☆ 宋西紅

（廣東省財政職業(yè)技術(shù)學(xué)校 ，廣東廣州 510445）

一、引言

信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程的整合已成為數(shù)學(xué)教育改革的熱點問題，因此，數(shù)學(xué)多媒體課件走進(jìn)數(shù)學(xué)課堂也已成為一種趨勢，其質(zhì)量高低將直接影響課堂教學(xué)的效果。通過調(diào)查研究發(fā)布在網(wǎng)上的數(shù)學(xué)課件和各地教師課堂使用的數(shù)學(xué)課件，發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)比例的數(shù)學(xué)課件的設(shè)計存在問題，沒有考慮教育學(xué)原則及學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，影響了教學(xué)效果。因而筆者對課堂多媒體數(shù)學(xué)課件的設(shè)計加以探析，以期對數(shù)學(xué)課件的制作及數(shù)學(xué)教學(xué)的有效開展有一定的指導(dǎo)作用。

二、課堂多媒體數(shù)學(xué)課件設(shè)計的理論依據(jù)

課堂多媒體數(shù)學(xué)課件屬于多媒體輔助教學(xué)課件，通過多媒體技術(shù)對文本、圖形、圖像、動畫等進(jìn)行綜合處理來實施教學(xué)過程，向?qū)W生傳遞教學(xué)信息，其設(shè)計應(yīng)建立在以下理論基礎(chǔ)之上：

（一）雙重編碼理論

雙重編碼理論是由美國心理學(xué)家佩維奧（Paivio）提出：認(rèn)為學(xué)習(xí)的認(rèn)知過程包含視覺、言語兩個加工系統(tǒng)，當(dāng)建構(gòu)基于言語和視覺時，學(xué)習(xí)者在言語短時記憶和視覺短時記憶之間建立連貫的心理表征，并在言語和視覺表征之間建立系統(tǒng)的聯(lián)系后，發(fā)生有意義的學(xué)習(xí)。因此，可通過同時用視覺和語言的形式呈現(xiàn)信息來增強信息的回憶與識別。Paivio后來又通過實驗證實大腦對于形象材料的記憶效果和記憶速度要好于語義記憶的效果和速度[1]。雙重編碼理論是課堂多媒體數(shù)學(xué)課件設(shè)計與使用的重要理論依據(jù)。

（二）認(rèn)知負(fù)荷理論

認(rèn)知負(fù)荷理論是上世紀(jì)80年代由澳大利亞認(rèn)知心理學(xué)家John Sweller提出，現(xiàn)已逐漸成為人們研究認(rèn)知過程和教學(xué)媒體設(shè)計的一個主要理論。他將認(rèn)知負(fù)荷分為三種類型：內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和有效認(rèn)知負(fù)荷。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷是由學(xué)習(xí)材料的內(nèi)在特征所決定的，它不易被教學(xué)媒體設(shè)計改變。外在認(rèn)知負(fù)荷是由學(xué)習(xí)材料的呈現(xiàn)方式及學(xué)習(xí)活動本身的缺損造成額外的認(rèn)知加工活動所致。外在認(rèn)知負(fù)荷對學(xué)習(xí)起干擾作用，而有效認(rèn)知負(fù)荷能夠?qū)W(xué)習(xí)起促進(jìn)作用。認(rèn)知負(fù)荷理論還認(rèn)為工作記憶的容量是有限的，如果學(xué)習(xí)者所要加工的信息容量超出了學(xué)習(xí)者工作記憶加工的信息容量，則一部分或者全部信息將會丟失[2]；因此，課堂多媒體課件設(shè)計的本質(zhì)就是要控制好學(xué)習(xí)者的外在認(rèn)知負(fù)荷，增加有效認(rèn)知負(fù)荷。同時保證總的認(rèn)知負(fù)荷在工作記憶容量允許的范圍內(nèi)，不造成認(rèn)知負(fù)荷超載。

