（教育技术学专业论文）网络环境下非线性学习的研究与实践.pdf

中文摘要 摘要：新技术的发展为学生的学习活动提供了强大的支持。当今的教育强调培养 学生的创新意识、创新能力，然而非线性学习，从某种程度来说是学生创新的实 质。而网络技术的非线性的超文本的结构、超媒体系统等为学生提供了“超链式 的学习。因此如何在网络环境下培养和提高学生的创新能力就成了迫切要研究的 问题。网络环境下的非线性学习有什么特点；学生在网络环境下开展非线性学习 是结合一些网络平台开展的，如何在这些网络平台上对所教的内容进行教学设计 以满足学生的非线性学习；学生进行非线性学习需具备哪些基本的能力。对这些 方面的研究都有助于在网络环境下教学与学习的展开。 本论文首先根据非线性学习的理论基础：认知灵活性理论和随机通达教学。 对网络非线性学习从以下几个方面进行了理论方面的研究：网络非线性学习的特 点、基于其特点如何进行网络非线性学习的教学设计、结构设计、学习支持的设 计，以及网络非线性学习对学习者能力的要求。 其次，基于北京交通大学王移芝教授的“大学计算机基础”课程的“计算机 辅助教学平台 ，进行了网络环境下非线性学习的设计与实践。 最后我们课题组通过问卷调查和访谈的方式对学生进行调研。取得了不错的 教学效果。 关键词：网络环境；非线性学习；计算机辅助教学平台 分类号： a bs t r a c t a b s l 。r a c i ： t h ed e v e l o p m e n to fn e wt e c h n o l o g i e sp r o v i d e dap o w e r f u ls u p p o r tt ol e a r n i n ga c t i v i t i e s f o rs t u d e n t s t o d a ys c h o o l ss t r e s s e dc u l t i v a t ei n n o v a t i o n ，a n di n n o v a t i o na b i l i t y ，b u tt oa c e r t a i ne x t e n t ，n o n l i n e a rl e a r n i n g ，i st h er e a li n n o v a t i o n a n dt h eh y p e r t e x tn o n l i n e a r s t r u c t u r ei nt h en e t w o r kt e c h n o l o g y , u l t r a - m e d i as y s t e m sp r o v i d ea ”s u p e r - c h a i n ”o f l e a r n i n gt os t u d e n t s s oh o wt oc u l t i v a t ea n di m p r o v es t u d e n t sa b i l i t yt oi n n o v a t ei nt h en e t w o r k e n v i r o n m e n th a sb e c o m ea nu r g e n tn e e dt os t u d y t h ec h a r a c t e r i s t i c so fn o n l i n e a r l e a r n i n gi nn e t w o r ke n v i r o n m e n t ，b e c a u s en o n l i n e a rl e a r n i n gi sb a s e d o i ls o m e l e a r n i n g p l a t f o r m ，s oh o wt od e s i g n t h e l e a r n i n gc o n t e n tt os u p p o r tt h el e a r n i n g , a n d w h i c h c a p a c i t ys t u d e n t sn e e d st oh a v e t h es t u d yo ft h ea s p e c t so fn o n l i n e a rl e a r n i n g w i l lh e l ps t u d e n t st ol e a n i n gi nt h en e t w o r ke n v i r o n m e n t i nt h i sp a p e r , w eh a v er e s e a r c h e dt h et h e o r yo fc o g n i t i v ef l e x i b i l i t ya n dr a n d o m a c c e s st e a c h i n ga c c o r d i n gt ot h et h e o r yo fn o n l i n e a rl e a r n i n g w eh a sc o n d u c t e ds t u d y f r o mt