现代化教学手段的发展及应用     教学手段是传递教学信息的媒体和教学的辅助用具。它包括从学校产生以来在教学中逐步采用的黑板、粉笔等一般化教学手段,另外包括从19世纪末以来在教学中运用的以电力提供动力或能源的电教媒体以其附带的承载着教学信息的电教软件,即现代化教学手段。 一、现代化教学手段的发展     教学手段作为教学活动中所使用的物质工具,如同劳动过程中存在的劳动资料,是社会生产方式和教学方式发展到一定历史阶段的产物。在人类教育刚刚发端的远古时期,教学的一般形式是口耳授受,以身示教。随着人类文明的演进,教学手段相应经历了如下四个阶段和变革。     1.文字阶段。从公元前30世纪到公元11世纪,即从文字出现开始,教学的手段除了口授身传以外,有了手抄书籍,这成为学校这一专门教育机构出现的必要条件,是教学手段与方式的第一次重大变革。这时的教学内容从直接经验逐步转变为间接经验,教学形式从群体转向个别。     2.印刷书籍阶段。从公元11世纪到15世纪,这一时期由于印刷书籍的大量产生使书籍成为一种有力的教学媒体,使教学内容极大丰富,这是教学手段的第二次变革,教育作为人类经验传递的重要方式显示出巨大的潜力。     3.直观教具阶段。公元15世纪出现了直观教学手段,它的提倡和使用是教学手段的第三次变革。标本、模型、图表、挂图等直观教具把视与听、抽象与具体、理论与实际有机结合起来,提高了教学质量,促进了班级授课制的产生,从而使原来的个别教学转为集体教学的形式。     4.高技术阶段。自本世纪20年代开始,电影、广播电视等视听教育的研究开始在一些国家盛行起来。无线电、幻灯、无声电影也逐渐普及于学校。到五六十年代,信息技术的发展加速了教学手段现代化的进程,录音机、录像机、放像机前后问世,并出现了闭路电视教学和语言实验室。80年代,卫星通讯系统及电子计算机进入教学领域并得到广泛运用。     到目前为止,现代化教学手段可分为五类:一是光学手段(幻灯、投影等)；二是音响手段(电话、有线、无线广播、电唱、录音等)；三是电子文图媒体(电传、传真、文字处理机等)；四是视听手段(电影、电视、声像、同步幻灯、传真电话、录像及其附带电教软件)；五是综合手段(语言实验室、计算机辅助教学系统、卫星通讯教学系统、视盘系统、光纤通讯教学系统等)。     总之,教学手段从一般手段到现代化教学手段的演进,经历了一个由慢到快的过程。现代化教学手段产生于本世纪,但其发展之迅猛是如此惊人,以致我们不得不承认它的巨大潜力。 二、现代化教学手段的功能及表现出来的优越性     现代化教学手段由于采用了高技术,在很多方面突破了常规教学手段的范围。如电气通讯、无线广播、卫星教育,使教学信息瞬间传遍世界,打破了以往教育受空间条件约束的局限,而教学信息在计算机、录音、录像带中的储存,又打破了教育的某些时间限制。无疑,教学手段现代化将带来教育的第四次变革,将对教育的普及、教育机会的均等以及教育质量和效率的提高做出巨大贡献。其效用及优越性可归纳为以下几方面: (一)节约师资,扩大学生数量     如果一门课由最优秀的教师讲授,录制下来广泛传播,加上其他教师的辅导,较之传统课堂教学,可以大大扩大学生数量、减少师资需求,尤其有利于教育落后地区大幅度提高教育质量。 (二)使教学收到更好效果     现代化教学手段,增强形声效果,使学生多种感官参与学习,促进了学生对知识的记忆理解、发展了智力、提高了能力。许多教学内容得以精减,许多繁琐的讲解得以省略,提高了教师教的兴趣,也提高了学生学的兴趣。 (三)师生关系的更新     由于电子计算机、教学机的发展和普及,使教学过程中信息的传递和控制有了重大突破。学生可以脱离教师直接的面对面的控制而转为运用电脑进行自控。教师也因此有更多的时间进行更为富有创造性的工作。 (四)扩展了信息反馈,使因材施教从理论走向现实     传统课堂教学教师要了解教学效果,同一时间只能提问一名同学,不能在短时间内了解全体学生的不同反应；学生大部分时间是看和听教师讲授,有疑问往往不能及时提。做作业和考试之后,也不能得到及时的订正和评价。现代化教学设备大大扩展了信息反馈渠道,使教学系统由一个开放式的系统转化为一个闭合系统,使教学更为有序。