（三）情景創(chuàng)設(shè)與認(rèn)知理論

20世紀(jì)90年代以來，學(xué)習(xí)的研究取向逐漸從認(rèn)知轉(zhuǎn)向情境，形成一種所謂的情境認(rèn)知理論。情境認(rèn)知理論認(rèn)為知識具有情境性，知識是在情境中通過活動產(chǎn)生的，從而強調(diào)要創(chuàng)設(shè)情境。特定的教學(xué)情境能調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生的想象豐富活躍起來，進(jìn)而調(diào)動表象儲存，做重新組合，使學(xué)生完成思考的全過程，實現(xiàn)知識的內(nèi)化，促進(jìn)能力的新發(fā)展。所以，創(chuàng)設(shè)情境是學(xué)習(xí)者實現(xiàn)意義建構(gòu)的必要前提，利用多媒體技術(shù)進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)也是課堂多媒體數(shù)學(xué)課件設(shè)計的宗旨。

三、課堂多媒體數(shù)學(xué)課件設(shè)計策略

（一）從課件可重用性的角度選取制作軟件

為提高課件的使用率，開始制作時就應(yīng)考慮到課件的可重用性、共享性，選用較常見的軟件工具。盡量避免采用難度大或偏的技術(shù)，設(shè)計過程中保持規(guī)范統(tǒng)一，方便教師二次加工，提高課件的可重用性。本文所談的課堂數(shù)學(xué)課件的設(shè)計就是基于常用的文稿演示型軟件PowerPoint與動態(tài)幾何軟件《幾何畫板》而談的。根據(jù)多媒體效應(yīng)，這兩種軟件組合所實現(xiàn)的效果便是用文本和動畫結(jié)合的方式呈現(xiàn)教學(xué)信息。

（二）課件內(nèi)容的設(shè)計

1．獨立元素交互效應(yīng)

根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論，在呈現(xiàn)認(rèn)知負(fù)荷較高的交互材料時，先給學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)一些認(rèn)知負(fù)荷較低的獨立元素，然后再呈現(xiàn)完整的材料。這也符合學(xué)習(xí)者從簡單到復(fù)雜、從低級到高級的認(rèn)知規(guī)律，提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率。例如:在講授正弦型函數(shù)y＝Asin(ω x＋φ)的圖像與性質(zhì)時，先分別用幾何畫板動態(tài)呈現(xiàn)函數(shù)y＝Asin x，函數(shù)y＝Asin ω x，函數(shù)y＝sin(x＋φ)的圖像與性質(zhì)，讓學(xué)生仔細(xì)觀察參數(shù)A、ω、φ 變化時對以上各圖像及性質(zhì)的影響，然后再呈現(xiàn)并總結(jié)正弦型函數(shù) y＝Asin(ω x＋φ)的圖像與性質(zhì)。這樣，將教學(xué)內(nèi)容按照先簡單后復(fù)雜、先部分后整體的方式加以拆分，學(xué)生理解起來就不再會有困難。

2．分散注意力效應(yīng)

為幫助學(xué)習(xí)者更好地理解數(shù)學(xué)概念，有時會對其加以注釋，如果概念與注釋之間是分開的，學(xué)習(xí)者就必須在概念與注釋之間來回“穿梭”，這種不斷“尋找——匹配”相關(guān)信息的過程會分散學(xué)生的注意力。消除分散注意效應(yīng)的辦法是整合材料中相互所指的部分，以減輕認(rèn)知負(fù)荷。因此，在課件設(shè)計中要將相關(guān)內(nèi)容的媒體要素以整合的方式呈現(xiàn)，這樣才能使學(xué)習(xí)者較有效地獲得信息。例如:將包含相關(guān)數(shù)學(xué)概念的文字制成圖表，并將相關(guān)的概念說明放在圖表的合適位置，這樣可促進(jìn)學(xué)習(xí)者對內(nèi)容的理解（如圖1）。

