（教育技术学专业论文）基于建构性学习的中小学多媒体学习资源库的开发.pdf

摘要 随着新课程改革的不断深入，我国中小学教育教学对多媒体信息资源的需求在不断 地扩大。新课程改革的实践证明，如果没有大量适用性强的信息化课程资源作支持，新 课程根本无法全面、彻底地实施。而适用的信息化资源必须反映新课程理念的要求，必 须由先进的教育教学理论作指导、作支撑。作为新课程的主导理论建构主义学习理 论必然成为了指导信息资源开发和建设的基础理论。纵观我国目前的信息资源建设情 况，虽然资源的条目数量巨大，但缺乏先进的教育教学理论指导和系统的开发设计，因 此现有的多媒体信息资源还很难满足新课程改革的需要，特别是以“学”为主的优质多 媒体信息资源更是严重不足。 本研究主要以建构主义学习理论和多媒体学习理论作为基本的理论基础，重点研究 了适于中小学生学习需要的多媒体学习资源的设计和开发。通过文献阅读、产品调查、 实验探究、比较分析等研究方法，初步探索出了基于建构性学习的中小学多媒体学习资 源的功能特征、开发原则、分类方法以及相应资源库的建设设计流程等。在本课题的研 究中，非常注重理论与实践的结合，在深入剖析建构主义学习理论以及相关学习理论、 教育理论的同时，还列举并分析了大量的典型资源开发案例。因此，本研究对多媒体学 习资源库的开发既具有一定的理论指导作用，又具有实际的操作借鉴价值。 关键词：建构主义；建构性学习；学习环境：多媒体资源；问题情境：互动 a b s t r a c t a st h ei n c r e a s i n 酉yd e e p e n i n go ft h en e wc u r r i c u l u mr e f o r m ，t h ee d u c a t i o n a li n s t m c t i o n i no u rp r i m a r ya n dm i d d l es c h o o l sa r eb r o a d e n i n gt h e i rd e m a n do fm u l t i m e d i ai n f or e s o u r c e s n ep r a c t i c eo ft h en e wc u r r i c u l u mr e f o r mh a sp r o v e dt h a ti ft h e r ea r en o tt h es u p p o r to f a d e q u a t e ，h i g ha v a i l a b l ei n f oc u r d c u l u mr e s o u r c e s ，t h en e wc n r r i c u l u mc o u l dn o tb ec a r r i e d o u ta ta l ly e tt h en o wc u r r i c u l u mi d e am u s tb er e f l e c t e db yp r o p e ri n f or e s o u r c e sw h i c hm u s t b ei n s t r u c t e da n ds u p p o r t e db ya d v a n c e de d u c a t i o n a la n di n s t r u c f i o n mt h e o r i e s a st h em h n g t h e o r yo ft h en e wc u r r i c u l u mc o n s t r u c t i v i s mt h e o r yi sb o u n dt ob eb a s i ct h e o r yc o n d u c t i n gt h e e x p l o r a t i o na n do fc o n s t r u c t i o no fi n f o r m a t i o nr e s o u r c e s r e g a r d i n go u rc o n s t r u c t i o n a l s i t u a t i o no fi n f or e s o u r c e so nal a r g es c a l ea tp r e s e n t a l t h o u g ht h ea m o u n to fr e s o u r c e sa r e h u g e ，t h e yc a n n o ts a t i s f yt h en e wc u r r i c u l u mr e f o r m ，a sar e s u l to ft h el a c ko fi n s t r u c t i o n a l t h e o r yg u i d i n ga n ds y s t e m a t i c a le x p l o r a t i v ed e s i g n ，e s p e c i a l l yt h es e v e r ed e f i c i e n c yo f e x c e l l e n tm u l t i m e d i ai n f or e s o u r c e sw h i c he m p h a s i z