另外,传统教学只能向全体学生传递同样的知识,其结果必然产生大量"落后生"和扼杀天才。计算机辅助教学可同时向几千名学生开设几百门课程,这种智能型计算机能集中许多优秀教师的智慧,用最形象生动的教学方法同时向众多学生施行个别的教学,使教学个别化有可能在现代社会实现。 (五)加强学生之间的合作,有利于学生社会能力的培养     班级授课制表面上很富于集体性,其实缺乏真正的集体感,它基本上是组织学生的个人的认识活动,学生们只能独自完成学习任务,没有分工,不需要彼此承担责任。这是与现代社会人与人之间高度合作的特征相悖的。由于现代化手段构成的教学场所,可以模拟许多实际情境,学生在其间需要共同合作进行问题的解决,从而发展了他们的社会知觉、社会能力。     以上这些效用都要在现代化教学手段被正确的运用的前提下才会成为现实,而且,高技术手段在学校中的运用并不能取代或减弱教师的作用。美国教育家塞宾兹认为未来教育将由于计算机的高度智能化和在教育中的普及而取代学校,这种看法未免有些偏激。教育也是一种人际关系,是教育者有目的、有计划地对受教育者施加影响的过程。即使教学智能机能代替教师的部分工作,甚至全部胜任知识的传授,但情操的陶冶、情感的交流是必须在人与人之间进行的。因此,教育的发展并不是单纯反映科技革命的客观要求,而是在更大程度上反映了社会关系的发展。教育手段的现代化也必须根据教育的特征和规律,否则不仅优越性不复存在,还会造成教育的巨大倒退。 三、国内外教育手段现代化概况及思考     如今,在我们还来不及对为什么和怎样发展现代化教学手段有充足的思考的时候,现代化教学手段已在世界范围内迅猛发展起来了。推广最早的国家首推美国和前苏联。美国在60年代由总统要求,国会通过了"教育电视法案"，动员全国270条电路线路服务于教学。在此同期,前苏联把研究制造各种教学机器作为全苏教育科研重点项目。从50年代到70年代初,美、日、西欧等发达国家相继普及了视听教学。1974年美国第一个发射了用于教学的实用技术卫星。1958年IBM公司的奥斯顿研究中心首创了一个计算机教学系统。1960年,在CDC公司协助下,伊利诺斯大学开发了PLAT0教学系统。70年代,计算机行业发展迅猛,80年代,美国超过90%的学校装备有电子计算机,日本到目前普通高中微型计算机普及率也已达80%。在第三世界国家,现代化教学手段逐渐成为办学的重要渠道。由于这些国家普遍人口众多,经济文化落后,文盲率高,所以扫盲和普及教育的任务十分艰巨。因而,多数此类国家期望电视化教育能解决这一问题。如印度发射扫盲和普及教育的教育卫星。象牙海岸1971年至1972年实验从初级教育推广到一切教育班级进行电视化教育。上述说明现代化教育手段的开发和运用已成为世界性趋势，然其推广能否达到预期教育效果,有待商榷。以印度为例,每天上午9点到11点都有普及教育的电视节目,可多数印度家庭妇女并不收看,这里有经济、社会和文化的种种原因,但也说明电视化教育的局限。又如在美国这个发达国家,高技术媒体在学校中的应用也是困难重重。计算机与在校学生的比率已达1220,但大多数中小学仍未开设有关计算机的课程。据OTA(联邦教育技术评估局)的一个统计,不是所有的学生都能使用计算机,即使那些使用计算机的学生也不过一周有一个多小时的上机时间,占总课时的4%另外,计算机教学设备的分布也存在严重的不平衡,对那些非英语背景的学生及家庭贫寒的学生,他们使用计算机的时间已近乎为零。我国开发现代化教学手段的研究起步较晚,学校设备普遍陈旧、落后,因此,发达国家存在的问题在我们这里就尤为严重。但近年来,随着我国经济的稳步发展和国家对教育事业的不断重视,我国学校中增添了较多的教育、教学设备。在计算机辅助教学方面,一方面计算机在校数量有明显增长,另一方面,教学软件的研制和管理也逐步走上了正轨。到1991年初,我国成立了教育软件管理和评审机构,制定了教育软件评审程序和评审标准,先后评出53个合格的教育软件。总的来讲,90年代现代化教学手段普及所面临的问题有:     1.购买和维护高级设备的资金问题。     2.缺乏高质量的课件和教材软件支持教师的实际教学。     3.