對于只有圖形的學(xué)習(xí)材料，也可適當(dāng)?shù)卦趫D中加入說明性文字，盡管這樣會使信息源增多，但卻讓學(xué)生無需在工作記憶中對圖表進(jìn)行語義聯(lián)想及猜測，降低了學(xué)習(xí)者的外在認(rèn)知負(fù)荷。根據(jù)多媒體課件制作的空間接近原則，應(yīng)想方設(shè)法把對應(yīng)文字和圖表、圖形的位置適當(dāng)擺放得更緊密些。文本應(yīng)是對圖形所要表達(dá)的主要內(nèi)容的精準(zhǔn)的描述（如圖2）。

圖1

圖2

另外，一些解題的推導(dǎo)過程，不可直接寫進(jìn)課件，可將其以聲音的方式轉(zhuǎn)換到聽覺加工渠道，以減少視覺加工渠道的認(rèn)知負(fù)荷；或?qū)⑽淖诌m當(dāng)?shù)鼐?，以教師講解或一邊講解一邊板書為主。

3．冗余效應(yīng)

雖然整合材料中互相所指的個體信息源可以減輕認(rèn)知負(fù)荷，促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)，但這需以各種不同信息源不能被單獨理解為前提條件。整合包含多余或重復(fù)信息的學(xué)習(xí)材料并不可取，會造成冗余效應(yīng)。因此，在課件設(shè)計時應(yīng)避免呈現(xiàn)無關(guān)或帶有重復(fù)教學(xué)信息的媒體，以減少學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。例如：在說明平面直角坐標(biāo)中四個象限的分類及位置時，如果同時使用圖像和文字材料來描述（如圖3），就會造成冗余效應(yīng)。因為圖像的信息已不解自明，文字部分的說明顯然是多余的，所以刪除文字說明部分，可以消除不必要的認(rèn)知負(fù)荷。

圖3

（三）課件版面布局的設(shè)計

課件的版面設(shè)計又稱版式設(shè)計，主要指運用造型要素及形式原理，對版面內(nèi)的文字字體、圖像、圖形線條、表格、色塊等要素，按照一定的要求進(jìn)行編排，并以視覺方式藝術(shù)地表達(dá)出來。根據(jù)視覺心理學(xué)的要求，對于課件版面的設(shè)計就是使各視覺元素合理定位、合理走向，使頁面有明確的視覺焦點、清晰的視覺脈絡(luò)及合理的空間分布，營造版面的視覺美感，達(dá)到最佳的訴求效果。

首先，根據(jù)視覺學(xué)習(xí)的簡約合宜原則，版面要盡可能地簡潔、明了。因為，一方面，人的視覺生理與心理對于同類信息量的接受是有閾限的。另一方面，整體簡單，才有利于突出重點。因此，屏幕一幅頁面的文字不應(yīng)太多，每張頁面不應(yīng)超過7－8行。如需傳遞大量信息，原則就是盡量分組分頁。

其次，要強化版面的整體布局，在對課件進(jìn)行整體編排的時候，將頁面中的各種信息分成塊狀，并注意按照各個信息塊主從關(guān)系順序進(jìn)行排列，加強整體的結(jié)構(gòu)組織和方向視覺秩序（如水平結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)），在主題形象四周增加空白量，同時調(diào)整行間距，使文字顯得比較分明，使被強調(diào)的主題形象更加鮮明突出。

（四）課件色彩搭配的設(shè)計

為使學(xué)生對課件的注意保持穩(wěn)定性，背景與文字、圖形的色彩搭配在設(shè)計時需要遵循一定的認(rèn)知規(guī)律及藝術(shù)規(guī)律，合理使用色彩對比來提高課件頁面中重要教學(xué)內(nèi)容的色彩刺激強度。

課件中背景的顏色和文字的顏色（主體色）在選擇時可以注意以下原則：（1）限制同時顯示的顏色數(shù)。一般同一頁面不宜超過4種，可用不同層次及形狀來配合顏色，增加變化。（2）背景的顏色應(yīng)起到烘托和突出文字信息的作用，避免模糊匹配色（如表1）放在一起。（3）要注意突出重點，加強對比來表現(xiàn)主題，為達(dá)到清晰、明朗的效果，應(yīng)采用清晰匹配色（如表2）。（4）根據(jù)課件的主題與內(nèi)容、學(xué)生的年齡特征，確定主色調(diào)。如果課件是娛樂性質(zhì)的或是低年級的學(xué)生，那么就可以利用一些比較活潑的暖色調(diào)來確定基調(diào)，如果在大學(xué)的課堂中，那么課件基調(diào)可以選擇比較莊重的色彩。

