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　　摘要： 随着情境认知理论的产生， 在数学教学过程中， 如何创设情境， 提高教学质量， 成为教师在实践中一直探索的课题。本文以情境认知理论、多元智能理论和多媒体技术理论为基础， 对基于多媒体技术的数学教学多元情境的创设这一课题进行了尝试性探索， 提出了创设空间想象情境、动态变化情境、模拟实验情境、游戏扮演情境和网络协作情境， 以促使学生通过主动的心理建构活动获得真实反映客观规律的认知结构， 形成有效解决问题的认知能力。

　　关键词： 多元情境； 多媒体技术； 多元智能； 数学教学

　　一、关于情境创设的理论探讨

　　1.情境创设与认知理论

　　20世纪 90 年代以来， 由于受到认知科学、生态心理学、人类学及社会学等学科的共同影响， 学习的研究取向逐渐从认知转向情境， 形成一种所谓的情境认知理论。[1]

　　情境（Situation）， 也称情景 （Circum-stances）， 通常是指教学情境 （Teaching Situation） 或学习情境（Learning Situation）， 是指教师在教学过程中运用各种手段和方式创设的一种适教和适学的情感氛围。

　　情境认知理论关注物理的和社会的场景与个体的交互作用， 认为知识具有情境性， 知识是在情境中通过活动产生的。学生的学习实际上就是借助学习情境的帮助， 实现对知识的建构。

　　情境的创设是指构建有利于学生对所学内容的主题意义进行理解的情境。它是一个很宽泛的概念，在课堂教学中， 凡是有助于学习者理解掌握学习内容的情境， 都属于情境创设的范畴。情境认知理论强调要创设情境， 使学习者进入情境。特定的教学情境能把学生带到想象的世界中去， 调动学生主动学习的积极性， 活跃课堂气氛， 使学生的想象丰富活跃起来， 进而调动表象储存， 作重新组合， 构成知识的新意象、新理念， 在教与学的互动中， 使学生完成思考的全过程， 实现知识的内化， 促进能力的新发展。所以， 创设情境是学习者实现意义建构的必要前提， 是整个教学设计中重要而有意义的一个组成环节。

　　2.情境创设与多元智能理论

　　多元智能理论是智能开发的重要理论， 是后现代神经心理学的前卫理论。[2]

　　其研究理念是： 追求有智慧的教育， 倡导个性化的学习； 实验宗旨是： 让课堂更有活力， 让孩子更加聪明， 让教学更富创意； 行动纲领是： 多元、个性、互动、反思。多元智能理论倡导多元情境化教学策略[3], 它认为教学内容的呈现应采用不同的表现形式以满足多样化的学习要求， 那么情境的创设， 其方式也必然是多姿多彩， 具有多元化的特点。多元智能理论不仅深化了情境化教学的理论依据， 也为创设多元情境提供了有力的支持与指导。

　　3.多元情境创设与多媒体技术理论

　　实践证明将真实情境照搬进课堂是不可行的。在常规的教学中， 由于受到时间、空间等多种因素的限制， 也无法创设丰富的教学多元情境， 因此迫切需要新的有力的技术来支持开展这项教学活动。

　　多媒体技术是利用计算机和网络通信技术，对图、文、声、像各种信息进行数字信息加工处理的技术。它在数学教学中运用时， 可以将不同性质的设备和信息媒体集成为一个整体， 以计算机为中心采用多种信息传输手段，充分调动学生多种感官，有利于学生在观察、理解、认识的基础上获取知识，掌握事物的本质。虽然“科技不是万能的”, 但新媒体所具有的独特属性， 使它能以与众不同的方式为学生提供自由探索、形象化和理解各种概念的机会。[4]

　　这为创设多元情境提供了强有力的技术支持。教师可以在真实情境的基础上分析、提取、重组、综合有关因素，利用多媒体技术将真实情境中本质的、重要的信息多方位、多层次、多角度地凸显出来， 将其它无关因素弱化， 创设出来源于真实情境而又高于真实情境的多元教学情境。