el e a r n i n g t h es t u d yo ft h i ss u b j e c tt a k e sc o n s t r u c t i v i s ml e a r n i n gt h e o r ya n dm u l t i m e d i al e a r n i n g t h e o r ya st h e o r yf o u n d a t i o n ，t h ep o i n ti sd e s i g na n de x p l o r a t i o no fm u l t i m e d i as t u d yr e s o u r c e s w h i d li ss u i t a b l et os t u d yn e e d so fp r i m a r ya r em i d d l es c h o o ls t u d e n t b ym e a n so fd o c u m e n t r e a d i n g ：p r o d u c ti n v e s t i g a t i o n ，e x p e r i m e n tr e s e a r c hc o m p a r a t i v ea n a l y s i sa n ds oo n ，a u t h o r h a se x p l o r e df o l l o w i n ga s p e c t so fm u l t i m e d i as t u d yr e s o u r c e sa n db a s e do nc o n s t r u c t i v es t u d y , l i s t e da sf u n c t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c s ，e x p l o r a t i v ep r i n c i p l e ，m e a n sc l a s s i f i c a t i o na n dc o n s t r u c t i v e d e s i g np r o c e d u r eo fc o u n t e r p a r tr e s o u r c es t o r ea n d s oo n i nt h es t u d yo ft h i ss u b j e c t ，a u t h o r p u th i g he m p h a s i so nc o n j u n c t i o no ft h e o r ya n dp r a c t i c e ，a tt h es a m et i m ew h e na n a l y z i n g c o n s t r u c t i v i s ms t u d yt h e o r ya n dc o r r e s p o n d i n gs t u d yt h e o r y ，t e a c h i n gt h e o r yd e e p l y ，t h e a u t h o ra l s od i s p l a ya n da n a l y z el a r g ea m o u n to ft y p i c a lr e s o u r c ee x p l o r a t i o nc a s e s t h e r e f o r e ， t h es t u d yo ft h i ss u b j e c tn o to n l ys h e dc e r t a i ng u i d a n c eo nt h ee x p l o r a t i o no fm n l t i m e d i a l e a r n i n gr e s o u r c es t o r e ，a l s op r o c e s s e sp r a c t i c a lv a l u e o fo p e r a t i o n a l u s a g e k e yw o r d s ：c o n s t m c t i v i s m ；c o n s t r u e t i v i s ms t u d y ；s t u d ye n v i r o n m e n t ；m u l t i m e d i a r e s o u r c e s ；p r o b l e ms i t u a t i o n ；i n t e r a c t i o n n y1 0 1 3 0 4 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位沦文是本人在导师指导下进行的研究 ：r 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致 酣的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得东北师范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谢意。 