没有对现代化教学手段条件下培养起来的复杂技能的适当评估标准。     4.师资培训的缺乏。     现在的问题是,一方面资金缺乏,买现代化的设备有困难；另一方面现有的设备没有得到合理的充分的有效的利用,甚至放在那里形同虚设。由于师资培训的欠缺,教师对现代化教学手段多采取漠视甚至抵制的态度,即使接受这种现代化手段的帮助,也不知如何合理运用,缺乏使用现代化教学手段的技能。另外,现在在机助教学方面还缺乏大量高质量的辅助教学软件和与之相适应的教材。 由此看来,教学手段现代化还将是一个艰巨的过程,需要科技人员、教育家、心理学家以及教学法专家的共同努力方能实现。 四、现代化教学手段应用和在小学数学中的运用举例     1.现代化教学手段只有与传统教学手段融为一体,以多媒体的形式出现,才能在提高教学质量、增进教学效率、扩大教育规模上发挥其应用的优异功能。在设计和优选教学手段时,主要应遵循以下原则。     (1)经济实用原则。设计和选用教学手段,要根据代价和效能之比做决定。即:     效能/代价=预选率     效能指教学手段是否满足教学大纲、教学目标、教学内容的需要,是否满足学生的需要,适合不同年龄学生的心理特征、接受水平,能否有助于提高教与学的效率F代价则指设计制作教学媒体所花费的人力、物力、财力,使用教学手段所需的时间、精力。     (2)适宜原则。教学媒体所传递的知识经验,首先应与学生已有经验相适合,要有意义,否则知识将无法迁移。如给低年级小学生看抽象的科教片就不适合。另外,电教手段所提供的直接经验要作为学生学习准备的支持,即对学生将学的间接经验提供直观感受和一些相关知识,这样才能达到良好的教学效果。     (3)多重变换原则。运用现代化教学手段从多种侧面去表现事物的本质特征,让所讲知识在不同时间、场合下重复出现。这种重复不应是机械的原样重复,而应是变换的重复,每次重复(或称循环)都应能提供一定的信息量,在学生认知过程中产生新的刺激,输入新的信息,这也正是现代化教学手段的一大优势。      (4)审美原则。视听手段要能引起学生的好奇心和兴趣,不仅要在制作上手法创新,而且要在音响形象及图像上给人以美的感受,以满足学生在审美感知方面的需求。     因此,在应用现代化教学手段之前,应首先看这一手段能否符合经济、适宜、变化、美观几条原则,然后创造性地将它们运气用到教学中去。     2.在实际教学中,特别是小学数学教学中,有许多运用现代化教学手段的优秀范例。现对教学中常用的一些现代化教学手段做一简介。     (1)光学投影教学手段。     ①投影。投影是小学数学教学中常用的一种电化教学手段。它使用方便,只要接通电源,将投影片等放在载物玻璃上,调焦,上下移动镜头托板和反射镜角度,使银幕上的影像鲜明清晰、大小合适即可。投影仪的用途很广,一般包括:     a.代替黑板。载物玻璃上可放玻璃或透明胶片。在上面写字、画图,均可投射到银幕上,不仅可使学生看到放大的字,还可看到彩色的图案。教师不用回头板书,可直接面向学生授课。     b.课前将课上所需的板书写在胶片上,课上节省了书写、挂图和出示实物所需的时间,提高了教学效率。     c.可让学生将练习题的解答书写在小玻璃卡上,教师有选择地放在投影仪上批改。     d.小实物的演示往往不能使学生看得很清楚,这时,投影仪可起到放大的作用。      除此之外,事先准备的投影片制作精制、整齐、美观、提供学生良好的视觉形象,增强了他对教学内容的印象。     如在教直线的认识时,用两根细线,一根两端悬有重物,另一根没有,让其自然弯曲,将它们同时放在投影仪上,这样学生就可以观察并比较直线和曲线的不同直观形象。     在教量角器的认识时,让学生从银幕上清楚看到放大了的量角器的刻度。教平行线的认识,可直接在投影片上作两条不相交直线,接着通过拉活动片,使活动片上的垂线与片基上的几条垂线完全重合,让学生在练习和观察中掌握平行线间的距离处处相等这一本质属性,然后出示几组不同直线进行判断。     ②幻灯。幻灯包括白昼或称讲台幻灯、实物反射幻灯、显微幻灯和自动幻灯。幻灯应用广泛,制作简单。活动幻灯可使静态教材动态化,不仅使学生学习时注意力集中,并且加深了对知识的理解和记忆。