黃潔

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于教學(xué)質(zhì)量有了更高的要求。想要更好實(shí)現(xiàn)《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)，必要提高上課的效率以及高質(zhì)量的完成教學(xué)要求，學(xué)生要積極參與學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。因此可以利用認(rèn)知負(fù)荷理論來進(jìn)行高等數(shù)學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以合理高效的利用現(xiàn)代信息技術(shù)，選擇較為恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，遵循簡單的原則，結(jié)合多種教學(xué)模式為一體，不斷進(jìn)行課堂的優(yōu)化。除此之外，還需要結(jié)合長期高等教學(xué)發(fā)展的規(guī)律，進(jìn)行簡要的分析，希望能夠?qū)崿F(xiàn)認(rèn)知負(fù)荷理論觀照下的高等數(shù)學(xué)信息化的高效教學(xué)。

關(guān)鍵字：認(rèn)知負(fù)荷;高等數(shù)學(xué);信息化教學(xué);實(shí)踐;分析

引言：認(rèn)知負(fù)荷理論是人類通過對(duì)事物的認(rèn)知，再進(jìn)行的信息加工理論?，F(xiàn)階段，我國的信息技術(shù)不斷發(fā)展，與此同時(shí)，各高校的教學(xué)方式及手段都在推陳出新。就目前來說，常見的多媒體技術(shù)手段都廣泛應(yīng)用在教師教學(xué)工作中，如幾何畫板、PPT、投影儀等。然而，在課件的設(shè)計(jì)以及使用中，有時(shí)就會(huì)遇到教案移走的問題。這樣一來，就會(huì)形成混亂的教學(xué)，傳遞出較為繁雜的教學(xué)信息，影響教學(xué)的有效傳遞。針對(duì)這一現(xiàn)象，本文從認(rèn)知負(fù)荷理論的方向出發(fā)，細(xì)致研究怎樣在《高等數(shù)學(xué)》教學(xué)中恰當(dāng)運(yùn)用信息技術(shù)手段，進(jìn)而不斷提升《高等數(shù)學(xué)》課堂教學(xué)效果。

一、認(rèn)知負(fù)荷理論以及實(shí)踐意義

（一）認(rèn)知負(fù)荷理論的定義

認(rèn)知負(fù)荷理論是針對(duì)人類認(rèn)知再進(jìn)行信息加工的一種理論。它是指工作記憶系統(tǒng)對(duì)于某個(gè)特定的教學(xué)內(nèi)容信息進(jìn)行認(rèn)知和加工，在保持認(rèn)知加工過程中所承受的負(fù)荷能量。認(rèn)知負(fù)荷主要來源于，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷以及有效認(rèn)知負(fù)荷。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，主要通過工作記憶對(duì)于教學(xué)內(nèi)容本身所包含的信息元素的數(shù)量及其交互性進(jìn)行認(rèn)知加工所承受的認(rèn)知負(fù)荷。所以，當(dāng)《高等數(shù)學(xué)》教學(xué)內(nèi)容難度較大時(shí)，對(duì)于工作記憶施加的內(nèi)在負(fù)荷就隨之加強(qiáng)。外在認(rèn)知負(fù)荷，由不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計(jì)而給工作記憶帶來了額外的負(fù)擔(dān)。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因，一是不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容以及錯(cuò)誤的教學(xué)信息，造成了工作記憶偏離的認(rèn)知操作。換言之，工作記憶產(chǎn)生了過于認(rèn)真的操作，造成所需記憶工作之外的負(fù)荷;二是設(shè)計(jì)不合理的教學(xué)活動(dòng)，導(dǎo)致工作記憶產(chǎn)生額外的認(rèn)知操作。有效認(rèn)知負(fù)荷，是指工作記憶對(duì)于教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)質(zhì)性認(rèn)知操作而承擔(dān)的負(fù)荷，是學(xué)生對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的實(shí)質(zhì)性的認(rèn)知操作。

（二）認(rèn)知負(fù)荷理論對(duì)于《高等數(shù)學(xué)》教學(xué)的指導(dǎo)意義

依靠三種負(fù)荷都具有可加星的性質(zhì)，為了產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的教學(xué)學(xué)習(xí)成果，以形成良好的教學(xué)模式，就必須遵循“減負(fù)增效”的基本教學(xué)設(shè)計(jì)原則，即通過降低內(nèi)、外在認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)而增加有效認(rèn)知負(fù)荷。而有效認(rèn)知負(fù)荷的增加，必須建立在內(nèi)、外在認(rèn)知負(fù)荷減少的前提基礎(chǔ)上。