表1 模糊匹配色

表2 清晰匹配色

（五）課件中文字、公式的設(shè)計

根據(jù)注意廣度的特性，在同一時間內(nèi)，人能清楚地看到的東西是有限的。視覺的注意廣度大約是“7±2”個[3]。因此，文本字?jǐn)?shù)不宜過多，排版不宜過密。根據(jù)知覺的簡化性特征，主體傾向于將復(fù)雜的信息簡化成較為簡單的形式，因此，同一頁面上使用的字體種類不要太多，否則會顯得凌亂而缺乏整體效果。從視覺角度看，宋體、黑體、楷體閱讀最省目力，不易造成視覺疲勞，且有很好的識別性。文字的大小要使無論坐在前排還是后排的觀眾都能看得清，一般選擇28－32左右的字型大小即可。另外，特殊字體應(yīng)轉(zhuǎn)成圖像格式，避免不同計算機上不存在同樣的字庫而導(dǎo)致顯示混亂，影響學(xué)習(xí)者的認(rèn)知活動。其次，能采用圖表、公式、動畫等形式時要盡量用其代替文字，因為圖表、公式和動畫比文字更直觀、更容易通過視覺被學(xué)生接受，其傳遞信息的效果更直接，更具有強烈的印象和明確的可視性、可理解性。

（六）課件中動畫的設(shè)計

根據(jù)注意的規(guī)律，如果注意的對象是變化的、活動的，注意就容易穩(wěn)定[4]?？梢岳肞owerPoint的自定義動畫或幻燈片切換功能給不同的多媒體元素呈現(xiàn)相應(yīng)的動畫效果。其次，也可利用幾何畫板構(gòu)造出一些對象的發(fā)生和變化過程，使學(xué)生從事物的運動變化中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、探尋結(jié)論，并能使數(shù)學(xué)實驗與活動交流相結(jié)合，凸現(xiàn)數(shù)學(xué)知識的形成過程，使數(shù)學(xué)更加開放和具有活力，從而獲得最佳的教學(xué)效果。再次，還可通過幾何畫板動靜結(jié)合的方式為學(xué)生展示數(shù)學(xué)美，（如圖4分形藝術(shù)曲線——勾股樹），使學(xué)生不僅僅掌握數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)，而且還要鑒賞數(shù)學(xué)、品味數(shù)學(xué)。

圖4 勾股樹

四、結(jié)束語

總之，多媒體課件的設(shè)計必須以現(xiàn)代化理念為指導(dǎo)。教師在課件制作時必須牢固樹立“以學(xué)生為中心”的思想，充分考慮到各層次學(xué)生的視覺要求及認(rèn)知、審美心理，增強課件的交互性、多元化和界面人性化效果,使多媒體課件的頁面、色彩、布局、文字及整體層次的構(gòu)設(shè)上既平衡又有變化，既有表現(xiàn)力又有藝術(shù)感染力，將字幕、圖形、動畫、色彩及各種技巧有機的結(jié)合在一起，使它們相映成趣，不僅給學(xué)習(xí)者提供良好的視覺美感和精神上的愉悅感，還給他們提供分析、理解數(shù)學(xué)內(nèi)容的最佳學(xué)習(xí)條件。

[1]張燕敏．同步多媒體課件對學(xué)習(xí)認(rèn)知的優(yōu)勢及其制作[J]．現(xiàn)代教育技術(shù),2007,(5):56．

[2]陳巧芬．認(rèn)知負(fù)荷理論及其發(fā)展[J]．現(xiàn)代教育技術(shù),2007,(9):16－19．

[3]章志光．心理學(xué)[M]．北京：人民教育出版社,1992．

[4]艾森克．認(rèn)知心理學(xué)[M]．上海：華東師范大出版社,2004:10－12．