视觉注意理论对数学教学PPT设计的启示，本文主要内容关键词为：数学教学论文,启示论文,视觉论文,理论论文,PPT论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
进入21世纪，面对日趋激烈的国力竞争，世界各国普遍关注教育信息化在提高国民素质和增强国家创新能力方面的重要作用.在2012年，教育部为了更好地落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中信息技术对教育发展的要求，提出了专项规划《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》.该项规划明确提出，缩小基础教育数字鸿沟，促进优质教育资源共享[1].在2014年，教育部又发起了全国中小学教师信息技术应用能力提升工程，并且颁布了《中小学教师信息技术应用能力标准（试行）》，指出：“信息技术应用能力是信息化社会教师必备专业能力.……对教师在教育教学和专业发展中应用信息技术提出了基本要求和发展性要求.其中，应用信息技术优化课堂教学的能力为基本要求，主要包括教师利用信息技术进行讲解、启发、示范、指导、评价等教学活动应具备的能力；应用信息技术转变学习方式的能力为发展性要求，主要针对教师在学生具备网络学习环境或相应设备的条件下，利用信息技术支持学生开展自主、合作、探究等学习活动所应具有的能力[2].”可见，教师合理地运用现代信息技术进行数学课堂教学设计势在必行.在实际教学中，教师普遍选择的信息技术就是PPT.然而，目前数学教学设计的相关文章并没有对数学PPT的教学设计做出详细阐述.比如，方均斌等人提出了数学教师应该用优化眼光来进行教学设计，但是并未对如何优化PPT的设计做出诠释[3].傅海伦等人指出数学教学课件设计与使用的不当具有消极影响，却未有提及解决教师依赖问题的方法[4].王光明通过问卷调查等相关研究方法，提出了融入信息技术的数学教学设计评价标准和基于“学思知行”提出的数学教师评价指标也没有涉及有关PPT的数学教学设计[5][6].此外，通过对《中国电化教育》和《电化教育研究》中PPT课件的文章整理，发现亦有研究者依据相关理论对PPT课件进行合理、有效地设计，但是缺乏与数学学科的整合.如，孙方提出了降低课件认知负荷的信息加工和整合的策略[7].衷克定等人仅仅是从多媒体中色彩搭配的视角，研究了学生对PPT注意集中程度[8].在数学教学设计中，教师只注重自身的教学过程，而缺乏对学生视觉注意的帮助，忽视了PPT课件在教学中与学生的交互性，忽视了学生对PPT课件中细节信息的注视问题和整体内容的视觉整合加工问题，就会降低数学课堂教学的效率.本文首先简述视觉注意理论，然后阐述其对数学PPT课件制作和设计的启示. 二、视觉注意理论 在大数据时代，数据筛选和处理已经成为人类在处理外界信息的重要能力.特瑞克勒（D.G.Treichler）曾指出，人类从外界获取的信息中，通过视觉获取的信息占83%.在课堂教学中，学生从PPT中所获得的内容主要是靠视觉.教师想要吸引学生的视觉注意，促使学生主动地借助视觉接受信息，需要根据学生视觉注意的能量分配和特征整合理论设计相应的数学PPT课件.因此，在数学教学设计中，结合视觉的认知过程对PPT课件的制作和设计进行优化是很有必要，将有助于提高学生的学习效率和成效. （一）凯恩曼的能量分配模型 在1973年，Kahneman在《注意和努力》中指出，为了完整地识别一个刺激，就需要资源.如果刺激较复杂，需要的资源就多.如果同时呈现几种复杂的刺激，资源可能就会很快耗尽.如果给资源已耗尽的人再呈现另外的刺激，这些新异刺激将不被加工（或注意）[9].他认为，注意资源总量主要决定于觉醒水平，它是有限的，从该总资源中分得的资源多少决定着各信息被注意的程度.这样，资源的分配方案便成了注意的选择性的关键.这个分配方案主要受三方面因素的制约：对完成任务所需能量的评估、个体的当前意愿和个体的长期倾向[10].依照Kahneman的看法，个人的长期倾向反映不随意注意的作用，即将能量分配给新异刺激、突然动起来的东西等；当时的意愿体现任务的要求和目的等；对完成任务所需能量的评价是一个重要的因素，它不仅影响可得到的能量，使其增多或减少，而且极大地影响分配方案.