中學數(shù)學可視化教學研究.pdf

1、“可視化”作為專業(yè)術語的出現(xiàn),始于1987年2月美國國家自然科學基金會召開的一個專題研討會。隨著計算機技術的發(fā)展,可視化已經(jīng)引起大量數(shù)學教育研究者的關注,尤其是在計算機技術能夠在很大范圍上使得視覺顯示成為可能的今天。數(shù)學可視化可理解為:將抽象的數(shù)學學習對象(抽象的概念原理、符號表征、結構關系、思想方法等)用圖形、圖象、動畫等“可看得見的、清楚呈現(xiàn)”的表征形式表示出來,使人們對數(shù)學學習對象有一個形象、直觀、整體的認識和理解?！皵?shù)學可視化”

2、已是近年數(shù)學教育研究中的一個熱點問題,最近幾屆數(shù)學教育心理學國際研討組(PME)都將它作為研究的主題之一。
　　 縱觀國內(nèi)外的數(shù)學可視化的研究,在教育領域已經(jīng)越來越關注可視化教學,對于可視化教學的作用也予以了充分的肯定。但是數(shù)學可視化教學方面的研究主要都是針對高等數(shù)學知識領域,對于中小學數(shù)學可視化教學的研究相對較少。國內(nèi)外的研究者也分析了可視化數(shù)學教學中所面臨的種種問題,其困難主要來來自于社會、認知、文化方面的挑戰(zhàn),但是如何克服

3、可視化教學中的困難,在什么條件下能讓數(shù)學可視化教學更優(yōu)化等諸多問題并沒有進行深入的分析與探討。
　　 借鑒認知負荷理論,結合具體數(shù)學教學實踐,提出了數(shù)學可視化教學內(nèi)容的五大設計原則:(1)信息組塊原則--促進深度學習；(2)時空鄰近原則--減少注意分散；(3)一致性原則--避免冗余效應；(4)雙通道原則--拓展工作記憶容量；(5)標記性原則--增強選擇性注意。以此為基礎,對現(xiàn)行教材內(nèi)容重新進行設計,以簡單線性規(guī)劃為載體,將浙江省

4、龍游縣一所普通中學高一年級2個自然班,共86人,根據(jù)學生的期中成績、月考成績之和的平均值作為評價學生水平的指標之一,并結合任課教師對學生水平的認定,將兩班中水平相當?shù)膶W生進行匹配,并進行適當調(diào)整,最后,確定高水平組為20人,中等數(shù)學水平組為30人,低水平組為20人,最后只收集這70名學生的數(shù)據(jù),進行了數(shù)學可視化教學的實驗研究；以一次函數(shù)為載體,浙江省金華市南苑中學八年級一次函數(shù)學習低成就的三位學生為對象,進行了可視化教學的個案研究。上述

5、兩個實證研究,從一些側面更深層次地探討了如何結合多媒體技術實現(xiàn)數(shù)學概念原理、符號表征、結構關系、思想方法等可視化,將抽象的數(shù)學學習變得讓學生容易理解并愿意學習的問題。同時也部分地驗證了本文提出的數(shù)學可視化教學內(nèi)容的設計原則。
　　 最后在教學實踐與相關實驗基礎上得出:與傳統(tǒng)的數(shù)學教學相比,基于優(yōu)化的可視化教學內(nèi)容進行數(shù)學可視化教學在統(tǒng)計意義上能顯著降低學生在數(shù)學學習過程中的認知負荷；能顯著提高學生的數(shù)學學習效果?？紤]到本文受研究