学位论文作者签名 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位 论文的规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机 构送交学位沦文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权东北师范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，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签 同 学位论文 工作单位 通讯地址 指导教帅签名 r期 电话：! 垒：幽 兰邮编：纽2 25 f 引言 目前，我国信息化教育资源的建设已经走过了早期单纯以“教”为主的资源设计和 开发阶段，正走向“教”与“学”并重，尤其突现“学”的资源设计和开发新阶段。另 外，新课程改革的实施，使学习主体、学习内容、学习方法和学习途径等都发生全新的 变化，这就要求我们要从新的视角来设计和开发信息化教育资源。 我们欣喜看到，随着课程改革的深入，在中小学的信息化教育资源建设上，从国家 到地方、学校都给予了足够的重视，资源已经能够满足教学的基本需要。尤其是教育部 自2 0 0 3 年实施的“农村中小学现代远程教育工程”项目，为广大中小学，特别是农村 中小学配置了大量信息化教育教学资源。据中国信息化发展报告2 0 0 6 ) ) 中关于教育信 息化的发展报告中显示，截至2 0 0 5 年底，“农村中小学现代远程教育工程”按照“面 向学生、走进课堂、用于教学”的要求，通过面向社会广泛征集、采购、开发和整合等 途径，共采购小班教学视频资源4 3 0 小时：多媒体教学课件4 0 9 1 学时；学生学习辅导 资源3 7 2 小时；专题教育资源1 6 3 小时；教师培训资源1 0 8 8 小时。这些资源正在通过 中国教育卫星专用频道，免费向具备接收条件的农村中小学发送，9 0 以上已建成的项 目学校已经接收到资源并在课堂教学中应用。许多省、市、县的相关教育部门也通过收 集、组织教师编制等方式建设了适于本地方教育教学需要的资源库。另外，一些企事业 单位也收集和开发了很多教育资源，比如中国基础教育网、中央电化教育馆教育资源网、 k 1 2 教育网、国之源软件技术开发公司等中小学信息化教育资源开发专职部门已经开发 建设了大量的针对中小学教育教学需要的学科课程资源。 这些种类繁多、数量庞大的资源无疑对丰富教育教学的内容、手段，优化教育教学 的效果起到了很大的辅助作用。但同时也要清楚地看到，现有信息化教育资源库的建设 还存在着许多问题，主要表现在以下几个方面： 一、重“教”轻“学”的理念根深蒂固，资源库的主导思想亟待转变 目前，绝大多数资源内容建设围绕以“教”为主，主要是为一线教师的学科教学提 供素材、教案、试题、课件等，帮助教师传授知识，而对学生自主学习、研究性学习等 并没有太多支持。新课改理念已经开始从重视教师的“教”转向重视学生的“学”，倡 导学生主动参与，注重培养学生搜集处理信息的能力、分析解决问题的能力以及合作与 交流的能力，显然，“趴教为主”的信息资源库已不适应当前学生自主学习的需要了。 二、科学性和教育性有所缺失，资源的质量需要提升 虽然目前已开发出了许多资源库，但真正适于教师教学和学生学习需要的优质资源 库仍然匮乏，尤其是新课改实施以来，这种现象更加突出。现有的大部分资源库在开发 过程中随意性较大，缺乏系统的设计，资源库中的资源大多是各种媒体素材的拼凑，与 课程学习的整合程度不够。甚至有些资源库为了扩大容量，竟大量录制一些对教育、教 学无太大辅助意义的视频资料。资源在选择上更是缺乏对教学规律、学习规律的系统考 虑，资源的深度和广度远远达不到优化教学、提升学习的需要。 三、知识型与情感型素材 匕例失衡，资源的类型需要丰富 现有资源库中，很多学习素材是课堂的搬家，主要是老师的讲座和一些与课程学习 相关的习题、试题。这样的资源库开发的主要目的是怎样提高学生的成绩，应付考试。 实际上，教师和学生更需要的是饱含情感体验的素材，但这却往往被资源研发者忽略。 四、系统性与实用性匮乏。资源的组织需要优化 除了资源内容本身存在缺陷外，缺乏有效的资源组织和应用平台也是资源库不够完 善的重要因素。一方面，由于现阶段教师的课件开发能力普遍不高，大多数教师只能直 接使用资源库中的课件或作简单的修改，而教师的教学能力、教学风格等各不相同，学 生的需求也不同，一个样板课件并不能适应所有的教学环境。因此，一个开放的课件开 发平台是现阶段教师所急需的。另外，教师的现有水平决定了他们很难进行较深层次的 课程整合，缺乏适用于课程整合和研究性学习的平台也是导致远程资源难以深入应用的 重要原因。 因此，开发适于新课程改革需要的优质教育信息资源库成为当前教育信息化的重要 研究课题之一。面对新的资源开发要求，本研究认为，首先要弄清楚以下几个问题：用 什么样的教育理论作指导? 资源应具备哪些功能特征? 资源开发的原则要作哪些调 整? 资源应该怎样分类? 如何进行资源库的系统开发构建? 带着这些问题，本研究在基 于建构性学习的中小学多媒体学习资源库开发上进行了有益的探索。 2 第一章基于建构性学习的多媒体资源开发的基础 一、建构主义学习理论 建构主义学习理论强调以学习者为中心，要求学习者由外部刺激的被动接受者和知 识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者。