1、数学实验多媒体教学方法研究“眼睛接收的信息是耳朵的 100 倍”，信息工程学者们通过实验总结出这一论断。注意到教育本身就是一种使学生接受知识和尽量多的信息的事业，因此，教师也在不断地追求更有效的教学手段。20 世纪中叶以前，人类的教育手段主要是教师用黑板和课本向学生讲授。电视诞生以后，电化教育、投影和幻灯都成为现代化的教学手段，为图片和动态过程的演示提供了良好的方法，取得了较好的教学效果。进入 90 年代末期，计算机技术的发展，特别是多媒体技术的发展，使得电脑在处理文字、图像、连续图像和声音方面的综合能力得到了根本性的改善，成为一种广泛使用的电子设备，也是一种重要的教学设备。1.多媒体教学形式
2、多媒体教学不同于普通的电化教学。电化教学主要以电视为主要工具，可以大范围地进行普及教学，但教师不在教学现场。多媒体教学是教师以教学设计理论与方法进行指导，通过在讲授过程中穿插胶片、图像、实物摄影、辅助教学软件等演示，学生接受教师语言表达以外的大量信息，并且在教学现场教师立即得到教学效果的反馈，从而达到扩大信息量，改善教学效果的目的。以数学实验课为例，多媒体教学可以有几种组织方式：(1)由大屏幕投影仪、胶片投影仪、白板、扩音系统、电脑、摄像机和录像机组成多媒体教室，大屏幕投影可以播放电脑中的教学软件及各类图像信息，设备是一流的，但要求投影环境黑暗，适用于小型会议室，对于 90 人教室效果较差，而
3、且教师处于黑暗中，直接影响教师的艺术形象和演讲效果。(2)由电脑接驳电视，配以胶片投影仪、白板、扩音系统、摄像机和录像机组成多媒体教室，电视信号由 1 块 VGAAV 转换器产生，这样，电脑显示器上的文字图像就同时出现在电视屏幕上，整个教室使用日光灯，窗帘半开，光线柔和，亮度适中，与普通教室没有多大的区别，学生听课和做笔记都不受影响，图像显示效果不错，显示尺寸也比较大。美中不足的是电视效果由于其分辨率低，文字显得粗糙而不够清晰。(3)由 1 台电脑带多台彩色显示器，组成分布系统，辅以胶片投影仪，白板、扩音系统、摄像机和录像机组成多媒体教室。多台彩色显示器分布在教室各个适当位置，显示器的效果非常
4、清晰，把电脑显示器的图像文字，忠实地传播到各个角落，声音可以通过扩音系统系统播出，这是实用效果最好的一种方式。(4)多媒体电脑教室，由几十台电脑联网，教师操作 1 台电脑，12 名学生操作 1 台电脑，互相之间可以通讯，教师操作例题演示，学生也可以通过电脑提问，这种电脑教室，一般教学人数在 30 人左右，对学生来说边听课边实习，理论上教学效果最好，但学生自己操作电脑会出现不听教师讲课分散注意力的情况。(5)多媒体教学的资源共享及教育网络。由于近几年计算机技术、网络技术和多媒体技术发展迅速，采用 INTRERNT 网络为基础的中国教育科研网，以清华大学为中心在全国重点院校得以联通，我校作为华南网
5、的中心站也发挥着作用。通过该教育网，教育信息可以达到共享的目的，教师所处的多媒体教室的电脑联上网络，就成为全国性多媒体教学的一个节点，这是将来教学手段的又一重大革新。 根据对上述几种多媒体教室的实验和调查，对于一个拥有 110 人固定桌椅、面积在110 平方米的教室，设置 3 台 74cm 彩电，其中 2 台在前面与讲台平行，1 台在教室中后部，使用效果不错。2.多媒体教学方法的实践教师身处多媒体教室，第一次上课的感觉与在普通教室完全不一样。首先，板书不是主要的演示手段，投影胶片才是最重要的讲课提纲，学生的视线主要集中在投影屏幕、教师和电脑演示屏幕三个方面，白板板书作为辅助的讲解工具。就投影屏
