CAI与中学数学教育

　　摘要：进入二十一世纪，人们深刻感受到信息社会对我们的冲击！社会在发展，时代在前进，教育的内容、方式也必须跟着改变。计算机辅助教学作为一种新型的教育技术，已经在我国部分中小学的教学中实施，并在不断推广，作为学校的现代化教育工程一项不可缺少的内容，正日益受到人们的关注和重视。作为中学重要学科的数学，与CAI有着必然的联系，CAI的优势、CAI应如何辅、辅在何处，这一直是人们讨论的问题，本文从一些侧面进行了讨论，提出了一些想法。
　　关键词：CAI 中学数学教育
　　一、背景：数学教育的实质与CAI的发展
　　我们正面临深刻的变革。历史上，技术从来没有象今天这样能施展它的魔力，如此迅速而广泛地改变着社会。以计算机和通讯为代表的信息技术似乎缩短了“未来”与“现实”的距离，进入二十一世纪，人们深刻感受到信息社会对我们的冲击！社会在发展，时代在前进，教育的内容、方式也必须跟着改变。计算机辅助教学（CAI——Computer Assisted Instruction）作为一种新型的教育技术，已经在我国部分中小学的教学中实施，并在不断推广，作为学校的现代化教育工程一项不可缺少的内容，正日益受到人们的关注和重视。作为中学重要学科的数学，与CAI有着必然的联系，CAI的优势、CAI应如何辅、辅在何处，这一直是人们讨论的问题，同时也是本文的背景。
　　长期以来，数学科学作为一种严谨系统的演绎科学，以具有高度抽象的思维活动，而被称之为科学的王冠，披上一层神秘的面纱。受这一理念的影响，传统数学教学形成了“教师讲授—模仿练习—强化记忆—测验讲评”的模式，学生只能被动地听教师讲授现成的数学，最后就形成了“掐头去尾烧中段”的现象，数学知识的形成过程被淡化，探究数学知识发展的进程被终止。与此同时，由于学生听到的是别人数学思维的结果，而很少有经过自己数学活动获得的亲身感受，于是数学的抽象和严谨成了他们学习的最大障碍。
　　著名数学教育家乔治•波利亚指出：“数学有两个侧面，一方面是欧几里得式的严谨科学，从这个方面来看，数学像是一门系统的演绎科学；但是另一方面，在创造过程中的数学更像是一门实验性的归纳科学。”由此看来，数学科学不光有严谨推理的一面，还应有猜测、实验、归纳验证的一面，这一认识恰好是传统数学教学模式所忽略的。CAI从本世纪中旬诞生以来，以普莱西的机器教学理论、斯金纳的程序教学理论和当代认知学习理论为主要理论，以“数学实验”为主要手段，借助计算机，改变学生与学习对象的关系，使学习由被动的接受转变为积极进取的获得，使认知从知识形成到知识的发展都展示在学生的学习过程中，促进认知的全面完成。与此同时，改变教师的教学角色，使教师从大量的知识传授中解放出来，教师将会有更多的精力投入和转移到对学生发展上的考虑，对于学生的感情世界、兴趣爱好、人格成长，可以给予更多的关注和影响，促使教师的作用升华到更高境界。CAI这一现代的信息传输工具，降低了认知的难度，增加了学生“直接知识”的存储量，提高了知识巩固的效果及灵活运用知识的能力。同时它可以给学生的学习创造良好的环境，允许学生根据自己的实际情况自主学习，从根本上解决传统数学教学的“满堂灌”和“齐步走”等弊端。它还可以使学生“参与”到数学学习中，增加学生的学习时间，提高学习数学的兴趣，全面提高教学质量和教学成绩。
　　1958年美国IBM公司研制成功世界上第一个计算机辅助教学系统，开始了对辅助数学教学的研究。先后经历了大型CAI项目，利用微型计算机辅助教学的效果，利用多媒体技术和远程通讯、互联网络辅助教学的效果等一系列实验研究。从学生的学业成绩、学习的保持和速度、学习的态度、解决问题的能力等多视角研究、实验、对比，形成了不同的流派和不同的观点，最终是肯定了CAI对中学数学教学是有益的，是有促进的。在国内，1980年华东师大现代教育研究所CAI研究中心成立，拉开了我国CAI研究的序幕，短短十几年的时间，从分散的、作坊式的、无组织的自生自灭状态，发展到今天有各极实验研究课题，有实验学校，有软硬件开发机构等规范化的、生气勃勃的局面，取得了长足的发展。特别是九十年代，一大批如《几何画板》、《MATHCAD》、《OFFICE》、《AUTHORWARE》、《WINDOWS》、《数学实验室》等软件平台的引入和开发，使得其迈上了一个新的台阶。
　　但是，与此同时我们还必须清楚的看到，受传统观念的影响，以及地区差异、经济发展等各种客观条件的影响，该项研究还很不尽人意，甚至不少地方还只停留在公开课、演示课和示范课上的一种表演层次，面对新世纪对学生成才的要求，面对实施素质教育的紧迫任务，我们有必要把这项研究进行下去，以期取得突破性的成果。　
　　二、计算机辅助数学教学的优势
　　1、CAI可创设生动活泼的课堂教学氛围，激发学习兴趣
　　CAI具有鲜艳和生动的图像，动静结合的画面和智能性的启发诱导功能，能使呈现的教学内容形象生动，富有感染力，使学生在学习过程中的注意力﹑情感﹑兴趣等心理因 素保持良好状态，认知心理能得到充分发展。在数学教学中，学生接触的是抽象的数学符号和呆板的图形，仅凭教师的讲解或是辅助单调的手势，教学手段枯燥，难以启发学生的思维积极性和激发他们的求知欲。利用计算机辅助教学，同样的数学运算和几何图形，通过动画形式表现出来，再配上优美的背景音乐，会使枯燥的学习变得轻松愉快，把学生的认识过程﹑情感过程﹑意志过程统一于教学之中，有效地激发学生学习数学的兴趣。
　　2、CAI可使学生通过多种感官获取知识，增强理解和记忆
　　数学知识的抽象性，决定了学生对其理解﹑巩固﹑应用的