建构主义理论认为，学 习是在一定学习情境环境中进行的，学习环境的四大要素是：情境、协作、会话和意义 建构。在建构性学习活动中，学习者首先进入一定的问题情境，并要面l 临问题任务的挑 战。在对问题进行界定的基础上，学习者通过信息资源的收集控制、主动探究、建构性 的互动等学习活动达到对问题的解决。在这些活动之后，更为重要的是学习者要对活动 的过程和结果进行反省性思考，这也是建构性学习的核心活动。学习者在这些活动中生 成的结果( 以思想对象为主) 经由建构性互动而达到一定程度的同化或顺应。反思评价 环节是认知建构的深化，由此产生新的问题，成为学习者新一轮建构的起点。 与传统教学中的学习环境相比，建构性学习环境有了很大的变化，主要具有以下三 方面的特征： ( 一) 学习环境的情境性 传统教学观念对学习基本持“去情境”的观点，认为概括化的知识是学习的核心内 容，这些知识可以从具体情境中抽象出来，让学生脱离具体物理情境和社会实践情境进 行学习，而所习得的概括化知识可以自然地迁移到各种具体的情境中去。但是，情境总 是具体的、千变万化的，抽象概念和规则的学习无法灵活适应具体情境的变化，因此， 学生常常难以灵活运用所获得的知识来解决现实世界中的真实问题。而建构主义者强 调学习的情境性，强调知识和智慧的情境性，具体观点包括： 1 知识存在于具体的、情境性的、可感知的活动或事物之中。概念知识不是抽象 的独立于情境的实体，它们只有通过实际应用才能真正被理解。 2 知识学习是与情境化的社会实践联系在一起的。知识体现在实践共同体成员的 活动和文化之中，学习者通过参与该共同体的社会实践而逐渐形成对知识的建构。 3 学习和理解过程关键是形成对具体情境中的“所限”和“所给”的调适，即学 习者能够理解该情境中的限制规则，理解在社会互动和实际活动存在的“条件一结果” 关系，从而能够对自己的活动过程及其结果作出预期；另一方面学习者要洞悉情境所提 供的支持条件，以及它们分别可以支持哪些可能的活动和交往方式。通过对情境中的“所 限”和“所给”的调适，学习者可以形成协调的实践参与方式，适应共同体中的交流和 交往规则( 常常是隐性的) ，以及在实践活动中运用有关的工具、资源等。所以知识和 3 理解所体现的是人与情境的关系，而不是一套独立于情境的知识符号。 ( 二) 学习环境的社会性 传统观点往往把学习看作是每个学生单独在头脑中进行的活动，往往忽视了学习活 动的社会情境，或者至多将它看作是一种背景，而非实际学习的一部分。在学校中，过 度的竞争压力已经形成了学生发展的障碍。建构主义者强调社会互动在学习中的重要意 义，包括生生互动、师生互动和师生与课堂以外的同伴、专家、实践工作者以及更广泛 的杜区的互动。在这种观点的推动下，学习共同体的协作学习受到了高度的重视。协作 学习的关键在于小组成员在完成小组任务的过程中相互沟通、相互合作、共同负责，从 而达到共同的目标，在合作建构共同体的公共知识的过程中实现每个成员的知识发展。 ( 三) 学习环境的交互性 建构主义认为学生的学习并不是单向传递和灌输，而是学生的主动建构，这就要求 为学生提供的学习环境应该具有较强的交互性。在交互性的学习环境中学生学习的积极 性和主动性被调动起来，已有知识结构在与环境中所传递的新信息不断的交互中而得到 同化、顺应。 二、基于多媒体信息学习的优点 参照教育资源建设技术规范中关于多媒体素材的界定，我们认为多媒体信息资 源主要包括文本、图形图像、音频、视频和动画五大类。多媒体信息资源是建构主义学 习环境必不可少的一部分，可为学习者提供可选择的、丰富的、随时可得的、与问题解 决有关的各种直接或间接的信息。其在学习过程中发挥的作用主要表现在以下三个方 面： ( 一) 多媒体信息有利于认知主体作用的发挥 多媒体信息可为学生提供图文并茂的、丰富多彩的全新学习环境。在这种环境下学 习者的多个感官得到充分的刺激，学习兴趣由此得到了有效的激发，使学习者产生强烈 的学习欲望和探究欲望，从而形成学习动机，使学习者成为学习的真正参与者。这正符 合了建构性学习对学习环境的要求。 ( 二) 多媒体信息有利于学习者对知识的获取和记忆 多媒体信息提供的外部刺激不是单一的刺激，而是多种感官的综合刺激。这对于知 识的获取和保持都是非常重要的。实验心理学家赤瑞特拉( t r e i c h e r ) 做过两个著名的 心理实验，一个是关于人类获取信息的来源，就是人类获取信息到底主要通过哪些途径。 4 他通过大量的实验证实：人类获取的信息8 3 来自视觉，1 1 来自听觉，这两个加起来 就有9 4 。还有3 5 来自嗅觉，1 5 来自触觉，1 来自味觉。多媒体信息既能看得见， 又能听得见。这样通过多种感官的刺激获取的信息量，比单一地听老师讲课效果更好， 信息和知识是密切相关的，获取大量的信息就可以掌握大量的知识。他还作了另一个实 验，是关于知识保持即记忆持久性的实验。结果是这样的：人们一般能记住自己阅读内 容的1 0 ，自己听到内容的2 0 ，自己看到内容的3 0 ，自己听到和看到内容的5 0 ， 在交流过程中自己所说内容的7 0 。这就是说，如果既能听到又能看到，再通过讨论、 交流用自己的语言表达出来，知识的保持将大大优于传统教学的效果。