6、幕而言，其中演示的胶片内容直接影响到教学质量和讲课效果。投影胶片的制作凝结了教师艰辛的劳动。由于投影胶片是一种规范化的教学工具，可以反复使用，制作一套胶片就必须十分认真地备课，编排演讲内容和例题，设计讲课进度。经过这样一个过程，教师在走上讲台以前，已经十分充分地备好课，这个备课过程是从前以黑板方式讲课时间的几倍。一张胶片放在投影仪上，节约了几分钟至几十分钟的板书时间，一些较复杂的几何图形用板书难以完成，而事先做好胶片就可以在一瞬间呈现在学生面前。相对板书来说，使用胶片缩短了时间，提高了讲课进度，加大了信息量，一些原来无法用板书演示的例题和内容，现在都可以直接快速地演示出来。而且，从教学心里上分
7、析，每更换 1 张胶片，都使学生的注意力又一次集中，教师完全主动地控制了讲课节奏，掌握住课堂的气氛和教学主动权，同时又可以直接观察学生的听课表情和提问，在现场得到教学效果的反馈。如果把讲课作为一种演讲艺术，使用胶片能够达到视觉效果和声音效果的协调统一。教师在更换胶片后，学生把注意力都集中在新胶片上，或做笔记或做思考，教师在此时间内可以得到短暂休息，重新整理思绪，做好下一段内容的讲授。从这方面看，教师备课的工作量增加了，讲课的劳动强度由于板书的减少而降低了，教学效果得到改善，教学质量得到保证。与普通教室完全不一样的是电脑演示。以前，讲解数学课程只能依赖于黑板板书，讲解数学公式和定理非常枯燥呆板，
8、教师板书、学生照抄，留待以后实习消化。使用多媒体教室，情况就大不相同，无论是公式、图形或是条件、结论，都可以在电脑上当场演示。学生从多个电脑演示屏上直接看到演示过程和结果，第一时间消化了所学的知识，同时通过视觉效果，学生在大脑里建立了感性认识和图像记忆，教学效果和质量自然得到改善。而教师要在现场操作电脑，不得不课前做好充分准备，以避免在课堂上出现操作不出来的难堪局面。采用 1 台电脑带动多台显示器的演示系统，操作的主动权在教师手上。需要做演示时候，教师随时进行操作，操作完成后，教师掌握讲授的主动权继续讲课，学生不会盯着已不再有变化的显示器而分散听课注意力，教师仍然是课堂的中心，这也是设计多媒体
9、教室的主要出发点。白板作为辅助的工具，它的作用已不能和黑板相比，白板仅仅作为教师临场发挥讲解的工具，所以，白板的使用时间不多，教师相对讲授的内容和知识增加了。教师在备课过程中也深刻体会到这一点，上同样的课，但备课较以前更加认真又紧张。由于胶片制作好以后可以重复使用，因此，多媒体教室特别适用于重复性的教学。我校每学期有 1200 名学生学习相同的课程，每次上课学生在 90 人左右，每节内容胶片可以重复使用十几次。为此，我们成立了项目组讨论班，专门制作课程胶片。使用这些凝聚集体智慧的高质量教学胶片，缩小了班与班之间因教师素质造成的教学内容和教学质量的偏差。3.多媒体教学与传统教学方法比较由于教学手
10、段完全不一样，教学效果有很大的差别，主要有：（1）动态演示成为可能。电脑教学中的人机对话交互操作过程可以一目了然地表现出来，在黑板上不能做到。（2）信息画面切换非常方便快速，为讲解前后课程内容的联系提供了方便。不论是使用投影胶片还是电脑演示，它都具有再现性，而黑板的再现性就很差了，时间上不允许重写一遍，特别是图像和复杂的电路。（3）板书的正规标准化。投影胶片和电脑演示都是印刷体，而且都是预先编排好的，不会出现在黑板上东一块、西一块地溱空间的情况。（4）缩短了板书时间，扩大了信息量。板书和学生记笔记的时间在课堂教学上占很大比例，一方面教师体力消耗大，并深受粉尘之害；另一方面，写黑板占用太多时间。