从这个模型来看，只要不超过可得到的能量，人就能同时接收两个或多个输入，否则就会发生相互干扰，甚至只能进行一种活动[11]. （二）Treisman的特征整合理论 在1980年，Treisman提出了特征整合理论（Feature Integration Theory），该理论着眼于注意的整合功能，将注意与知觉的内部过程紧密地结合起来.Treisman对物体的特征（如颜色、大小和特定朝向的线条）和物体本身（客体）进行了区分，将特征看作是某个维量的一个特定值，而客体则是一些特征的结合.特征整合论从知觉出发，将客体知觉过程分成早期的前注意和特征整合两个阶段，在前注意阶段，视觉注意机制中存在一个快速而且发生于早期的平行加工过程；在这一过程里，环境中那些物体的各个视觉特征被组合在一起进行加工；这一过程并不受注意的影响.在特征整合阶段，视觉注意是一个系列加工过程.在这一过程里，特征被整合起来形成各种物体.系列加工过程要比平行加工过程缓慢，在刺激集较大时尤为如此.集中注意可把特征整合起来.在这种情况下，集中注意就像胶水一样协助组织各种可用的特征形成完整物体.贮存的知识可以影响特征整合.在集中注意或相关知识缺乏的情况下，来自不同物体的特征被随机组合起来而引起“错觉失联”现象[12][13]. 基于视觉注意的本质，Kahneman的资源分配方案体现了对视觉信息的选择性；Treisman的特征融合理论实质上是体现了对视觉信息的集中性，在高效的视觉搜索中各个物体是并行处理的，而在低效的搜索过程中物体是被串行处理的.当通过单一的特征就可以把目标物体和干扰物体区分开来，搜索属于前一种情况.当目标物体和干扰物体的区别是由多种特征组合时，搜索就属于后一种情况. 数学PPT课件作为辅助数学教学的可视化工具，教师需要探索其设计的视觉传达规律，以便制作出符合学习者视觉信息接受选择性分配和客体集中性规律的PPT课件.简洁凝练、导航清晰的教学内容和布局和谐、图文并茂的形式是高质量PPT的必备特征，因而PPT课件的视觉化设计应以数学教学内容设计和形式设计为重点. （一）基于注意分配理论的PPT课件设计的启示 由注意分配理论可知，学生在课堂教学时间内可利用的视觉资源量在一定程度上取决于他们当时认知资源的唤醒水平，即数学PPT课件中的信息越复杂，学生所需要的认知资源就越多.同时，学生视觉资源的选择性分配还由学生的当前意愿和长期倾向以及对完成任务所需能量评估决定.因此，在数学课堂教学中，教师在设计数学PPT课件时，需要结合数学教学内容的重难点和逻辑特征，依据视觉选择性的决定因素，进行课件的组织和设计. 1.PPT课件中数学教学内容的重点、难点设计 研究者调查发现，教材文字的搬家、堆砌问题是PPT课件中现存的最严重的问题[14].从凯恩曼的注意分配理论可知，每一页PPT所包含的教学信息量越多，学习者所需要处理信息的视觉资源总量就越大.基于凯恩曼的注意分配理论，学习者的觉醒水平决定着资源总量，而学习的当前意愿对学习者的视觉选择性注意又有着重要的影响.那么，在数学课堂教学中，当学习者需要耗尽大量的视觉资源对数学PPT课件中过多的教材文字信息进行分析时，他们将不会对教师所讲授的教学内容加工（或注意）.因此，教师在设计课件时，不仅要依据数学课程标准确定教学的总目标和教学的重点，而且还要依据学习者需求对教学内容进行分析、归纳和提炼，进而确定教学难点.这样就需要教师对数学PPT课件中具体教学内容的整体性和层次性进行合理地分配.为此，教师设计的PPT课件都要确保每张PPT的主题单一、突出，同时，每张PPT的主题都要为诠释教学重点服务，以便更好地维持和转移学生的注意力，促使学生为数学教学的重点分配更多的视觉认识资源，这样有利于学生对知识的编码和长时记忆的保存；即便是由于数学教学内容的逻辑性，决定了教师需要在同一张PPT中多方面和多角度的呈现教学重、难点和教学目标内容，教师也应采用PPT软件中的链接或触发器等功能对教学内容进行逐个呈现. 认知心理学家认为，人类对客体的思维表征是通过符号实现的.概念是事物本质的反映，是对一类事物的概括和表征[15].在数学PPT课件中出现的文字信息多数为数学概念及其说明，依据数学课程标准的要求，对数学概念的理解亦是教学的重点.教师应针对数学概念的不同分类进行不同的概念文字表述方式. 描述性定义就是采用直观地描述或与其他概念相类比的方法来阐述概念的意义.例如，二次根式的定义可设计为图1的两种形式.
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