这说明多媒体学 习信息资源对学习者的学习来说，不仅非常有利于知识的获取，而且非常有利于知识的 保持。 ( 三) 多媒体信息有利于学习资源的组织与管理 利用多媒体的超文本功能可以把以文本、图像、声音、视频、动画表现的学习信 息资源按照学习者的学习需要非线性的组织起来。不仅可以实现因材施教，还可以实现 学习信息的有效整合，为知识的建构和认知的深化提供了可能。 第二章基于建构性学习的多媒体学习资源的功能特征分析 以上对建构主义学习理论和基于多媒体信息学习的优点进行了概述。不难看出， 在传统教学理论指导下开发的教育信息资源已经不能够满足建构性学习的需要。为了支 持和促进建构性学习，我们必须从学生认知学习的角度重新设计和开发多媒体信息资 源。本研究认为，基于建构性学习的多媒体资源应具备以下功能特征： 一、以支持学习者的学习为中，b ，促进学习者对知识的建构 传统的多媒体信息资源更多关注的是信息的呈现，目的是尽可能有效地使学习者获 得更多的信息。在这种学习环境下，学习者是一个被动的个体，他从信息资源中大量的 接收信息并把它们存入记忆。 开发基于建构性学习的多媒体资源的目的是促进学习者获得一种意义的建构。学习 者在学习的过程中主动地从呈现的信息中建立连贯一致的心理表征。也就是说，多媒体 资源不仅仅呈现和传递信息，还要充分考虑如何促使学习者在原有知识结构和经验的基 础上整合、加工信息。因此，要在建构主义学习理论的指导下，利用系统方法对多媒体 资源的选择、组织、呈现进行设计。 让我们看看下面关于一年级小学生认识声母“b ”和“p ”的多媒体学习资源的设计 方案。 设计方案： 把两个字母如图1 中所示的顺序逐个呈现，在每个字母出现的同时配上标准的读音。 设计方案二： 为每个字母都选择一个相应的表音表形图，如图2 所示。比如，字母b 与帆船运动 员在波涛上冲浪相联系，并配上口诀“海上冲浪波( b ) 波( b ) 波( b ) ：字母p 与小猴子推 着平板车爬坡相联系，并配上口诀“小猴推车坡( p ) 坡( p ) 坡( p ) ”； 6 水上冲浪b b b 小猴推车p p p ( 1 )( 2 ) 图2 设计方案三： 在“设计二”的基础上，把两幅图中的内容以动画的形式表现出来，让b 和p 两个 字母从象形图中抽画出来，如图所示。 ( 1 )水上冲浪b b b( 2 ) ( 3 ) 小猴推车p p p 图3 设计方案四： 在“设计三”的基础上，为学生提供一段简短的帆船冲浪和推动平板车爬坡的视 频。最后，还可以以阅题的形式，启发学生利用已有的生活经验主动去探索能够识记两 个字母的方法。上述这些媒体素材，可根据学生的认知特点和规律，通过计算机的超文 本功能有机组合起来。 可以注意到，前三个设计方案更多的是一种学习信息的呈现，虽然方案二和方案三 在媒体的呈现形式逐渐多样化和生动化，也注意到事物间的联系，但对于一年级的小学 生来说从中获得更多的是媒体传递过来的信息，是一种被动的接受。设计方案四考虑到 7 一年级的小学生生活经历较少，很多学生根本就没有见到过帆船冲浪和平板车爬坡，但 又不能马上见到实景，所以用两段实景视频来弥补学生经历上的欠缺，然后再通过动画 简化突显事物的过程，并配上朗朗上口的歌谣，这样学生就能够很容易地识记“b ”和 “p ”的形和音了。在学生初步识记了字母的形和音之后，再让学生把所学的知识迁移 到生活中的其他事物上，并在媒体信息的提示下进行人机交互、主动探索识记的方法， 从而达到知识建构的稳固性。 通过以上的分析我们发现，基于建构性学习的多媒体资源应该更注重学习者的知 识形成过程，目的是使学习者更好地实现知识的建构。 二、创设高度真实的情境，激发学习者认知主动性 建构主义学习理论强调，知识存在于具体的、情境性的、可感知的活动或事物之中， 概念知识不是抽象的独立于情境的实体，它们只有通过实际应用才能真正被理解。多媒 体、超媒体技术是展示或创设真实情境的有力工具，因此，作为支持建构性学习的多媒 体资源应该能够创设生动的问题情境，激发学习者主动认知和探究。国内外的研究已经 表明，情境性强的多媒体软件所提供的学习环境能够支持、维持学习者丰富的高水平思 维活动。 为了激发学习者的高水平思维活动，所创设的问题情境必须具有一定的真实性、复 杂性、开放性和趣味性。具体而言，这种问题能够在学习者的经验世界中产生共鸣，使 学习者感知问题的意义和挑战性。下面是一个小学数学课中关于“位置与方向”的情境 学习案例，情境以动画的形式呈现，以下是情境中的关键镜头： 镜头1 ： 画面描述：波涛翻滚的大海上，一条小渔船在远处摇荡着，时浮时沉。 背景声音：海浪相互拍打的声音。 镜头2 ： 硕大的电脑监视荧屏上在键盘清晰的敲击声中依次打出如下电讯内容：“在附近海 域，第2 0 8 8 号小型渔船大量进水，正在渐渐沉没，船上有4 名渔民，情况万分危急， 请求立即组织救援! ”( 逐字逐行显示) 镜头3 ： 镜头拉开至全景，显示海上警备队指挥中心，在中心的屏幕前坐着两名头戴耳机的 警官。 镜头4 ： 男警官的脸部近景， 镜头5 ： 女警官的脸部近景， 6 0 千米。” 镜头6 ： 男警官的脸部近景， 脸上的表情严肃，听到男警宫说：“请报告遇险渔船的位置。” 表情严肃，说：啦观察，在灯塔北偏东3 0 。的方向，距灯塔 脸上的表情严肃。