h e s ea s p e c t s ，s u c ha s - t h es t u d yo fn o n l i n e a rn e t w o r kc h a r a c t e r i s t i e s b a s e do nt h e c h a r a c t e r i s t i c so fn o n l i n e a rl e a r n i n g , w es t u d i e do nh o wt oc o n d u c tt e a c h i n gd e s i g n ， s t r u c t u r a ld e s i g n ，n o n l i n e a rl e a r n i n ga b i l i t yo ft h el e a r n e r sr e q u e s t s e c o n d l y , b a s e do nt h ep l a t f o r mo fc o m p u t e r - a s s i s t e dt e a c h i n ga n dt h ec o u r s eo f c o m p u t e rb a s e ，w ec o n d u c t e dt h ed e s i g na n dp r a c t i c eo n t h en e t w o r k f i n a l l y ，w ec o n d u c t e dr e s e a r c ht h r o u g hs u r v e y sa n di n t e r v i e w sw i t hs t u d e n t s w eh a v e g a i n e dg o o dt e a c h i n gr e s u l t s k e y w o r d s ：n e t w o r k ；n o n 1 i n e a rl e a r n i n g ；c o m p u t e ra c i dt e a c h i n gp l a t f o r m c l a s s n o ： 图索引 图2 1j o n a s s e n 关于知识获得的三个阶段6 图2 2 认知灵活性理论十字交叉形学习法示意图一8 图4 1 多种资料收集方法的三角互证3 0 图4 2 “大学计算机基础课程 教学网站首页面3 2 图4 3 计算机辅助教学平台的首页面3 2 图4 4 学习支持问卷调查分析数据图表3 6 表索引 表3 1 “大学计算机基础”网络课程的内置式支持设计2 2 表3 2 “大学计算机基础”网络课程的外围支持设计2 5 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：狄抱可 导师签名： 签字日期：7 以年钿7e l 撕期：缘莎月尹 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：狄影芍 签字日期：砌年钿7 日 致谢 毕业将至，在论文完成之际，我要对在我求学期间帮助关心过我的老师、家 人、同学、朋友们表示深深的谢意! 本论文是在我的导师王移芝老师的悉心指导下完成的。本论文从选题、撰写、 字斟句酌的修改，一直到最后定稿，倾注了王老师大量的心血。她渊博的知识、 严谨的治学态度、科学的工作方法和精益求精的工作精神给了我极大的帮助和影 响，使我受益匪浅。 在两年的研究生学习期间，王老师在生活、科研两方面，都给予我无微不至 的关怀。在我学习和课题研究遇到困难时给予我耐心指导，为我提供了难得的学 习和锻炼机会，使我在理论水平和实践能力方面都得到了很大的提高，在此衷心 感谢王老师对我的关心和指导! 另外还要感谢协助我完成实验研究的0 7 级传播一、二班及法学一班的7 9 名 同学，是他们的协作与支持才使得我的实验顺利完成，在此一并表示感谢! 教育技术专业的其他导师在我攻读硕士研究生期间给予我无私的帮助和悉心 的指导，在此也表示衷心的感谢! 最后还要感谢我的家人，感谢他们一如既往理解和支持，使我能够顺利完成 学业。 1 引言 1 1研究的起因 此研究课题的提出是当时2 0 0 6 年1 2 月初，华南师范大学的李克东老师在我 们北京交通大学的所做的报告中，提出了关于“网络环境下非线性学习 的研究， 并且在其中也提出了关于此研究课题的几点。当时他的一个硕士生也做了这方面 的研究，那个时候还是网络在中国才开始发展的时候，他从日本带回一张光盘， 让不同专业的学生从盘中找到“小提琴”，实验的英语专业的学生直接在盘中的搜 索中输入“v i o l i n ，就找到了小提琴；地理专业的学生直接在地图上找，找到“桂 林山水去看风景；音乐专业的学生则玩起了唢呐器具了在这个实验中，后 面的学生就是在网络环境下对于欲学的知识产生了“迷航 ，如何在这种网络发展 的这个时期，使学生进行快速有效的学习，这是我们需要深思熟虑的问题，也是 亟待我们去解决的问题。 为此，李老师的报告对我感触颇深，我同时对此研究课题也是很感兴趣的。 