　　二、基于多媒体技术的数学教学多元情境的创设

　　2001 年和 2003 年我国分别颁布的《全日制义务教育数学课程标准（ 试验稿）》和《普通高中数学课程标准（ 实验）》倡导学生的数学学习内容的呈现应采用不同表达形式以满足多样化的学习要求， 教师要从学生的生活经验出发， 创设情境， 为学生提供从事数学活动的机会。

　　本文在新课标的倡导下， 以情境认知理论、多元智能理论和多媒体技术理论为基础， 对利用多媒体技术在数学教学中创设多元化情境作了探索。

　　1.创建空间想象情境

　　培养学生的空间智能是中学数学教学的重要目的之一。空间智能是在头脑中形成一个外部三维空间世界的模式， 并能够运用这个模式进行思维的能力。但是由于受到传统媒体的限制， 仅靠课堂的一块黑板、一支粉笔、一张教学挂图， 教师很难通过讲解在学生头脑中建立空间模型。

　　多媒体技术优化了数学知识的呈现方式， 教师可以通过计算机平台提供的多元联系的呈现方式展示直观图引导学生观察分析， 再逐步进行抽象， 为学生创建空间想象的情境， 培养其空间智能。心理学研究表明：人的大脑功能， 左右两半球既有分工又有合作。大脑左半球主管抽象思维， 具有语言、分析、计算的能力； 大脑右半球主管形象思维， 具有直觉、图像、情感和几何空间鉴别能力。学生在空间想象情境中学习时， 大脑两半球交替兴奋或同时兴奋协同工作，能够大大挖掘大脑的潜在力量。

　　例如立体几何的截面问题一直是教学中的一大难点， 学生对截得的平面图画感到抽象、难懂。应用计算机将一些过程进行动态化直观演示， 为学生创设一种空间想象情境， 能够让学生直观、具体地看到截面的形成过程， 有利于培养学生的空间智能。如图1, CAI 课件可以通过拖动平面改变平面的倾斜角度来展现用一个平面从不同位置截正方体所得到的不同截面图的观察图。

　　在这种情境下， 计算机屏幕呈现的 “立体图形”和“截面”已经是脱离了实物的平面图形， 但又给人以空间感， 学生不知不觉地从屏幕的平面图想象出空间中的真实图景， 实现了从二维图形到三维图形的转换。学生能加深对有关空间图形的认识， 知觉外在和内在的图像，丰富其空间想象能力， 发展学生的空间智能。这种丰富的情境仅靠传统的教学手段是根本无法创设的。

　　特别是计算机模拟从不同位置、不同角度截立体图形， 提供了灵活的人机交互情境， 通过鼠标控制截“立体图形”的“平面”的位置和角度， 更凸显了多媒体技术作为认知工具的作用， 对培养学生的空间智能是极有意义的。

　　2.创设动态变化情境

　　传统教学中， 由于受到教学媒体的限制， 大部分知识只能由教师静态地传授给学生， 不利于学生的理解和记忆。而“数”和“形”间的运动规律既是解析几何教学的重点， 又是高考考查的热点， 传统的“粉笔+黑板”的教学手段， 是难以进行“动态处理”的，轨迹中的“动点”也只能用黑板上的一个静态的“定点”演示， 导致学生难以形成良好的运动观， 因而使这些重点和热点内容成了学生理解的难点。

　　运用多媒体技术， 教师可以为学生创设动态变化情境， 将“形”与“数”有机结合起来， 将知识进行动态处理， 把运动和变化的数学问题展现在学生面前，提供丰富而动感的图像， 以促进学生有效进行运算、逻辑推理、科学分析的思维能力， 即数理逻辑智能。[5]

　　如解析几何中典型的求最值问题， 学生直接计算有一定的难度， 可以在动态变化情境中解决问题。

　　例： 四边形 OBCD 是正方形， 边长为 3, P 自 B沿着边 BC、CD、DO 运动到点 O, ΔPOB 的面积为S, 试绘出 S 与 P 运动的距离 X 关系的图像。如图 2,梯 形 线 是 面积 S 的 运 动轨迹。拖动点P, 计算机屏幕可以动态地演示出 ΔPOB 面积形与量的变化过程， 学生可以边观察面积图形的变化边观察面积数量变化， 培养学生良好的运动观， 以便进行更为深刻地科学分析和运算推理。