男警官：“我们的两艘海上救援艇呢? ” 8 镜头7 ： 女警官的脸部近景，表情严肃，说：“1 号艇在灯塔正西方，距灯塔2 0 千米；( 背景 出现在海面游弋的1 号艇的身影) 2 号艇在灯塔以彖偏南4 5 。的方向，距灯塔5 0 千米。 ( 背景出现在海面游弋的2 号艇的身影) 教师把“确定位置与方向”知识点的学习置于海上救援的情境中，通过多媒体的手 段创设了生动的场景，吸引了学习者的注意，使其进入问题情境，产生主动参与问题的 解决意愿。这样的问题情境更利于学习者自发的、主动的进行意义的建构。 三、创设可参与的交互环境，促进学习者的知行互动 多媒体信息资源不应该只是为学习者提供一系列等待被识记和理解的知识，更重要 的是创造一种学习者可参与交互环境。在这种交互环境中，学习者的行为和思维都将参 与互动，从而可以直接获得关于事物发展变化的信息，同时在头脑中不断进行分析、判 断、综合、推理、概括等，并对自己的活动过程及结果进行反思抽象，进而建构其关于 客体及活动的知识经验。2 0 世纪6 0 年代，美国麻省理工学院的s p a p c r t 教授就设计 了l o g o 语言和“海龟几何”，学生可以通过l o g o 指令来指挥计算机屏幕上的海龟作出 各种动作，其运动轨迹便形成了各种几何图形，在此过程中可以使学生理解各种几何图 形的特性，并训练学生的逻辑推理能力。随着计算机技术的发展，人们已经能够利用计 算机为学习者创设交互性更强、情境更加逼真的学习环境，学习者可以忘我地投入到学 习环境中，探索知识，检验假设，发现规律，挑战自我。 目前，人们已经研制出了很多优秀的交互性软件，比如国内目前已较为流行的几何 画板软件，国外比较著名的能够改变基因组合的c c n s c o p c 软件、用于物理学习的 t h i n k e r t o o l s 软件等等。g o o g l ee ：a i t h 也是一个很优秀的多媒体交互软件，其中的地形地 貌图并不是绘制出来的，而是利用卫星在空中定位拍摄的地球真实面貌照片。 图4 地球全景图如图4 所示，通过控制按钮或鼠标可以对其进行旋转和缩放，可以看到 任意国家、城市的地形全貌，乃至城市中任意一块区域，甚至具体的建筑。通过与g o o g l c 9 e a r t h 交互，可以显示下面的组图，依次是我国的地形地貌俯视图( 图5 ) 、蜿蜒崎岖的 长江( 图6 ) 、北京城俯视图( 图7 ) 、天安门广场( 图8 ) 、天安门城楼( 图9 ) 。 图5 图6 图7 1 0 图8 图9 可见，g o o g l ee a r t h 提供的资源形象直观、真实准确，便于使用者对所查询的地理 位置形成正确的认识。由于g o o g l ee a r t h 交互性强，使用者可以从不同的维度以不同视 角观察某个具体位置及其所处的小环境、大环境，便于使用者对该位置形成更全面和准 确的认识。使用者与此软件的交互是主观的、个性化的，与使用者的认知基础、交互能 力、态度与情感、目的等密切相关。使用者了解和认识某个地理位置的过程就是意义建 构的过程，即建构性学习的过程。强大、友好地交互功能促进和保障了建构性学习的顺 利完成。 四、使抽象的内容具象化，促进形象思维的发展 抽象的理论和数据始终是学习者学习中的难点和障碍。如何将抽象化的知识直观化 为图形、模型，已经成为人们研发信息技术领域的重要目标之一。另外，随着多媒体技 术的发展，富有创意的f l a s h 动画、逼真的三维空间的模拟等都在悄悄地改变着人们的 认知习惯和表达方式，使得人们越来越偏爱直观生动的信息资源。所以，作为建构性学 习的多媒体资源应该能够促进思维的“可视化”、直观化，从而帮助学习者克服抽象 1 1 思维和理论思维过程中的困难。比如在学习太阳、地球、月亮的运动关系时，可以通过 三维动画进行模拟，如图1 0 所示。这样，学习者就可以很清楚地观察到地球围着太阳 转，月球围着地球转。还可以通过进一步的模拟来说明月相的形成，日食、月食的形成， 以及昼夜星辰、春夏秋冬的更替。其实，人们在电视上经常看到的“天气预报”栏目中 模拟的卫星云图就是一种可视化的信息，它对人们了解当天的天气状况更加地直观、生 动。 图1 0 五、以其丰富性、多样性和开放性支持学习者的知识建构 建构性学习活动需要丰富的、形式多样的、开放性的信息资源作为支撑，使学习者 能够根据学习的需要方便地获得信息资源，进而进行知识的建构。多媒体信息资源以其 信息表征的超媒体化和组织的超文本化，使得在每个学习的主题上都拥有丰富的、开放 性的资源作为支撑。尤其是网络技术的发展，使得多媒体资源的丰富性和开放性空前加 强。在互联网络上，信息资源可跨越时间与空闯、跨越平台，实现资源最大范围的共享。 1 2 第三章基于建构性学习的多媒体资源开发设计的原则 要有效地发挥出多媒体学习资源的上述功能，还要在媒体资源的选择、信息的呈现、 媒体的整合等方面进行深入的研究。在对国内外相关文献资料的整理、分析和具体的媒 体资源研发和应用的实践探索的基础上，本研究认为基于建构性学习的多媒体学习资源 在开发制作过程中除了要遵循一般教育类资源开发的原则，比如科学性、教育性、适用 性等原则以外，还应该遵循以下五条原则： 一、多媒体效应原则 以学习“日食的形成”为例， 学习方式l ：阅读以下关于日食形成的文字介绍进行学习。 日食是一种发生在宇宙空间的、气势宏伟的影子。我们知道，太阳、地球和月亮都 在不停地相互运动着。