所以结合我导师王移芝教授的国家级精品课程的建设“大学计算机基础 ，我作为 其中的一员，并且进行此课程的教学辅导，鉴于时间的关系，所以基于此课程的 部分章节进行了网络环境下非线性学习的设计与实践。 1 2 研究的意义 对于网络中的几种学习方式：研究性学习，协作性学习，自主性学习是近年 来已经成为研究的热点，尤其是协作性学习，更是将来学习的三大趋势( c s c l ， 移动式学习，游戏中学习) 。但是对于网络非线性学习的提及是很少的，在“学术 趋势”上都没有“网络非线性学习”或“非线性学习”这个词，即在国内关于这 方面的研究还是比较少，尤其是将在网络环境下进行非线性学习研究的更是甚少。 因此提出这一课题具有一定的理论和现实意义。 1 丰富基于网络的非线性学习的研究 网络在教育中的普及和现代信息技术的发展为提高学生的学习主动性，实施 个别化教学，提高教学的效率提供了条件保证。现代信息技术在教学上的应用， 促进教学手段的现代化，而计算机网络能为学生的学习提供有力的技术支持和无 限延展的时空。现阶段学生正面临如何利用网络中的资源进行有效的学习，而不 至于使“我们淹没在网络数据资料的海洋中，却又在忍受着知识的饥渴。而非线 性学习策略的研究正是要找出适合特定网络环境下最有效学习的方法论体系。 2 探索基于网络的非线性学习的内涵并构建其实施过程 通过探索基于网络下学生非线性学习及其学习策略的内涵，阐述网络环境下 学生非线性学习的特殊性，为解决网络环境下非线性学习的学习中出现的问题提 供了理论依据，同时构建的实施过程为提高网络环境下学生的非线性学习的质量 提供了参考实例，开辟了新的途径。 在这里为什么选择大一的学生作为研究对象，以及基于“大学计算机基础” 为载体进行非线性学习的研究，是因为我作为传播一、二班、法学一班的课程“大 学计算机基础课程的三个班级的助教。所以结合自己的亲身体验，选择他们作 为研究的对象及课程“大学计算机基础 作为研究载体。 3 有利于学生进行网络环境下非线性学习 在信息化时代人类的学习方式已经发生巨大的变化，学生的学习不能仅依靠 教师的教授和对学生自己对教材的钻研，还需要掌握恰当的学习方法。在当今信 息社会中更应掌握利用网络提供的丰富的信息资源培养学生自主学习，创造性学 习，终生学习的能力。然而网络中的非线性学习是自主学习的前提，是创造性学 习的实质，是终生学习的条件。理论只有通过实践才能发挥其应有的价值和意义。 研究网络非线性学习，也是当前课堂教学改革和素质教育具体实施的突破口和结 合点。 4 非线性学习是大学生创新的实质 因为大学生创新学习的实质是一种非线性的学习，是一个对自己的学习行为 和学习方向不断地再定义、再调整的过程，其过程充满不确定性，它伴随着中断 或跃迁、混沌与有序的相生共存，它具有学习条件的敏感性、学习过程的跳跃性、 学习资源的开放性、学习结果的多样性等基本特征。所以基于网络环境的提供的 “超链接的特点，进行了非线性的学习研究与实践，在此基础上对如何促进大 学生创新性学习提供几点建议。 2 2 研究的基础 2 1相关概念的界定 2 1 1 线性与非线性 所谓线性是指量与量之间按比例、成直线的关系，在空间和时间上代表规则 和光滑的运动。 所谓非线性是指不按比例、不成直线的关系，代表不规则的运动与突变。 2 1 2 线性学习 学习是建立在逻辑认知上的。教材编写专家把一些偶然发现的规律，采用各 种简化形式，用严密的逻辑推理和演绎叙述，环环相扣，从低级到高级，由简单 到复杂，从局部到整体呈现于教科书上。教师的课堂教学也呈线性展开，学生的 学习也是沿着这个历史的规律拾级而上。 2 1 3 非线性学习 学生对自己的学习行为和学习方向不断地再定义、再调整的过程，其过程充 满不确定性，它伴随着中断或跃迁、混沌与有序的相生共存。它以学生敏锐的洞 察力、较强的记忆力、丰富的想象力、积极的发散思维、活跃的灵感为基本因素， 以面向未知、以追求真理为己任，具有探索知识，创造知识的意义。 2 1 4 网络环境下的非线性学习 网络传播对人们的学习方式产生了巨大的影响，网络学习的类型有自主性学 习、协作性学习、研究性学习和非线性学习等。其中非线性学习源于网络的非线 性特点对学习者的影响。随着i n t e m e t 的普及和网络教学的快速发展，网络为学习 者提供了各种所需的学习资源，有利于学习者快速有效地获取信息资源。这些信 息资源是以超文本和超媒体结构组织起来的，超文本( h y p e r t e x t ) 是按照人脑的联 想思维方式非线性地组织管理信息的一种先进技术。如果所管理的信息不仅是文 3 字，而且还包含图形、图像、声音等其他媒体信息，那就成为一个超媒体系统， 超媒体就是多媒体和超文本的组合。以超文本方式组织的信息资源和传统的印刷 书籍记载的信息不同，它是根据信息相互间的联系而不是按照顺序来组织和展示 的信息资源网。网络超媒体系统结构特征决定了网络学习有着非线性的特点。 2 1 5 计算机辅助教学平台 计算机辅助教学平台是用于在网上实现教学活动的一个教学软件，既可以用 来辅助在校课堂教学、也可以用来实现远程教学。