　　初中一年级教材安排的“变量之间的关系”是整个初中函数教学的起点内容。其研究对象是动态的，但描述研究对象的文字和语言都是静态的。传统教学解决此矛盾的方法是“断面化手法”[6], 即把运动和变化的过程用“任意取定”来实现“定格”, 成为静止的“瞬间”画面， 然后进行刻画。经验表明， 学生只能记住一些具体函数图形与性质的现成结论， 而对函数概念中所蕴含的变量与变量之间依赖关系的思想缺乏充分的认识。升入高中后， 有很多学生仍停留在用静止的眼光看待函数、机械记忆函数概念的阶段，对抽象严谨、高度形式化的数学语言感到难于理解。

　　而应用多媒体技术创设的动态运动情境可以将静态断面复原到运动过程中， 使学生通过观察、操作等活动深刻地体会变量的有关概念， 促进学生形成良好的认知结构。教师配合教材通过 Z+Z 智能平台提供的“小车下滑的时间”“温度的变化”“速度的变化”等课件， 为学生展示一个个动态变化的情境， 使学生“看”到了运动变化的过程， “看”到了其中变量与常量、自变量和因变量及它们之间存在的依赖关系， 从而进一步掌握如何用列表和图像的方法精确刻画变量之间的关系， 揭示运动背后所隐含的变化规律， 有效满足了“变量之间的关系”这部分内容的教学要求，其效果是文字教材和语言描述无法达到的。

　　3.创设模拟实验情境

　　在传统教学中， 由于时间、场地和实验条件的多种限制， 学生多半是在听数学， 听那些缺少发现过程的结论， 学生的数学活动也只是利用纸和笔进行的解题活动。这样， 对多数学生而言， 数学的发现探索活动没有真正开展起来。而利用多媒体技术中的模拟技术， 可以模拟有关微观世界的现象和运动变化，使教学更形象、直观。教师可以针对教学内容， 结合学生已有经验， 突破时间、场地和实验条件的多种限制， 创设模拟实验情境， 指导学生的探索活动。

　　通过计算机模拟某种系统、现象或过程， 可以为学生提供可更改参数的指标项和较为真实的模拟实验的学习情境。这样学生可以通过动手实践， 亲自操作， 在实践中亲身体验知识再发现的过程。当学生输入不同的参数时， 能随时改变真实模拟对象的状态和特征， 以便让学习者积极参与， 提高学习者的学习兴趣和效率。

　　例如在学习《简单的整理与简单统计表》后， 可以利用计算机分别模拟街道某处不同时间段内各种车辆经过的情境， 让学生通过收集、整理、描述所获得的有关车辆信息， 并对所获得的信息进行分析、探索， 帮助交通部门提供合理的设计方案。

　　例如教师利用软件《几何画板》指导学生在模拟实验的情境里探索课本中的习题： 一条长度为 2 的线段 AB, 端点在坐标轴上运动。从坐标原点向 AB引垂线， 垂足为 M, 求垂足 M 的轨迹。教师首先在屏幕上给出动态演示， 接着一步一步地启发学生导出动点 M 轨迹的极坐标方程 ρ=sin2θ并在屏幕上显示出它代表的四叶玫瑰线。然后启发引导学生猜猜看极坐标方程 ρ=sinnθ表示的曲线是什么形状？ （ 见图 3）学生利用计算机又可以自由地做实验， 键入不同的 n 值，各种美丽的花瓣便出现在屏幕上。这时学生们兴奋极了，实验出现了原来未预料到的结果。学生们发现当 n 为奇数时， 曲线花朵有 n 瓣； 当 n为偶数时， 曲线花朵有 2n瓣。但是， 当 n=0.1, 0.5, 1.5,3.7  时， 屏幕出现了并非花瓣的曲线---从而产生了认知冲突， 激发了学生的好奇心和求知欲， 这是传统的方式所无法达到的效果。

　　4.创设游戏扮演情境

　　在传统的数学课堂中， 学生常感到数学学习枯燥、无趣， 有严重的厌学情绪。针对这一点， 教师可以利用多媒体技术导入游戏扮演情境， 使学生像游戏中的角色扮演一样， 按照游戏中人物的指示做， 由回答问题来推动故事情节的发展， 以激发学生的学习兴趣， 促使学习动力的形成。