二、認(rèn)知負(fù)荷理論下的《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)存在的前提

（一）不斷優(yōu)化的現(xiàn)代信息技術(shù)

現(xiàn)代信息技術(shù)不斷的發(fā)展，給《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)帶來了更多的技術(shù)支撐。目前，國內(nèi)多數(shù)高校都配置了較為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備以及信息化軟件，這樣一來，也為現(xiàn)代化《高等數(shù)學(xué)》信息化的教學(xué)提供了有效整合。與此同時(shí)，通過利用現(xiàn)代較為先進(jìn)的教育思想以及文化底蘊(yùn)進(jìn)行指導(dǎo)，以計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)為主的信息技術(shù)手段，成為學(xué)生的自主認(rèn)知工具、情境創(chuàng)設(shè)工具以及情感陪伴工具。總的來說，先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)以及優(yōu)質(zhì)的硬件設(shè)備都給高等數(shù)學(xué)信息化教學(xué)提供了先機(jī)。

（二）多樣化的教育教學(xué)資源

在我國，先進(jìn)的技術(shù)給高校帶來了更為多樣化的教育教學(xué)資源。比如：PPT、AE、Flash等等教育軟件相繼推出。除此之外，還有一些數(shù)學(xué)類的教學(xué)軟件的出現(xiàn)，給《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)的深入奠定了基礎(chǔ)。由此可見，軟件可以利用直觀背景解決抽象的問題，打破傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式以及獲取信息的途徑，不僅能讓學(xué)生的視覺、聽覺、感覺同時(shí)進(jìn)行獲取相關(guān)信息，還能為《高等數(shù)學(xué)》課程的教學(xué)提供有力的技術(shù)支持。通過使教學(xué)資源、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)模式、教學(xué)要素等方面的整合，從而實(shí)現(xiàn)了“減負(fù)增效”的結(jié)果，不斷優(yōu)化了高等數(shù)學(xué)的教學(xué)模式。

三、高等數(shù)學(xué)信息化教學(xué)在認(rèn)知負(fù)荷理論的角度下的重要性

（一）驗(yàn)證動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)觀的準(zhǔn)確性

動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)觀的形成，也就作為高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)信息化的一個(gè)基礎(chǔ)。過去，人們總認(rèn)為數(shù)學(xué)觀的形成相對(duì)靜態(tài)，總是把數(shù)學(xué)的發(fā)展理解為確定性的真理，然后進(jìn)行數(shù)量上的慢慢累加。但被實(shí)踐證明，數(shù)學(xué)理論的形成中也可能有錯(cuò)的，不是出現(xiàn)即被定義為準(zhǔn)確。因此，靜止的數(shù)學(xué)觀開始轉(zhuǎn)變?yōu)檗q證的、動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)觀。動(dòng)態(tài)的具有辯證唯物主義的數(shù)學(xué)觀可以看成是人們?cè)趧?chuàng)造性的活動(dòng)中，通過猜測、分析、討論、辯證、驗(yàn)證以及修正等動(dòng)態(tài)的實(shí)踐過程。如今，計(jì)算機(jī)的參與，把數(shù)學(xué)進(jìn)行了“實(shí)驗(yàn)科學(xué)”的模式，以此來充分驗(yàn)證數(shù)學(xué)觀的準(zhǔn)確性。

（二）更好地理解《高等數(shù)學(xué)》的內(nèi)容

高校教師把動(dòng)態(tài)、辯證唯物主義的數(shù)學(xué)觀作為指導(dǎo)思想，進(jìn)行《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)設(shè)計(jì)，能更好的讓學(xué)生理解高等數(shù)學(xué)的內(nèi)涵。信息技術(shù)可以很好的模擬現(xiàn)實(shí)問題，生動(dòng)形象的表現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)的形成方式，充分讓學(xué)生體驗(yàn)整個(gè)數(shù)學(xué)的時(shí)間活動(dòng)過程。這樣一來，也可以勾起學(xué)生的好奇心，以及加強(qiáng)探究、分析討論、辯證、驗(yàn)證以及修正等動(dòng)態(tài)的實(shí)踐特點(diǎn)。因此，信息化教學(xué)設(shè)計(jì)必將成為高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的新方式。

四、認(rèn)知負(fù)荷理論觀下的高等數(shù)學(xué)信息化教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)案例

案例：計(jì)算不規(guī)則圖形的面積

情境引入、突出主題

老師：由于我國的土地資源有限，很多的田地都是一些不規(guī)則的圖形，如何進(jìn)行計(jì)算田地每年的產(chǎn)量。首先我們需要計(jì)算出它的面積。