主要功能包括：一是发布课程 信息，如教学通知、授课教案、教学日历等；二是交互课堂，如讨论区和答疑区， 讨论区用来实现同学间的多对多的交互、答疑区用来实现师生之间的一对多的交 互；三是作业管理，如发布作业、提交与批改作业等；四是学生信息管理，如学 生名单的导入导出、学生成绩的导出等；五是其他功能，如系统初始化、任课教 师信息导入导出、密码修改等功能。 为什么选择此平台作为研究的载体? 因为“计算机辅助教学平台作为“大 学计算机基础课程”的辅助教学平台，不但可以辅助完成课程作业的提交与学习 经验的交流，更重要的一点，可以作为非线性资源提供的载体，教师与助教的学 习的辅助的相关资料可以很及时的上传，而且在课程开始的前期可以进行所有资 源的设计，将所有的资源设计到此平台上。 2 2主要的理论基础 非线性学习的理论基础主要可以概括为认知灵活性理论和随机通达教学，以 及基于网络环境下的认知灵活性超文本。下面详细看关于非线性学习所涉及到的 每个理论以及理论之下所涉及到的内容。 2 2 1认知灵活性关于学习的基本观点 1 认知灵活性理论对知识领域的划分 斯皮罗提出认知灵活性理论是以他对知识领域的划分为基础的。根据知识的 复杂性，斯皮罗等人将知识划分为良构领域( w e l l s t r u c t u r e dd o m a i n ) 的知识和非 良构领域( i 1 1 s t r u c t u r e dd o m a i n ) 【l 】的知识。所谓良构领域的知识，是指有关某一主 题的事实、概念、规则和原理，它们之间是以一定的层次结构组织在一起的。非 良构领域的知识则是将良构领域的知识应用于具体问题情景时而产生的，即有关 4 概念应用的知识，这意味着，良构领域中的同一个概念应用在各个具体实例中， 其内涵将表现出一定的差异。 非良构领域的知识具有以下两个特点：一是概念的复杂性，知识应用的每一 个实例，都同时涉及到许多概念，如多种图示、角度和组织原则等，每个概念都 有其自身的复杂性，而且，这些概念存在着相互作用；另一个特点是实例的不规 则性，每个实例所涉及概念的数量、地位、作用以及相互作用的模式各不相同。 非良构领域是普遍存在的。在所有领域中，只要将知识运用到具体情景中去，都 有大量的非良构的特征【1 1 。因此，我们不可能靠将已有的知识简单提取出来去解决 实际的问题，只能根据具体情景，以原有的知识为基础，建构用于指导问题解决 的图式。而且，在问题解决的过程中往往不是以某一个概念、原理为基础，而是 要通过多个概念、原理以及大量经验背景的共同作用来实现。 认知灵活性理论正是针对复杂和非良构领域中学习的本质问题提出来的。 2 认知灵活性的含义 认知灵活性理论继承了建构主义关于学习的基本观点，即：学习是学习者在 一定的社会文化背景中以自己的方式主动建构内部心理表征的过程。 所谓认知灵活性【2 】，就是指学习者通过多种方式同时建构自己的知识，以便在 情景发生根本变化的时候能够做出适宜的反应。这个定义的含义是，学习者在学 习复杂和非良构领域的知识时，要通过多维表征的方式才能完成对知识意义的建 构，才能够达到对知识的全面理解，此外，通过多维表征所建构的知识，能够较 好地迁移到其他领域。这是因为在非良构领域中，从单一视角提出的每一个单独 的观点虽不是虚假的或错误的，但却不是充分的，只有超越单一概念维度的多维 知识表征，才能完成对复杂和非良构领域知识的建构；而当学习者对知识有了全 面的理解之后，就能够在各种不同的情景中灵活地运用知识。事实上，认知灵活 性相当于我们所说的活学活用【3 j 。 斯皮罗认为，建构的过程是双向的，首先，对新信息的理解是通过运用已有 经验，超越所提供的信息建构而成的( b e y o n di n f o r m a t i o ng i v e n ) ；其次，从记忆 系统中所提取的信息本身，也要按具体情况进行建构，而不单是提取。建构一方 面是对新信息意义的建构，同时又包含对原有经验的改造和重组。这与皮亚杰提 出的关于建构是同化和顺应的交替的观点是一致的。但是，传统建构主义理论强 调，学习者是从记忆中提取组织好了的图式来丰富当前事物的信息的。但是，斯 皮罗等人认为，由于非良构领域存在概念的复杂性和实例的多样性，应用这种事 先包装好了的图式是不合适的或不恰当的，相反，我们不只是从记忆中原封不动 地提取知识结构来帮助新意义的建构，而是在已有心理表征的组织结构中抽取先 前知识，针对当前具体情景进行新的组装( a s s e m b l e ) 。 5 比如，如果我们一看见留长头发的人，就从头脑中提取“女人 这一图式， 很可能会犯错误，我们必须根据当前的情景( 艺术学院、电影拍摄场地等) ，利用 头脑中有关女人、画家、演员等多种知识，进行重新组装，来确定此人的身份， 从而推知其它我们没有直接知觉到的信息。这意味着，学习者不是从记忆中提取 事先包装好了的“处方 来指导自己的思维和操作，因为事先存储的单一处方的 使用模式不足以涵盖待处理的实例，相反，学习者是将各种知识源汇在一起，加 以适当的整合，以适合当前情景下的理解和问题解决的需要。正是由于这一点， 斯皮罗等人反复强调建构过程的双向性：一方面，通过使用先前知识，学习者建 构当前事物的意义，以超越所给的信息；另一方面，被利用的先前知识不是从记 忆中原封不动地被提取，而是本身也要根据具体实例的变异性而受到重新建构。 