立體幾何CAI課堂教學(xué)軟件的設(shè)計原則

1、.立體幾何CAI課堂教學(xué)軟件的設(shè)計原那么立體幾何CAI課堂教學(xué)軟件的設(shè)計原那么1CAI是大趨勢 隨著計算機的普及，計算機的應(yīng)用隨之浸透到社會生活的各個方面。學(xué)校的教學(xué)假如不利用這一新技術(shù)便會落后于時代。CAI在教學(xué)中的地位不會只是一種時髦，由于它的形象、方便、速度、效率等等方面的優(yōu)點，這一方式勢必會被大部分學(xué)生和老師所承受，而成為一種潮流。這一時刻的到來會比料想的快。實際上，當(dāng)學(xué)校的老師們把計算機作為他們生活的一部分時，他們自然會把CAI作為他們教學(xué)手段的一部分。對于數(shù)學(xué)老師來說，這一進(jìn)程可能會來得更快，畢竟我國高校第一代計算機老師有相當(dāng)一部分出身于數(shù)學(xué)領(lǐng)域。2數(shù)學(xué)CAI軟件的設(shè)計原那么 目前

2、流行于市的CAI著作并不多見，但軟件市場可見到不少cAI軟件商品。其中絕大部分是對學(xué)生進(jìn)展課外輔導(dǎo)性質(zhì)的。實際上，CAI所涉及的面很廣，它包括教與學(xué)的各個方面。任何一個軟件幾乎都不可能覆蓋它的全部內(nèi)容。本文也只打算對數(shù)學(xué)課堂教學(xué)軟件的設(shè)計問題進(jìn)展討論。任何一個軟件產(chǎn)品，制作者都要事先確定該軟件要到達(dá)的目的，然后根據(jù)此目的制定一系列詳細(xì)的設(shè)計要求。假如該產(chǎn)品已經(jīng)很成熟，這些要求會成為公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)學(xué)課堂教學(xué)CAI軟件的制作目的當(dāng)然也是數(shù)學(xué)教學(xué)的最終目的，即使學(xué)生掌握相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)的最后效果是通過學(xué)生對知識的掌握來衡量的，但大部分時間往往采取一種更簡易的評價方法-就課論課。例如大部分的公開教

3、學(xué)或觀摩課，最后的評價并不是去考學(xué)生而是聽課者按照已有的或心目中的標(biāo)準(zhǔn)來衡量這節(jié)課的好壞。對教學(xué)軟件的評價暫時也只好采取這種方法。實際上設(shè)計的原那么與評價的原那么應(yīng)該一致。由于目前課堂教學(xué)軟件不多，且大部分是各個教學(xué)單位為自己的教學(xué)而開發(fā)的，缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。筆者只是把自己在這方面的一些設(shè)想與心得寫出來，與同行商討。21“輔助的含義就是以老師為主計算機永遠(yuǎn)也不會取代老師上課，就象計算機不能取代人的思維一樣。把軟件搞成錄像式的就完全失去了老師的作用，這是最失敗的軟件。除了特殊情況，如偏遠(yuǎn)地區(qū)無老師或一些冷門學(xué)科找不到相應(yīng)的老師只好采用純電教手段外，教學(xué)軟件應(yīng)是主講老師的助手。一個優(yōu)秀的老師是任何軟

4、件也替代不了的。22交互功能一個好的軟件應(yīng)能合適不同特點的老師的要求，這就需要軟件更加靈敏。比方一個立方體，有的老師喜歡正等測投影，而另一些老師喜歡正二測，這大部分取決于他們使用該軟件前的講課習(xí)慣。假如一個圖形，老師自己看著都不習(xí)慣，當(dāng)然不能指望他會很自然和流暢地講給學(xué)生。那么對這個軟件來說，該立方體的隨機旋轉(zhuǎn)才能便是非常重要的了。老師可根據(jù)自己的需要和習(xí)慣來選擇該立方體關(guān)于三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)角，旋轉(zhuǎn)過程對學(xué)生是透明的。實際上，老師在選擇適宜方位的過程本身也是一個很好的教學(xué)內(nèi)容。老師甚至可以安排圖形的顏色、說明文字的位置，這時老師才會真正感覺到自己是這個軟件的主人。試想一下，假如對一個使用軟件的老