設(shè)計(jì)意圖：利用配有音樂的背景讓學(xué)生了解祖國的美麗，帶著輕松的氛圍進(jìn)入課堂，然后提出數(shù)學(xué)問題。讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知充填，進(jìn)而引入本節(jié)課的重點(diǎn)，計(jì)算不規(guī)則圖形的面積。

課堂研究：如何估算一片葉子的面積？

第一步：進(jìn)行猜想

第二步：動(dòng)手操作，選擇合適的學(xué)具，進(jìn)行估算葉子的面積

第三步：小組上臺(tái)進(jìn)行匯報(bào)交流

小結(jié)：根據(jù)實(shí)踐得到不同的估算結(jié)果，思考以后可以利用什么方法進(jìn)行估算。老師幫助學(xué)生理清問題，明確解決問題策略的多樣性與可行性。

靈活運(yùn)用，鞏固認(rèn)識(shí)：

例如：利用手掌大小或者方格大小測量圓周長后猜想周長與面積之間關(guān)系，計(jì)算后猜想商不變的規(guī)律，分?jǐn)?shù)的基本性質(zhì)，比的基本性質(zhì)等。三是要善于誘發(fā)，及時(shí)捕捉學(xué)生的靈感，對(duì)他們別出心裁的想法、標(biāo)新立異的構(gòu)思給予肯定和引導(dǎo)，進(jìn)而激發(fā)他們的直覺靈感。

五、《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)中“減負(fù)增效”的現(xiàn)實(shí)性以及相應(yīng)的策略

（一）“減負(fù)增效”的現(xiàn)實(shí)性

首先，《高等數(shù)學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容本身就非常的抽象，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷比較大。如果利用信息技術(shù)對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)，相對(duì)可以優(yōu)化其教學(xué)的內(nèi)容，同時(shí)還能夠充分利用學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，以此更好的降低內(nèi)在的負(fù)荷。利用信息技術(shù)，可以更好的設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)和內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)多元化情境，優(yōu)化教學(xué)信息的呈現(xiàn)順序，大大減少工作記憶而形成的不必要的認(rèn)知操作，降低額外負(fù)荷。因此，合理利用信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的“減負(fù)增效”。

（二）“減負(fù)增效”的相關(guān)策略

首先，需要選擇較為合適的實(shí)際，采用片段式的課件進(jìn)行。應(yīng)用信息技術(shù)的目的就是解決真正的疑難雜病，但是并非需要一節(jié)課的每分每秒都進(jìn)行使用。我們需要抓住合適的實(shí)際，尋找正確的切入點(diǎn)，采取片段式的課件。只有這樣，才能做到合理有效的利用，達(dá)到解決問題的目的。

然后需要遵循簡單原則，多種教學(xué)手段進(jìn)行有效整合。這樣一來，才可以發(fā)揮各自所有的優(yōu)勢(shì)，將各種教學(xué)方法及教學(xué)手段進(jìn)行完美的整合，也不會(huì)浪費(fèi)掉任何的時(shí)間以及資源。

其次就是綜合使用多種軟件。因?yàn)閱我坏能浖荒茚槍?duì)一種或者兩者的問題進(jìn)行解決。多種軟件的綜合使用，就可以進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，發(fā)揮各自的效應(yīng)，然后進(jìn)行有效的聯(lián)合，產(chǎn)生更加大的優(yōu)勢(shì)。這樣一來，很多問題，都可以通過軟件的綜合使用得到解決，非常方便。

六、小結(jié)

綜上所述，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)于《高等數(shù)學(xué)》教育教學(xué)產(chǎn)生較為重要的影響。任何事物的提升，都不會(huì)是單方面的努力。教育本來就是長期以來嚴(yán)肅而深刻的問題。因此也要求我們更新觀念，依靠認(rèn)知負(fù)荷理論作為指導(dǎo)，把現(xiàn)代信息技術(shù)慢慢的引入高度數(shù)學(xué)的課堂教學(xué)，有效的發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。除此之外，還要進(jìn)行積極的探索和優(yōu)化，不斷的增強(qiáng)教學(xué)的效果，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)能力。什么東西都沒有絕對(duì)的，我們只有在不斷嘗試中成長。然而由于個(gè)人所學(xué)知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)的局限性，也沒有考慮得很全面，希望廣大讀者給予意見或者建議，讓信息技術(shù)得以更好的運(yùn)用于高等數(shù)學(xué)的教學(xué)課堂中，帶動(dòng)高等數(shù)學(xué)的發(fā)展。

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