由于要进行这种双向建构，学习者必须积极参与学习，必须时刻保持认知灵活性。 3 学习的分类和阶段 斯皮罗等人在对新手和专家解决问题的过程进行研究后指出，在新手的入门 性知识( i n t r o d u c t o r yk n o w l e d g e ) 和专家的专家知识( e x p e r t i s e ) 之间，存在着高级知 识( a d v a n c e dk n o w l e d g e ) 。它据此将学习分为初级学习和高级学习两类。初级学 习是学习中的低级阶段，教师只要求学习者知道一些重要的概念和事实，在测验 中只要求他们将所学的东西按原样再生出来，这时所涉及的内容主要是良构领域 的知识。而高级学习则与此不同，它要求学习者把握概念的复杂性，并广泛而灵 活地运用到具体情景中，这时，概念的复杂性以及实例间的差异性都显而易见， 因而大量涉及到非良构领域的问题。 由此可见，高级学习的学习目标相对于初级学习有了很大改变，从记忆概念 和事实转变为掌握概念复杂性的重要方面；从知识的简单提取转变为知识的迁移 和应用【4 】。也可以说，良构领域知识的学习主要是初级学习；而复杂和非良构领域 的学习则主要是高级学习。j o n a s s e n 5 1 在此基础上提出了知识获取的三个阶段( 如 图2 - 1 ) ：初级学习阶段、高级学习阶段和专家知识学习阶段。在初级阶段，学习 者往往还缺少可以直接迁移的关于某领域的知识。 良构预域，非良构领域，复杂( e l a b o r a t e ) 结构领域 以概念技能为基础以知识为基础图式化( s c h e m a t i c ) 的模式 字面编码 互相联系的知识 厂 厂 广 l 初级知识学习卜叫高级知识学习卜_ 叫专家知识学习i 练习、反馈学徒制 经验 图2 1j o n a s s e n 关于知识获得的三个阶段 这时的理解多靠简单的字面编码( l i t e r a lc o d i n g ) 。在教学中，此阶段所涉及 6 的主要是良构问题，其中包括大量的通过练习和反馈而熟练掌握知识的活动过程。 在高级的知识获得阶段，学习者开始涉及到大量非良构领域的问题，这时的教学 主要是以对知识的理解为基础，通过师徒式的( a p p r e n t i c e s h i p ) 引导而进行。学习 者要解决具体领域的情景性问题必须掌握高级的知识。在专家知识学习阶段，所 涉及的问题则更加复杂和丰富，这时，学习者已有大量的图式化的模式( s c h e m a t i c p a t t e r n s ) ，而且其间已建立了丰富的联系，因而可以灵活地对问题进行表征。 4 认知灵活性理论关于学习的方法 斯皮罗等人研究发现，在传统的学校教育中，学习者普遍不能达到高级知识 学习的目标，究其原因，是学习者用学习良构领域入门性知识的方法学习非良构 领域的高级知识。这些方法包括： ( 1 ) 使用单一概念作为知识表征的基础 ( 2 ) 从恰好应用某种知识的前后背景中抽象该知识 ( 3 ) 使用过分简化的学习材料学 实际上这是一种还原倾向具体表现为三种形式：相加( a d d i t i v i t y ) 倾向，孤立地 学习复杂事物的各个部分，以为重新整合这些部分时，各个部分的特征仍能保留； 离散( d i s c r e t e n e s s ) 倾向，将连续性的事物分割为两个极端，将连续的过程分解为 断续的步骤；隔离( c o m p a r t m e n t a l i z a t i o n ) 倾向，孤立地处理实际上相倚的概念要 素，散失了他们相互作用的一面。 ( 4 ) 割裂知识成分之间的相互联系 ( 5 ) 强调记忆( r o tm e m o r i z a t i o n ) 这些方法对学习良构领域的入门性知识是行之有效的，但在非良构领域时非 常不适当的，非良构领域的学习策略与这些还原策略是完全对立的。 总之，那些有助于学习者成功学习入门性知识的认知理论和教学策略往往会 阻碍高级知识学习目标的实现，它不仅不适于对同一主题作高级处理，而且还将 阻碍更进一步的学习。认知灵活性理论认为，在复杂和非良构领域中的学习过程 是学习者主动进行的双向建构过程，在这一过程中，只有对知识进行多维表征时， 学习者才能达到对知识的全面理解和灵活运用。根据这一思想，斯皮罗提出了所 谓的“十字交叉形 ( c r i s s c r o s s i n g ) 学习方法，我们将这一方法图解如下( 图2 - 2 ) 。 图中，a 、b 、c 、d 及其指向0 的箭头表示在不同背景或主题中对知识的理解，0 表示最终的理解。从0 指向a 、b 、c 、d 的箭头表示知识可以迁移到不同的情境中 去。椭圆表示不同背景中对知识的理解相互影响。 7 a d c 图2 2 认知灵活性理论十字交叉形学习法示意图 十字交叉形这一隐喻表明，在不同的背景下建构的对知识的理解存在差异， 这种理解从各自的角度看都是正确的，从角度a 对知识的理解可以加强角度b 、c 、 d 的理解，从角度c 对知识的理解也可以加强角度a 、b 、d 对知识的理解， 通过 多个角度对知识进行建构，最终形成对知识的全面理解o 。