知识线索，教师在板书时也给学生留下了思考问题的时间和空间，给学生留下反思、发问的时间和机会这是过程性教学不可缺少的 总之，教学过程是一个十分复杂的过程，教师的一个微笑、一个手势、一个简单的动作，在提高教学效果中都起着重要的作用能用黑板、嘴巴等其他媒体讲清楚的，就不必使用电脑，一开始就应该把这个方向搞对头2.4 有组织、有计划地对教师进行计算机知识培训学科教师计算机应用水平偏低是影响计算机辅助教学效果的客观因素据了解，在大多数学校，一般只有从事教育技术和计算机专业课的教师能熟练掌握计算机，其他学科教师基本上对计算机知之甚微，特别是长期从事传统教学的老教师，他们认为

24、计算机太复杂了，怀疑自己是否能够学会，是否能运用计算机辅助教学学科教师由于对计算机的操作不当而中断教学，或者计算机运行出现一点简单故障便无所适从等，这些现象严重影响了教学的效果和质量 有组织、有计划地对教师进行计算机知识培训是开展CAI工作的必要条件，可采用计算机讲座、观摩CAI教学实例、学习理论知识、开展多媒体教学探索实验课等具体措施使教师掌握必要的计算机知识、了解CAI的制作途径和制作方法2.5 条件可能，学生应该了解几何画板等软件 数学应用软件几何画板不仅能帮助学生理解数学概念、解决数学问题，而且本身就上一个智力开发的工具，有利于学生能力的培养、素质的提高 例：在三角函数的的图像随A、的

25、变化而变化这一节，可以先让学生接触各种图像，使其意识到A、可能对图像有影响，从而进一步让学生相互合作，学生通过自己的电脑自觉探索得出规律（在电化教室上课），我们仅仅做出一些建议这一细微的变化，促使学生在课堂上真正“动”起来，真正地由老师“教数学”变成学生“研究”数学，极大地提高了学生学习的积极主动性3 结论总之，教师在运用CAI教学时不能停留在形式上的改变，切忌只追求形式上的多样化，“不要用新的电教媒体进行新的注入式教学”，而是要充分利用电教媒体的优势，寻找电教化教学手段与能力培养的最佳契合点只有这样，现代化的电教化手段，才能使教师如虎添翼，使学生更好的掌握学习和思维方法，才能避免出现：“穿新

26、鞋，走老路”的情况，才能使CAI健康发展，切实达到全面提高学生素质的目的致谢：感谢余大鹏老师对本文的悉心指导主要参考文献：1张舒予现代教育技术学M安徽：安徽人民出版社2003-5-1(1)2王绣荣，缪亮计算机辅助数学教学M河南：河南科学技术出版社2002-9-53黄立俊中学数学CAI课件的制作及其应用J中学数学教学2003.6：62-644黄建起多媒体课件辅助数学教学的一些不足J中学数学教与学.2003.4：63-645陶维林浅谈电脑辅助中学数学的误区J数学通报2000，(9)：6-86朱施南多媒体教学与课件创意M武汉：武汉理工大学出版社2003.37傅德荣CAI课件设计的原理与方法M北京：高

27、等教育出版社1994.28李军计算机辅助教学常见问题解答M北京：人民邮电出版社20049王艳，邹劲松，贾瑞凤等中国计算机辅助教育20年J数学通报2002，(6)：7-810刘亚平计算机辅助教学与多媒体课件制作M北京：中国铁道出版社200411陈浩多媒体技术应用M北京：清华大学出版社2003.8.112刘峰，魏云绣Flash多媒体课件制作专业教程M北京：清华大学出版社2004.613冯建平，符策群中文Authorware多媒体制作教程M北京：人民邮电出版社2004.814屈清明，季久峰几何画板数学课件制作范例教程M 北京：人民邮电出版社2004.115黄荣金技术支持下的数学教学探索J中学数学教与

28、学2003.2：64-6416周光剑计算机辅助教学应处理好几个关系J中学数学教与学2003.1：61-6217张放浅谈多媒体在数学教学中的作用J中学数学教与学2002.5：60-6118Collis.B. (1996).The Internet as an educational innovation:Lessons form Experrence with computer inplementation Educational Technology 36(6)：21-30CAI deficiency and countermeasure in the mathematics teaching of middle schoolStudents of Mathematics and applied mathematics the normal school 2001 grades Zhang XiaohuaAbstract:How to fully realize the need of mathematics tea