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教学手段改革的必然性及引发的一些课题

喻宗泉

 
        教学内容和课程体系的改革是一项系统工程,它与教学方法、教学手段的改革相辅相成、互相促进。通过开展教学方法和教学手段的改革,可以有力地推动教学内容和课程体系改革取得实质性进展。传统的教学手段是一块黑
板、几支粉笔、有时配上几副挂图或教具的板书教学方式。

        现代化教学手段通常指以计算机技术为核心的现代信息技术进入教学领域,内容相当广泛,包括有投影仪、幻灯片、录像资料、音像材料、三维动画、CAI课件及系统等等,本文以CAI教学方式为名进行两种不同教学模式的探讨。

一、两种不同教学模式的比较

        在一个宽敞明亮的教室里,用粉笔书写板书的时候,教师可能会根据学生的随堂反应,有机而又灵活地掌握分寸,并且可能以恰如其分的比喻,幽默风趣的语言,以姿势助说话等多种形式把对课程的理解表达得淋漓尽致,抓住学生跟随自己一步一步领会教材。板书教学不能直接产生“灌输式”教学方法或是“启发式”教学方法,但它却为教师实践启发式教学方法和其他行之有效的教学方法提供了一个充分表演的舞台。

        现代化的CAI教学却难于为教师套用这种熟悉的模式,在很多情况下,它只能播放事先辑录好了的讲稿、教案或课件,由于突出电脑的作用与功能,降低甚至掩盖了人脑的作用与功能,即便有图文并茂的计算机多功能显示效果,往往难于掌握分寸。在一个光线黑暗的教室里,教师无法看到学生的表情。如果是每个学生在一台计算机前,随教师的指引往下看,学生的反应更没办法直接传递给教师。CAI教学不足之处就是容易把板书教学可能实现的双向交流变成单向传递。在改革“灌输式”为“启发式”及其他行之有效的教学法时,由于CAI教学模式离提高教学质量目标远一些,必然要求参与教学过程的师生双方付出更多、更艰苦的努力。
        两种教学模式的物理位置要求师生双方深刻改变传统的教学观念,认识到以计算机技术为核心的现代信息技术进入教育领域,是适应21世纪教学改革、专业培养人才的需要。如果说改板书教学为CAI教学,在出发点的位置上后退了一大步,那么这场退步正是为了大踏步前进。如果我们仅仅只是扔掉粉笔、扒掉黑板、扛来两台计算机和投影议、装上银幕和窗帘,其他一律不闻不问,那才是一次真正的倒退,一次教育革命发展史上空前绝后的悲剧。

        在电脑作用下,CAI教学容易滑入“灌输式”的泥坑,但单向灌输不是CAI教学的必然产物,那么在这种现代化的教学手段上实现“启发式、讨论式、研究式”的教学方法,不仅给我们带来一线希望,而且给我们提供了更加广阔的视野。使用现代化的教学手段自身就是对传统观念的一个挑战,对于培养学生的综合素质能力有重大意义。就教学法而言,借鉴目前在因特网上风行的网上讨论给我们的一些有益启示,CAI教学中的“讨论式”教学法有易于实现的条件。

二、探讨人脑和电脑处理信息的不同特点有助于进一步深化认识两种不同教学模式

        在长达数百万年的历史长河中,人脑的高级智力活动已经发展到具有信息处理反馈速度慢(毫秒级)、非精确(擅长于发布和接收模糊信息)、巨量并行(能“眼观六路、耳听八方”)、易疲劳(有时需要长达数小时的酣睡,有时仅需要几秒钟眯眯眼)、不可重复(难于做到过目不忘)但却十分有效的特点。人类所发明的计算机系统具有处理速度特快(微微秒级)、连续工作(不需睡眠)、无主动学习能力(只能被动执行人们事先编排好了的程序、不能接收学生的反馈)、集中处理信息(导致师生注意力都高度集中)的特点。板书教学过程是一个人脑←→人脑的信息交流过程,CAI教学是一个人脑→电脑→人脑的信息交流过程,师生之间插进来一个电脑,许多麻烦事也由此而来。

        教学方法的改革是一个永久的话题。已经过去的几十年历史,就是教师在使用粉笔和黑板的教学生涯中不断进行教学改革的历史。当教学手段发生更新时,原有的教学方法改革成果有的仍然有效,有的不再适用,新的与之相适应的教学方法必然出现。

        分析两种教学模式的信息交流过程看,CAI教学研究课题所围绕的中心议题必然是:如何重现人脑驾驭课堂的作用和功能,让电脑为人脑服务,成为人脑的工具,防止学生被电脑牵着走,或者说教师如何在人脑和电脑争夺学生的斗争中起主导作用。