当月球刚好运行到太阳与地球之间时，它挡住了太阳的光线，并 把影子投在了地球上，于是形成日食。 学习方式2 ：在阅读上述文字的基础上，对照下面的示意图( 圈1 1 ) 来进行学习。 图1 1 你认为以上两种学习方式传递来的信息一样吗? 如果只利用其中的一种媒体形式 来学习，请你感受一下认知的结果与两种形式结合起来是一样的吗? 本研究认为，单从信息的传递理论来看，两种媒体形式传递的信息是一样的，对于 学习者来说选择哪种形式都可以，都可获取日食形成的原因。但我们总有一种感受，如 果将两种媒体形式结合起来学习，对日食形成过程的认识会更加清晰，形成原因会更容 易理解，记忆得也更加深刻。这是因为，根据认知理论的观点，图像信息与文本信息对 1 3 于学习者的认知心理刺激是不同的。语言文字虽然是最常用、最重要的认知工具，但对 于习得一些无先前知识经验储各或较为抽象的概念、原理时，就需要一种认识上的“翻 译”过程，要求学习者付出一定的心理努力。图形图像虽然不像语言文字使用的普遍， 但也是人类认识事物比较原始的手段，它能以更直观、更接近我们视觉习惯的方式来描 述事物，信息的传递通常是非线性的。由此可见，两种形式在事物的描述功能上更多的 是一种互补，而不是替代。如果学习者能够把两种形式有机的联系起来，那么就能够进 行有意义的学习了。 二、通道原则 人的感觉是多方位的，包括视觉、听觉、嗅觉、味觉、痛觉等等。外界事物的属性 信息也是通过不同的感觉传到人的大脑，进而通过建构形成人们的知识框架和知识节 点。人们获取信息的感觉途径被称为感觉通道，信息是通过感觉通道传递给大脑的。通 常多媒体资源分为两类：视觉类资源和听觉类资源。视觉类资源主要包括文本、图形 图像、视频和动画等；听觉类资源主要包括口语表达类信息( 口述、解说、画外音等) 、 背景声( 现场声、效果声、背景音乐等) 。因此，接受多媒体信息资源，其涉及到的通 道主要有视觉通道和昕觉通道，信息通过通道传递的方式如图1 2 所示： 外界信息 j 认知事物 叫1 图1 2 信息加工学习理论认为，每个感觉通道上的信息加工容量是有限的。任一对间内学 习者通过一个通道获得的信息只有少数能够以表象的形式保持在工作记忆中，并且这些 表象只反映了所呈现信息的一部分，而不是对所呈现信息的精确复制。当大量的信息只 通过一个感觉通道进行传递加工时，无效的传递将会增加，同时，同一时闻内的信息干 扰也会加剧，从而获得的有用信息就会更少，认知也就很难生成。 图1 3 例如：一位母语为汉语，不懂英语的人观看配有中文字幕的英文原版电影时，这个 观众在同一时间既要关注图像，又要测览字幕，感觉通道的流程图如图1 3 所示。如果 某个片段中的对白较少，与其对应的字幕的字数也较少，这个观众是可以很好的将字幕 1 4 与视频情节结合起来札但是当某个片段中对白较多、较快时，对应字幕也较多，更新 也较快，于是观众便可常常会顾此失彼，从而不能准确理解电影情节。究其原因，主要 因为观众在同一时间内，通过视觉通道传递的信息已经超量，从中获得的可识别的信息 已经无法构建起可以理解的完整情节。如果将电影译制成汉语，观众可以听明白对白， 对自再多再快，也不会妨碍观众对电影情节的理解。原因是听觉通道分担了部分视觉通 道的信息，即原来的字幕。由此可见，通道的选择受到通道容量的限制，对于超过通道 容量的信息资源，要进行合理的通道分配。 另外，信息加工理论还认为，只有学习者在每一个加工通道中选择、组织和整合所 接受的信息时，才能产生有意义的学习。这些加工过程都需要认知资源，并且当其中的 一个或两个通道超载时，这些加工过程就会受到限制。因此，每个通道传递的信息对学 习者来说不是孤立的，而是相互联系、相互补充的，是为了让学习者更好地认知和建构。 通过上述分析，我们可能会得出这样的结论：多通道比单通道对信息的传递效果好。 其实并非完全这样。单通道传递的信息在容量的范围内同样可以促进学者很好的意义建 构，这主要看信息的复杂程度和学习者信息加工需要而定。 三、接近原则 所谓接近原则，就是当信息通过两种或两种以上的媒体形式共同呈现时，不同的媒 体在空间上或时间上相互接近。根据定义，本研究把接近原则分为空间接近原则和时间 接近原则。 ( 一) 空间接近原则 空间接近原则就是指用于共同呈现某一事物信息的不同媒体资源在空间位置上的 接近。我们可以通过云的形成这一多媒体学习示例，如图1 4 所示，来看一看空间接近 原则。 当上升气流变殍时，水蒸气凝结成水滴而形成云 图1 4 上面的两个示例都是利用文本和图像两种媒体形式说明云的形成过程的。不同的 1 5 是，左面那个示例中的文本放在了整幅图像的下面，而右面那个示例中的文本放在图中 气流上升的位置。我们姑且称前一种为分离式呈现，后一种称为组合式呈现。 通过比较上述两个示例，我们不难发现，组合式呈现更容易形成对云形成的认识。 原因在于组合式呈现更容易支持学习者在文本和画面间建立一种心理联系，在第一时间 主动地把两种互补的媒体形式信息整合起来。而分离式呈现中，学习者在学习时要到处 搜寻文本及其对应的画面，信息整合的过程受到无关因素的影响，学习者对知识的理解 就不如组合式来得容易了。 ( 二) 时间接近原则 时间接近原则就是指用于共同呈现某一事物信息的不同媒体资源在时间线上能够 接近。根据不同媒体信息在时间上出现的顺序，又可以把时间接近分成继时呈现和同步 呈现两种。