如演示树上的小鸟飞来飞去,帮助学生建立加和减的直观概念。又如在几何教学中可以制作一些幻灯片帮助儿童形成初步的空间观念。以正方体的认识为例,动幻灯可以使正方体的面逐个展开,这样,可以帮助儿童了解正方体一共有几个面；面与面之间的大小比较,可通过将几个面重叠,让学生直观地认识到正方体的六个面是一样大小的。     (2)电声器材及其设备的运用。     包括:教学唱片及唱机；磁带录音机；无线话筒、语言实验室等。     数学教学,尤其是低年级儿童的数学教学需要有音乐、舞蹈、活动。为了儿童的全面健康和谐的发展,同样也是为了更好的培养儿童的思维能力,我们不能再把数学教学规定成一动不动的听讲和独个人的演算。保加利亚心理学家扎诺夫指出,让大脑在每分钟60拍的音乐中放松,然后再集中精力,这能使心情得到良好的调节,充分调动大脑左右半球协调一致工作,使心跳、脑电波取得和音乐同步的节奏。因而在课堂中运用电音设备播放节奏适当的音乐,无疑会有助于提高教学效果。     (3)现代化教室设备的运用。     这些教室装有白、绿、黑三种"黑板"。白色板可用彩笔书写，兼做银幕供放电影幻灯等投影使用。绿色板可保护视力。比较新式的教室装有集体学习反映机。它包括多个输入单元（安在学生课桌上）、一个显示器(安在黑板上)、一个教师控制台(带有显示器)及一个资料记录器。学生通过按课桌上回答器上的键(共5个)来回答教师提出的多种选择问题。由记录器记录下学生回答问题的情况,并送到计算机里分析处理,最后显示给教师有关的数据,以便教师及时了解学生学习的效果,做出进行下一步教学的决策。反映学生情况常用的方法是由计算机画出"回答曲线",教师可通过它知道有多少学生回答对了,学生回答问题用了多少时间等等。另外,根据曲线的斜率,教师可估计出问题的难易,确定是否要重新讲述部分内容。课后教师还可以根据需要及时向每一名学生提供信息,让他知道回答的是否正确,并允许学生再次回答问题。          (4)计算机的运用及程序教学。     计算机辅助教学是程序教学的新发展,简称CAI。     计算机中可输入直线型程序或分支型程序。直线型程序就是把教学内容分成许多小单元,每次呈现一个小单元,由学生回答,然后计算机会打出评价、答案和问题字幕。学生核对后得到强化,再进入下一步。其模式为:     分支型程序也把教学内容分成多单元,步子比较大,每单元中包含有多重选择题,学生用键盘选答,答对了,进入下一步学习,答错了,导入一个分支程序,完成分支程序后,再回到原处,重选答案,直到答对,再进入下一步。其模式为:     典型的机助教学,每个学生面前有一台终端机,电视屏幕和键盘,学生通过显示自己所在座位的号码验机。号码将使学生得到他在程序中正在使用的部分。于是,储存在系统中的程序依次展示教学的信息,学生可通过键盘或"光电笔"向计算机提问或输入答案。计算机能记录下学生全部反应,并据此决定下一步向学生展示的信息。     CAI的主要内容有:练习和实习；个别辅导z对话；模拟和游戏F问题解决等。根据这些内容,教师编制出相应不同类型的软件和课件,以有效地发挥计算机在教学中的效用。     ①操作和练习软件。根据程序安排,学生按自己的速度进行学习,得到直接反馈,接受个别辅导。配合声响、音乐和图画动画技术,帮助学生巩固知识和熟练技能。     ②辅导和对话软件。通过人机对话,对学生进行辅导。学生用键盘、光电笔提问,教学内容由计算机程序教授,通过录音带或电视屏幕给以回答。     ③模拟及游戏软件。它专门用来精确、生动、安全地再现一些传统教室不能进行的事实生活活动,向学习这提供真实情景的要素又不必承担真实情境中的风险、代价及时空限制。模拟可设计成竞争游戏的形式以强化动机,也可是角色扮演的游戏。著名的模拟软件"柠檬小店",该软件要求学生做出每天的商业决策：每杯柠檬汁的价钱是多少?应该张贴多少广告?应该配制多少杯柠檬汁。模拟的最显著功能在于可以使学生积极参与,拓宽其经历、刺激其学习动机。模拟必须认真设计并制定明确的目标,模拟和游戏要不断给学习者以信心,并能使不同年龄和成熟程度的学生适应自己的角色。它远比传统的课堂教学法更接近现实生活。