11、目前，所有课程由于五天工作制都在压缩学时数，减少板书是有效的解决办法。通过近一年的实践，教师们都已习惯于使用投影机，而不愿意回到原来使用黑板的教学方式中。（5）计算机课程中很多是操作命令的教学，学生觉得板书枯燥呆板。用电脑演示，既直观又生动，一下子就能接受下来，而且记忆深刻，这是由于图像记忆的效果。（6）教学的可重复性、标准化。一套投影胶片和一套演示软件可以重复使用，不同班次的学生看到的是相同的投影胶片和演示软件，不同的只是教师和教师临场的发挥，在全校计算机基础课程中，采用这种教学方法事半功倍。（7）教师备课认真，投影胶片制作和演示操作都必须认真完成才能上讲台，与使用黑板相比较，备课工作量增加
12、了。（8）讲课节奏更容易为教师所控制。通过更换投影胶片和演示操作，调动了学生注意力。（9）对教师的操作技能要求高，需懂得操作电脑、投影机、扩音机、电视机等多种设备。4.多媒体教学的改进多媒体教室作为工科数学的数学实验课和其他课程的新型教学模式，应用时间只有一二年，但其效果已经得到肯定。特别是电脑技术的发展、WINDOWS 环境下系列软件的广泛应用，使多媒体教室能更好地跟上技术发展的步伐，把新知识传授给学生。在使用多媒体教室的过程中，最不足地方是演示软件的缺乏，胶片可以组织专题组制作，但演示软件开发是一个更巨大的工程。多媒体教学软件主要是 CAI 电脑辅助教学软件。CAI 电脑辅助教学软件是目前
13、国家积极组织研究开发的重点项目，我校也承担了“九五”国家攻关项目中有关工科数学的三个子项目，项目进展顺利。CAI 软件可以应用于很多学科，而不仅限于电脑课程使用。例如，对于数学模型课程、高等数学（微积分）课程、现性代数课程、概率论与数理统计等基础课程，采用 CAI 软件都具有非常好的效果。CAI 辅助教学软件的建设有赖于各高校教育系统的大规模组织开发。数学实验课程是这样，其他专业学科也一样。只要开发相应的 CAI 教学软件，都可以使用多媒体教学系统。难点在于演示软件的开发，必须投入大量的人力、物力和财力。我们认为，在国家层面上组织这项开发是最好的办法。一所高校可以负责若干门课程，开发的软件成果
14、可以为全国各高校有偿使用或无偿共享。美国 INTERNET 网络已经成为全球性的信息网络，它包罗万象的信息是一个宝库。多媒体教室的电脑可以连接到 INTERNET 网络上或本地服务器上，各类工科数学教学方面最新信息和先进的成果，只要是已经输入网络的，都可以在多媒体电脑上显示出来。多媒体教室可以成为各类数学基础课程最新教学研究动态的研究场所。5.总结 计算机教学在我校工科数学基地已经开展多年，工科数学课程也曾经使用过电化教育方法和试题库测试手段，并获得了一些成果和经验。事实上，教师的临场讲解和学生的及时反馈是电视教育无法办到的。1992 年以来，数学模型和数学实验教育已经提高到一个重要的地位，教
15、育部组织全国性的大学生数学建模竞赛就是一种体现。我校数学模型和数学实验课程也从无到有，现已增加到一学期 36 学时，并投入大量资金建立了 5 个多媒体教学室，拥有微机 500 余台，每学期上课的学生人数已达到 1200 人。使用多媒体教学以后，既保留了教师临场讲授的优点，又发挥了多媒体设备的长处，使得课堂生动新颖，学生的学习兴趣提高了，对新知识的了解更快速，学习的信息也大幅度提高。多媒体教室和与其相适应的教学方法都已在实践中经受了检验，是成功的，并且是可以推广其他学科的新型教学模式。按照科学技术的发展趋势，图像信息将成为人类信息库中最多的一类信息，教育必须紧跟科技的发展，为其培养新生科技力量。因此，多媒体教学将会成为一种重要的教学方法广泛普及，各类学科 CAI 软件的组织开发是今后需要努力的目标。