三、只有改用现代化的教学手段,才能推动教学内容和课程体系改革取得实质性进展

        教学内容和课程体系改革的重点、难点和焦点均集中在“学时越来越少,内容越来越多”上。以华中理工大学为例,非电类专业教研室在制定本专业的教学计划时,为了扩展专业面,加强自然科学基础和人文社会科学基础,一再削减和压缩《电工学》学时,总学时现已减少至70(50/20)—100(70/30)学时。理论教学50—70学时要完成原先至少90学时的内容,根本不可能。

        与此同时,以大规模和超大规模集成电路为代表的新元器件不断涌现,以信息的采集、传输和处理为标志的高新技术日益融进各非电类专业,《电工学》又是非电类专业唯一一门电类课,于是增加这些新内容就压到了《电工学》头上,使《电工学》苦不堪言。为此,人们试验了多种节省学时、避免脱节和不必要重复、增加高新内容的措施,效果也较为显著。例如设计自学习、自检查系统供学生使用;开设第二课堂;删除一些已过时或即将过时的内容;改教材内容为“精讲”和“简讲”;突出培养工程实践能力为主;在实践环节上,我校所有的非电类专业均设开始一周的电工电子实习等等。把能在实践教学环节中解决的内容不在课堂中讲解;把一些既可在课内讲解、又可在课外自习的内容移至课外。但即便如此,“学时少,内容多”的矛盾依旧不能彻底缓解。解决上述问题最有成效的做法之一莫过于将板书教学改为CAI教学。

        使用投影仪、幻灯片、录像资料等,省去了粉笔在黑板上的书写时间,三学时的信息量可以在两个学时内向学生输送完毕。以计算机技术为核心的现代化教学手段至少比板书教学节省总学时的三分之一,这一优点决定了:CAI教学必然取代板书教学成为主要方式。教学模式将从“板书教学一统天下”发展成为“以CAI教学为主、板书教学为辅”,至少在21世纪前几十年内,越来越多的教室将并存计算机系统、投影仪和黑板等。

        也许有人以为,将CAI教学设计成人脑←→电脑←→人脑的信息交流过程,既能实现双向交流,也能淘汰板书教学。事实并不那么简单。20世纪90年代脑科学研究的最新进展表明,人类的大脑是在漫长而又激烈的自然选择和生死攸关的生存竞争中演化而来的,它是高度非线性的、远离平衡的、永远开放的自适应系统。人脑所独有的一些思维范畴,如感情、自我意识、洞察能力等等,可能是一个具有无穷探索魅力而又无法揭开的秘密,可能永远无法用机器智能来模拟。

        早在1981年,人类就曾企图使第四代Von.Neumann计算机智能化,使用智能接口软件和推理软件,实现自学习和推理。经过近十年的艰苦努力,在1989年前后,人类不得不重新反思这种具有知识库、推理机的智能接口系统──第五代Von.Neumann计算机。这种智能计算机未能成功的根本原因在于:计算机对规则作推理解释的串行性和非确定性本质决定了信息处理耗时存在呈指数性爆炸的危险。在智能计算机研究课题中最引人注目的是20世纪90年代开始的第六代计算机──神经计算机的研制,但它们依旧遇到了重重困难,迄今为止人们还弄不清楚五、六十种人工神经网络模型和上百种算法中,究竟哪一种能够成为神经计算机的主流和典型结构。何况即使把位于师生之间的这台电脑,改为预计在30年后才能实用化的神经计算机,也不能传递老师的洞察能力和学生的情感反映。

四、若干课题和小结

        全面推行CAI和电化教学提出了教育思想的变革和教学观念的更新,提出了一系列必须研究和探讨的教学课题,这些课题围绕的中心是如何调动教学双方的主观能动性,避免教学质量的倒退,使教学内容和课程体系的改革取得实质性进展。笔者初步考虑和设想的一些课题可能有:人脑高级智能活动有哪些特点;板书教学和CAI教学与人脑和电脑处理信息特征有什么关系;教师如何使用现代化的教学工具实践启发式、讨论式、研究式等先进的教学方法,探讨如何创新有效的教学方案;板书教学和CAI教学的最佳学时比例是多少;长期以来形成的每节课45—50分钟是否继续适用于CAI教学,按每节课接收相同的信息量为基准,CAI教学是否30分钟一节为宜;学生有多长时间不至于大脑和眼睛疲劳,有利于生理和心理健康发展,如何收集学生的反馈;课前预习已必不可少,课外学习中课前预习和课后复习如何分配;相应配套的教材、CAI软件的研制、开发与使用、相应的教学管理等等。

        现代化的教学手段进入实验教学,更加能够培养学生的独立学习能力和创新精神,课题研究的深度和广度必然远远超过课堂教学手段的变化,本文因篇幅所限,只能另文叙述。

(来源:电化教育研究)


2006/2/10 17:02:30
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