但有些模拟和游戏相当耗时,故要慎为选择。     ④问题解决软件。它是用于问题求解的软件。问题求解不是单纯概念学习和技巧熟练,而是学生思维心智能力的训练。两种问题求解比较常用,一种是以推理演绎方式进行,一种以游戏的形式进行,但都经过精心设计,内容和结构体现了教育的目标和策略。     一般看来,运用机助教学可大大缩短教学时间,取得良好效果。当然,其预期作用的发挥取决于其程序编制的质量。另外,尽管计算机为完全使用个体化程序教学提供可能性,但其费用较高,影响了它的迅速推广。学生获得的能力中可能会有非人化的加工操作特色,这也是值得注意和研究的。     综上所述,现代化教学手段在课堂上的运用能否有效与教师有很大关系。不同孩子有对不同媒体的不同的适应性,不同类型媒体对不同学习目标其有效性也是相对的,因此,教师要在选出适当教具后,对教具进行试用,要让学生有所准备。教具使用后要对其使用效果进行评估。 五、教学手段现代化与教学方法的改革     从以上教学手段的发展及运用中看到,教学手段现代化使教学方法具有了多媒体的特征。现代化教学手段与一般教学手段的合理配置、优化组合显得尤为重要,它决定了能否发挥现代化教学手段的优势,收到应有的教学效果。在这里,教师作为教学过程中的主导因素,对教学手段的优化组合起着决定性的作用。没有教师,再先进的技术手段也难发挥其教育的功能。     教学方法的改革是教学改革的一个重要方面,面对科学技术的挑战,小学数学教学内容需要扩充和更新,这就需要有更为科学有效的新教学方法来使教学更有效率。如果教学手段不更新,大家就只能在黑板、粉笔的条件下做文章,很难在教法上有巨大的突破。不改变班级授课的传统组织形式,就只能是教师讲的多,而学生活动相对较少。面向全体和因材施教之间的矛盾就将永远困扰我们。     时至今日,尽管机助教学及一些高技术在教室中的应用仍处于实验阶段,还存在许多问题,需要在实践中继续完善,在理论上继续给予阐释。但它毕竟使我们看到希望的光点,使我们跨出旧有思维圈子,能够在一个更广阔的空间考虑教育与教学问题。我们很难预想,在高科技的未来,教学手段高度发达之后,我们的教学方法及与其有关的一些教学因素,甚至有关教育的概念会发生什么样的变革。我们所能做的,只有从当今科技的发达程度做一定的推测。     1.教师与学生。电视、电子计算机的应用将使教师的一部分劳动从课堂前面推到后面,教师专业进一步分化。教师劳动中非创造性的工作及部分创造性的工作都将由计算机代替或者辅助完成。教师单纯传授知识的职能减弱,而判断学习者的需要以及管理、指导、激励、咨询、评价、帮助学生的职能得以加强。未来小学教师既要教书育人,也要研究教育本身的科学,他们既是教师,又是学者,成为教育理论与教育实践的中介。在高技术的支持下,未来学校的开放化和教学的个别化得以实现,学生从接受"一刀切"的教育转变为积极的自我学习、自我管理。《学会生存》一书曾提出:"要使学习者成为教育活动的中心；随着他的成熟程度允许他有越来越大的自由；由他决定他要学什么,他要如何学习以及在什么地方学习与受训。"在现代化教学手段的支持下,这一理想应该说是可以实现的。     2.教材与教学内容。未来教育技术的应用还将直接影响教材编制的方式、方法、技能和技巧。现在说起教材,一般想到的还是课本,即习惯于用文字表达的课程内容。在技术发达的条件下,教材更多用的是文字表达与图表、图示、声像等相结合的形式。除挂图、模型、实物外,录音磁带、录像带、科教电影、微机磁盘等将成新的教材。这就要求教学内容要经过程序化的处理,更易于教师教、学生学。     3.教学方法。教学方法作为教学思想的方法论,要想在教学实践中更具可操作性就必须与教学手段,特别是现代化的教学手段紧密结合。一方面,原有的教学方法因与现代化教学手段的结合而注入新的活力,扩展了原有功能,另一方面,现代化教学手段本身也会孕育出新的教学方法。如教学机是程序教学的物化工具,而程序教学又发展出机助教学这种新的教学形式及相应的新方法。总之,教学手段和教学方法有着密切的关系,它们相互促进以求得多样化的发展,这为教师提供了更为广阔的选择空间。如何根据教与学的各种复杂因素,适当地筛选手段及方法并使之最优组合,确是一门教学艺术。