继时呈现就是呈现同一事物信息的不同媒体资源在呈现上有先后的顺序；同 步呈现就是呈现同一事物信息的不同媒体资源同时呈现。时间接近原则主要涉及到带有 解说的动画、视频等媒体表现形式。 为了说明问题，我们还是用云的形成示例来分析。不过，这次云的形成示例要改成 动画配解说的形式来呈现，即画面中的气流和云朵用动画表现，文本部分的内容用解说 代替。如果先呈现解说后呈现动画，或先呈现动画后呈现解说，这就是继时呈现；如果 解说和动画同时呈现，这就是同步呈现。 从信息的传递理论看，好像继时呈现的学习效果要更好，因为同一信息先后以解说 和动画的形式传递了两次。其实不然，根据多媒体学习的认知理论，当对应的解说和动 画同时进入工作记忆时，人们理解多媒体呈现信息的可能性更大。同步呈现增加了学习 者在工作记忆中同时保持同一事件信息的视觉表征和言语表征的可能性。这提高了学习 者在心理上对言语和视觉两种信息进行整合的可能性，而这种整合加工又是有意义学习 中的一个主要认知过程。 四、无干扰原则 很多时候，我们为了提高学生的学习情绪，激发学生的学习兴趣，往往会在多媒体 学习资源呈现时加入一些有趣但与主题无关的画面、声音、音乐、文本等。比如在利用 多媒体演示雷电形成的原理时，可以增加一些电击的事件、刺眼的闪电和轰隆隆的雷声， 可以看到，这些材料与雷电的话题礁有关系，但与雷电的形成却缺少意义上的相关性。 不可否认，加入一些有趣的无关材料对激发学习者的学习活力，把更多的注意力投 入到学习中来确实起到一定的作用。但美国当代著名教育心理学家、认知心理学家理查 德e 迈耶教授通过大量的实验和比较研究后发现，加入这些无关的学习材料后，学习者 通过学习获得的记忆性知识和理解性知识都没有达到预想的结果，反而有所减少。多媒 体学习的认知理论可以帮助我们解释这看似矛盾的现象。 首先，学习者是通过对多媒体呈现的信息形成连贯的心理表征来主动地进行意义的 1 6 建构，如果加入无关的信息，在一定程度上影响了建构的进程。 其次，人的短时记忆的容量是有限的，认知资源再分出一部分或大部分处理这些无 关材料，真正用在有用材料分析的认知资源就相对较少了。 另外，当无关的材料非常突出时，学习者的注意力就会全部放在了这些无关材料( 如 雷击) 的分析和认知上了，而不是围绕真正的主题材料( 雷电的形成原理) 进行学习了。 当然，对于这些附加的可以激发学生兴趣的材料并不是舍弃不用，而是要安排适当 的呈现时机，最好能够和主题学习资源进行有机的整合，前提是不对主题学习产生干扰。 五、优势互补原则 根据教育资源建设技术规范，多媒体主要包括文本、图形、图像、音频、视频、 动画等。不同的媒体在表达信息上既有自身的优势，也存在着明显的不足。为了更好地 使学习者通过多媒体资源进行知识建构，在进行媒体资源开发时，首先要选择最恰当的 媒体形式来呈现信息，同时要善于将不同媒体优势进行互补，从而更利于学生在不同的 心理表征间建立联系，促进原有知识框架的再构建和认知的生成、深化。 本研究把不同媒体的功能特点和适用范围作了系统总结，见表1 所示： 表1 媒体类别功能优势功能劣势适用范围 文本1 信息的存储和传递快1 抽象、不直观，多用于知识的描 捷、经济；不易激发学习述，如阐述概念、定义、 2 可给人充分的想象空者的学习兴趣：原理、规律和问题以及 间：2 容易造成理解上标题、菜单等。也可与 3 可对深层次、抽象性事偏差。其他媒体结合，对事件 物属性及意识流进行进行描述。 表达。 图形图像1 直观、明了，易于引起1 不利于对深层用于场景的记录 学习者的注意和有意义次的事物属性和再现；也可以对事物 的知识建构：和抽象的概念或事件的发展变化进 2 可以产生良好的视觉效进行表达：行可视化表达。 果，调动学习者学习兴2 通常要进行精 趣。心的设计。 动画1 更直观、更详实地表现1 动画中的事物用于呈现事物的 事物的变化过程；变化过程通常变化过程。也可以用于 2 可以把抽象的内容形象是人为设计的，创设故事情节，寓知识 化，使许多难以理解的理想化的成分于故事情节、游戏娱乐 教学内容变得生动有较多，不利于学之中。 趣。习者的探究。 1 7 3 合理使用动i 匿| j 以达到z 明圆遇雨妥砹 事半功倍的效果。入很大的精力 4 可以通过设计唯美的画进行设计。 面和动人的情节创设良3 动画中的情节 好的学习情境。有时会造成学 习者知识建构 的干扰。 音频1 是人们用来传递信息、1 主要作用在人主要用于解说、旁 交流感情最方便、最熟的听觉通道，捕白等言语表达上；创设 悉的方式之一；获的信息率较特殊的声效，吸引学习 2 可调动学习者的情绪，视觉通道低；者的注意，烘托学习的 引起学习者的注意；2 重复性较差，不情境。 3 可直接、清晰地表达语易形成强化记 意。 忆； 3 对事物的描述 不够直观； 4 有时处理不当， 会干扰学习者 对知识的建构。 视频1 最能够保持事物真实现1 通常无关材料经常与声音、语 象的媒体形式；较多，容易造成言、文字等其他媒体整 2 可以打破时空限制，为对知识建构过合反映事物的真实现 学习者的认知和探究学程的干扰；象以及发展变化的过 习创设最为真实的学习2 制作难度大，程程；有时还用于烘托学 情境。序较复杂。习气氛。 3 可以超越时空，突破人 类的视觉极限： 我们在进行媒体资源开发的时候，要能够把上述不同媒体的功能优势进行互补， 发挥出多种媒体的整合优势，避免不同媒体形式在呈现信息上的重叠，或相