5、師來說唯一能作的就是控制它的運行和停頓，所有的畫面都是編程者閉門造車設(shè)計出來的，這會是什么感覺！23動畫的數(shù)學(xué)含量數(shù)學(xué)教學(xué)的圖形動畫不同于卡通片。它對光學(xué)效果、色彩效果等一些對美術(shù)人員至關(guān)重要的指標(biāo)并不在意，相反，它卻極其重視圖形的準(zhǔn)確性。無論是旋轉(zhuǎn)還是平移，無論是中心投影還是平行投影，畫面上的每一點都是準(zhǔn)確計算出來的。比方說空間不同位置的兩個全等三角形，由于所在的平面的法矢不同，投影自然不同。相等的角看上去不等，不等的元素卻看起來相等；又如空間的垂線，反映在投影受騙然不一定垂直。這些圖形在沒有CAI教學(xué)軟件之前，老師只能在黑板上象征性地畫一下，?根本談不上準(zhǔn)確性。而在CAI軟件中，這些圖形是

6、一個點一 個點計算出來的。老師可以用交互功能把需要的圖形在平面旋轉(zhuǎn)到與投影面平行的位置，使學(xué)生看到“不走樣的圖形，這就需要準(zhǔn)確性，而準(zhǔn)確性是由一系列正確的數(shù)學(xué)變換公式保證的。在這里每一個畫面都是算出來的，而下是象一般動畫是從圖形庫里取出來的。24學(xué)生的臨場操作功能過去，一節(jié)電化教學(xué)課講完，老師會為學(xué)生準(zhǔn)備許多膠片。學(xué)生把老師臨時留的練習(xí)題做在膠片上，在用投影儀映到銀幕上以檢查學(xué)生的掌握情況。這取代了讓學(xué)生上黑板做題。為什么不能再前進(jìn)一步，讓學(xué)生操縱計算機屏幕，讓學(xué)生在計算機的屏幕上畫上他自己的輔助線，讓學(xué)生控制計算機屏幕圖形來講解他的答案呢？我們正是這樣設(shè)想的，讓計算機的屏幕取代膠片投影儀，就

7、象投影儀過去取代黑板一樣。25人工智能這一點正是目前CAI軟件的欠缺。?但是對于課堂教學(xué)軟件來說，這一點并不特別重要。最直接的應(yīng)用是在學(xué)生把答案圖形或數(shù)據(jù)輸入計算機后，自動判斷答案正確與否。?專家系統(tǒng)的最重要的用武之地是在CAI的另一個領(lǐng)域-課外輔導(dǎo)。但如今面臨的全部輔導(dǎo)軟件幾乎沒有涉及到該項功能，盡管這方面的討論超出本文的范圍。26獨立性一個好的軟件應(yīng)該自成一體。不能要求一個軟件在運行時必須在某種環(huán)境下。一般說來，“老師概念之形成經(jīng)歷了非常漫長的歷史。楊士勛唐初學(xué)者，四門博士?春秋谷梁傳疏?曰：“師者教人以不及，故謂師為師資也。這兒的“師資，其實就是先秦而后歷代對老師的別稱之一。?韓非子?也

8、有云：“今有不才之子師長教之弗為變其“師長當(dāng)然也指老師。這兒的“師資和“師長可稱為“老師概念的雛形，但仍說不上是名副其實的“老師，因為“老師必需要有明確的傳授知識的對象和本身明確的職責(zé)。課本、報刊雜志中的成語、名言警句等俯首皆是,但學(xué)生寫作文運用到文章中的甚少,即使運用也很難做到恰如其分。為什么?還是沒有徹底“記死的緣故。要解決這個問題,方法很簡單,每天花3-5分鐘左右的時間記一條成語、一那么名言警句即可。可以寫在后黑板的“積累專欄上每日一換,可以在每天課前的3分鐘讓學(xué)生輪流講解,也可讓學(xué)生個人搜集,每天往筆記本上抄寫,老師定期檢查等等。這樣,一年就可記300多條成語、300多那么名言警句,日積月累,終究會成為一筆不小的財富。這些成語典故“貯藏在學(xué)生