　　日本等国家已经开发出好几种应用这种方式学习的软件， 被称为 Edutainment.[7]贾斯珀项目（JasperProgram）是美国温特贝尔大学认知与技术小组开展的学习案例研究。研究者通过设计贾斯珀历险的故事作为背景， 让学生在这种背景中学习数学。整个故事分为“雪松河之旅”“波恩牧场的营救任务”“争取选票”三部分， 其中的 12 段历险所涉及的开放性问题都有若干切实可行的解决方案。

　　这些故事以录像的形式真实展现， 利用了多媒体技术的优势和交互技术， 为学生提供了将数学知识和其他学科知识整合的情境， 使学生身临其境， 帮助学生整合数学概念， 在相互讨论中解决问题和习得知识。

　　学生在游戏软件提供的轻松、愉快而又紧张激烈的氛围内， 通过角色扮演交流互动。他们不是被动地接受信息， 而是积极地参与到游戏中来， 利用其原有的认知结构中的有关知识和经验， 去同化当前学习到的新知识， 赋予新知识以某种意义---这对知识的迁移是一个重要的过程。学生通过游戏提供的情境获得生活经验， 通过完成游戏中的任务提高利用数学知识来解决生活实际问题的能力。这大大激发了学生的学习兴趣并培养了其自主探索的精神。

　　5.创设网络协作情境

　　当今多媒体技术支持的网络教学环境下， 传统的数学教学思想要发生一定的转变， 要发展以学生为中心终身学习的思想和合作智能。

　　合作智能[8]是指在学习和工作的过程中， 与他人和集体进行有效的合作， 最大限度地发挥团体的能力。教师可以根据教学目标对教材进行分析和处理，经过精心的教学设计， 在课堂上创设网络协作情境，将学生分成小组， 每组共用一台计算机， 由教师提供问题， 指导学生利用计算机在网上查阅相关资料， 积极思考， 彼此交流、探讨、研究和合作， 解答问题， 以达到对教学内容比较深刻的理解和掌握的过程。

　　在多媒体技术支持创设的网络协作情境中， 所有的信息得以通过一种抽象意义的平台被融为一个整体， 经个体和集体协作的形式进行处理。群体被隐喻为一个认知加工系统， 在与个体加工系统协作过程中生产知识。个体意义借助知识聚合工具形成集体意义， 最终形成稳定的集体记忆， 并升华为集体智慧。学生在网络协作的情境下， 通过交流各自的思想、观点， 传递信息， 发展彼此的友情， 通过优势互补， 发展学生的合作意识、团体意识， 培养学生终身学习的能力。

　　三、结束语

　　在利用多媒体技术创设多元情境的过程中， 教师只有根据教学内容和学生的具体情况， 从数学教育的需求出发， 结合多媒体技术的特点对情境的创设进行深入地思考， 才会创设出理想的多元化情境，促进学生的数学学习能力发展。对于利用多媒体技术在数学教学中创设多元化的情境， 我们在实践中还要不断进行检验、修正， 并探索如何更好地实现人机交互， 获取最佳的教学效果， 如何创设情境满足各层次学生的需要等一系列问题。多媒体技术的不断发展给数学教育带来了新的发展契机， 对于教师来说， 大胆实践， 不断探索， 不断修正， 可以创设出多元化数学情境的天地。

　　参考文献：

　　[1] 喻平。数学教育心理学[M].南宁： 广西教育出版社， 2004.

　　[2][5] 吴志宏。多元智能： 理论、方法与实践[M].上海： 上海教育出版社， 2003.

　　[3] 梅汝莉。多元智能与教学策略[M].北京： 开明出版社， 2003.

　　[4] Richard Noss&Celia Hoyles.Windows on Mathematical Meanings[M].London: Kluwer Academic Publishers, 1996.

　　[6] 张晓丹。主题数学动画的教学价值[J].数学教育学报，2006, （3）：89-91.

　　[7] 赤堀侃司。教学媒体在课程学习中的活用[J].中国电化教育， 2006,（5）： 10-11.

　　[8] 甘永成。虚拟学习社区知识建构和集体智慧发展的学习框架[J].中国电化教育， 2006, （5）： 27-31.

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