根据十字交叉形的思想， 要求学习者从多个角度检查某一概念，这既能增强对该概念的理解，同时也能增 强将这一理解迁移至其它领域的能力；同样，从同一观点检查不同概念也能导致 一种新的理解。因此，在对复杂和非良构领域知识学习的过程中，对同一内容， 学习者要在不同的时间、在不同的情境中、带着不同的目的以及从不同的角度进 行多次的交叉学习，从而把握概念的复杂性并为迁移到新的情景做好准备。 认知灵活性理论是由斯皮罗( s p i r o ) 等人提出并倡导的一个理论，它属于建构 主义的一支，但相对于极端建构主义来说，它吸取了认知加工理论的长处，采取 了一个较为折中的观点，它既反对传统教学机械地对知识做预先限定，让学生被 动地接受：同时也反对极端建构主义只强调学习中非结构的一面，忽视概念的重 要性。 认知灵活性理论把学习分为两种：初级学习和高级学习。初级学习是学习中 的低级阶段，在此阶段中涉及的是结构系统，联系紧密的知识领域，称为良构领 域，高级学习涉及到了劣构，这个领域的知识有如下特点：一是知识应用的每个 实例都包含着许多广泛的概念的作用，即概念的复杂性；二是同类的各个实例之 间所涉及的概念及其相互作用的模式有很大的差异，既实例的差异性。结构不良 领域知识的学习要求学生把握概念的复杂性，并能广泛灵活地运用到具体情境中。 2 2 2 认知灵活性理论关于教学的观点随机通达教学 斯皮罗等人认为，学习者之所以不能将所学知识灵活地应用于新的实际情境 中，是由于学校所教的知识都是经过简化处理了的结构性知识，而在实际情境中 8 问题的解决需要学习者具有大量的非结构性知识。而且，学校教学的目标是让学 习者接受、记忆和套用这些结构性的知识。对高级知识学习的研究表明：一开始 就将复杂的学科范围简单化会妨碍进一步获得比较复杂的、正确的理解，有时甚 至会造成误解。为此，斯皮罗等人提出了一种新的教学方法：随机通达教学( r a n d o m a c c e s si n s t r u c t i o n ) ，通过这一方法对十字交叉形学习提供支持。斯皮罗认为，由于 复杂和非良构领域存在概念的复杂性、实例的不规则性、情景的变化性、多种表 征之间的相互关联性，因而对知识的理解会因背景的不同而存在差异，为了达成 全面的理解，教学必须不止一次地涵盖内容。这种反复绝非为了巩固知识技能而 进行的简单重复，因为每次学习的情景中存在着互不重合的方面，会使学习者对 概念知识获得新的理解。对复杂概念和实例所作的任何单一解释都会漏掉复杂性 中的很多因素。从单一的角度看待概念、实例就难以充分说明跨越实例的变化性 和个别实例的复杂性。因而是一种简化倾向，会导致学习者对概念产生片面的认 识，并阻碍学习者在新情景中灵活运用所学知识。 随机通达教学的核心主张是，对同一内容的学习，要在不同时间、在重新安 排的情景下、带着不同目的以及从不同的角度多次进行，以此达到高级知识获得 的目标( 即把握复杂性和为迁移而准备) 。 随机通达教学模式有以下特点： 1 非线性多维性 对同一内容的学习要在不同时间多次进行，每次的情境都是改组的，而且目 的着眼于问题的不同侧面。 2 案例性和情境性 该模式不是用抽象的理论知识来讲解概念应该如何应用，而是把概念具体到 不同的实例当中，并与具体情境联系起来，从不同方面说明其含义以及与其他知 识的联系。 随机通达教学运用各种多媒体交互技术为学习者提供一个复杂与结构不良的 学习环境，并由此鼓励学习者自己对知识的积极探索与建构。这种教学方法按照 以下原则组织支持建构学习的教学【5 】： ( 1 ) 教学活动必须为学习者提供知识的多元表征方式，如多种观点、多种 模式、多种方案等，并鼓励学习者自身对知识进行多种方式的表征。 ( 2 ) 教学设计应注意构建由概念与案例交织组成的“十字交叉形 ，使用多 个案例理解复杂知识，揭示抽象概念在非良构领域中的细微变化，以保证知识的 高度概括性与具体性的结合，使知识富于灵活性，能够适应变化的情景。增强知 识的迁移性和覆盖面。 ( 3 ) 教学材料应避免内容的过于简单化，在条件许可时，尽可能保持知识 9 的真实性与复杂性，使学习者认识到非良构知识的多样性、多种关联性以及对情 景的依赖性，而且使学习者认识到从不同角度考虑知识的复杂性是非常重要的。 ( 4 ) 教学应基于情景、基于案例、基于问题解决，强调学习者对知识的建 构，而不是信息的传递与接受。 ( 5 ) 作为学习材料的教学内容应该是高度联系的知识整体，而不是孤立的、 分割的。 认知灵活性理论强调，在教学中要避免抽象地讲解概念一般地如何应用，要 把概念具体到一定的实例中，与具体情景联系起来。每个实例分别用来说明不同 方面的含义，而且各实例都可能同时涉及到其他概念。有时，在与其他实例相比 较的情况下，重新考察某个实例，引导学习者建构新的理解。通过这种学习，学 习者可以从多个角度理解概念，并把概念的意义与具体情景联系起来，形成背景 性经验。在非良构领域，没有任何单一的图式能涵盖实例的所有东西，更没有任 何图式或概念能统帅广泛范围内的实例，因此，可用的图式或概念越多，利用多 种图式或概念涵盖实例复杂性的可能性就越大，使用最合适图式或概念解释非良 构领域中新实例的可能性也越大，为某一个实例找到最佳图式或概念的机会也越 多。如此能促进学习者针对具体情景的需要，从记忆中选取知识，重新组装，达 成对新信息意义的建构。 随机通达教学( r a n d o m a c c e s si n s t r u c t i o n ) 是斯皮罗等人提出的适用于结构 不良领域中高级知识获得的新的教学方式。 2 2 3 基于认知灵活性理论的认知工具认知灵活性超文本 根据以上讨论，随机通达教学要求以多种方法组织教学序列，通过多维度表 征知识，促使学习者进行反复的交叉学习，以培养其认知灵活性。而超文本所具 有的灵活、非线形存储、随机通达各节点的特性恰好符合这些要求。斯皮罗1 6 j 在认 知灵活性理论的基础上对传统意义的超文本进行了重新设计，设计出来的超文本 学习环境被称为认知灵活性超文本( c o g n i t i v ef l e x i b l eh y p e r t e x t ) 。超文本学习环 境具有信息组织的非线性、学习活动的自主性等特点，能够满足认知灵活性理论 对教学的要求( 即教学能够不断重组教学序列、以多种维度表征知识以及揭示知 识的相互关联性等等) ，因而为实现认知灵活性理论所倡导的十字交叉形学习提供 了技术上的可能性。要将这种可能性转化为现实，就要求教学设计者为呈现学习 内容设计多元化的背景，力求将学习内容镶嵌在相关的上下文或背景之中，而不 是抽象地告知学习者一个概念应当加以如何利用，以克服知识的抽象性并有助于 对知识复杂性的理解和掌握。此外，认知灵活性超文本支持链接的重新编辑，学 l o 习者在随机访问文档时可根据需要对原有链接进行动态编辑，以便对概念进行交 叉学习。这样，学习者就可以基于具体的情景或案例构建知识序列。该方法依据 这样一个设想：通常，学习者在面对新的情景时，头脑中就会以一定方式重新组 织知识序列以使其更好地适应新情景，认知灵活性超文本则为学习者提供了可以 进行知识序列重新组合的环境，以重构符合新情景的知识序列，从而能够更清晰 地揭示概念的复杂关系，使其更灵活地适应所处情景。因此，在认知灵活性超文 本中，起核心作用的正是与情景相关的知识序列的加工与应用。 需要注意的是，认知灵活性理论是在批判传统教学在非良构领域内过分简化 知识和预定学习内容的基础上提出来的，但这并不等于说，认知灵活性理论完全 排斥预定学习内容。事实上，在斯皮罗开发的认知灵活性超文本系统中也包含着 一些预定的知识，但首先，并不是要求学习者获得的知识表征都全部、清晰地包 含在其中；其次，该系统中预定的知识并不是要求学习者被动吸收的，也不是学 习者应获得的知识的最终结果。认知灵活性超文本提供的是构成知识序列的知识 单元，以及围绕该知识序列进行组织的探索环境，这能有效促进学习者反复进行 建构型思考。再者，认知灵活性超文本中预定的知识范围通常局限于大致描述应 如何对该领域进行思考的一些标志和起点，并把侧重点放在它们的灵活性上，而 不是结构与应用的刻板性上。这些知识标志并不具有预定的意义，因此学习者不 可能以抽象的方式获得意义，也不可能在应用知识于不同背景之前就确定其意义。 知识的意义部分地是通过确定相关的一组概念的范型所确定的，然后则通过与具 有独特应用背景的其它范型的相互作用充实。最后，认知灵活性超文本还允许学 习者超越预定结构，通过选择补充概念、命题和案例分析进行用户定制。总之， 在认知灵活性超文本中，知识的预定是最低限度的，该教学的目的恰恰是使学习 者看到非良构领域中知识完全不是预定的。因此，认知灵活性超文本更象一种智 力的“建筑设备”，该设备通过促进学习者在具有某些灵活的背景结构的前后关系 中进行自主的探索，同时，它还根据学习者自己的需要向学习者提供创建知识排 列的写作工具，让学习者生成自己的学习材料。 综上所述，认知灵活性理论在很大程度上定位于非良构领域中高级知识的获 取以及该领域所必须的社会性认知加工技能的发展。源于该理论的认知灵活性超 文本则为学习者提供了一个对复杂知识进行探索的环境，以鼓励对内容与结构关 系的透彻理解，并有助于学习者构建知识的多元表征。为此，这是一种旨在削弱 对学习者控制，鼓励、提倡学习者积极参与，超越再现学习，主动进行探索与建 构学习的学习理论与方法。他既不同于为学习者的学硬性预定一定的知识并相应 要求学习者通过记忆被动接受知识的机械学习，也不同于让学习者处于无结构状 态中盲目探询并完全忽视概念在理解中的作用的自由放任的学习。事实上，斯皮 罗等提出认知灵活性理论与认知灵活性超文本正是试图避免上述两个极端，走出 一条“中间道路”，妥善处理预定知识与非预定知识之间的关系。 研究表明，认知灵活性超文本并非适宜一切教学情景，如可用常规方式掌握 一般原理与概念的良构的知识领域。认知灵活性超文本适用于需进行高级知识学 习的非良构领域。因此在设计教学系统的时候应根据学习的不同阶段，和不同的 学习任务，有针对性地进行教学设计，而不应绝对化。 2 3国内外相关研究 虽然关于网络环境下非线性学习的研究国内外研究的其它的自主学习、合作 学习、探究式学习相比很是甚少的。但是国内外教育技术的学者和研究者还是进 行了这方面的研究的。 2 3 1国外相关研究 对于国外关于非线性学习的研究更多是关于非线性学习理论的提出的。其中将 理论应用到实践中的案例很是甚少的，比较典型的案例是j o n a s s e n 所提出的“认 知灵活性理论指导下的基于w e b 的教学系统 。 j o n a s s e n1 7 j 以建构主义认知灵活性理论为指导，设计了一个基于w e b 的教学系 统进行教学设计课程的教学。由于认知灵活性理论关注非良构领域的学习，主张 通过多维表征的方式建构知识的意义，从而达到对知识的全面理解，通过多维表 征所建构的知识，能够较好地迁移到其他领域。而教学设计中大部分问题定义含 糊，包含多个变量，没有清晰的目标，约束条件不固定，往往有多种解决方案或 方案的路径，因而没有一个绝对正确的方案，在评价方案时有多种标准。因此， 教学设计本身就是一个非良构问题解决的原型例子。该课程面向学习教学设计课 的新手学生，也适合于教学设计者作案例研究。课程的目标是让学习者研究1 5 个 实际的教学设计案例( c a s e ) ，案例包含了不同的主题( t h e m e ) 和观点( p e r s p e c t i v e ) ， 学习者要弄清案例中各个主题和观点之间的联系。通过查看各种主题和观点，学 习者思考或反省自己当前教学设计的实践和认识，然后试图提出自己对教学问题 的解决方案。学习的评价由三个实际的教学设计案例组成，用户必须选择一个案 例，拿出教学设计的方案。此外，要求用户反思自己对教学设计理解的改变并写 出一个简纲。 一个案例一般要涉及多个主题，如设计某个知识点的多媒体课件这个案例， 它包含的主题有：分析学习目标、分析学习内容、分析教学策略等，针对某个主 1 2 题在不同的理论指导下会有不同的观点，因而对一个案例来说，不同的设计者可 能设计出多个解决方案。学习者在选择一个主题之后，系统就会向学习者呈现一 个页面，解释这个主题是如何同某个案例相关的。尽管一个案例不包括所有的主 题，但不同案例包含的主题也有交迭。在每一个案例中，由热字链接到涉及的主 题和有关的观点。通过浏览器导航工具，以及热字，用户能够在各种案例、观点、 主题之间进行“十字交叉”式学习。在每一个案例中，学习者提出了不同的观点， 这些观点列在案例的下面。在选择一个观点之后，就会出现一个链接页面向学习 者解释这个观点和案例的关系。学习者可以选择浏览其它有相似观点的案例。此 外，对学习者来说，在任何时候他都能浏览其它学习者的观点或者主要的教学设 计理论( 象：加涅、布里格斯，乔纳森，迈瑞尔，瑞格鲁斯) 或者主要的理论基 础：建构主义、客观主义、情景学习理论等。对某个案例，用户能够浏览它的可 能的方案。在方案中有热字链接到观点、主题、其它学习者的方案和主要的理论。 j o n a s s e n 构建的学习环境以多个案例作为学习的基础，知识、观点和信息资源 都是案例驱动的( c a s e - d r i v e n ) ，因此，学习环境提供的任何信息都在案例的情景 之中。教学设计知识在案例构成的“十字交叉形中被学生掌握。学习环境中提 供的案例全都是真实案例。学习者需要建构他们自己的对教学设计概念的理解， 没有标准的答案或解决方案。j o n a s s e n 的所构建的w e b 学习环境可以归结为以下教 学模式：“基本问题引入_ 鉴别问题的不同角度一给出各种问题角度的案例一浏览 不同观点和方案一给出自己的方案一评价方案 。可以看出，这种教学模式是以 “学 为中心的教学模式，学生通过自主学习建构知识的意义，在整个学习过程 中，学习者需要自己确定学习目标、学习材料、学习路径，通过多维角度建构知 识的意义。 2 3 2 国内研究 基于网络非线性学习的理论基础是认知灵活理论和随机通达教学，国内关于 非线性学习的研究比较典型的如下所示。 ( 1 ) 华南师范大学李克东老师的研究生做的硕士论文中，案例做的是：在 一张多媒体光盘中如何快速找n d , 提琴。分别找了：英语系，地理系，音乐系等 学生做实验。即给出了在网络非线性学习中如何组织学习资源，而使不同学习背 景的学生不至于迷航。 ( 2 ) 华中师范大学老师易凌云老师的文章认知灵活性理论指导下的网络 非线性学习中，对什么是网络非线性学习，网络非线性学习的理论基础，网络 1 3 非线性学习的特点，网络非线性学习资源的设计，网络非线性学习对学习者能力 的要求等五个方面进行了理论上的综述。 ( 3 ) 广州市教育局教研室的林少杰老师提出了针对初中数学的“非线性主 干循环活动型”单元教学模式的构建，并进行了实践。 国内对于网络非线性学习的研究是很少的，而且研究都只是停留在理论层面 上的。所以构建网络非线性学习实施过程是将理论和实践联系起来的最佳途径。 1 4 3 非线性学习的基础理论研究 对于选择的此研究课题，在参考了大量的文献后，首先对关于非线性学习的 理论方面进行了研究，基于前期的理论研究再将理论应用于实践中，这也符合实 验研究的顺序。 3 1网络非线性学习的特点 根据认知灵活性理论，在网络超媒体系统中，网络非线性学习知识的组成可 分为三个层次：第一个层次是一些比较简单或有较好结构的知识，如文档中比较 简单的同一主题的知识：第二个层次是构成知识板块的材料和围绕这些知识板块 有机组织起来