（教育技术学专业论文）基于概念图的网络自主学习系统的研究与设计.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st h e s s 中文摘要 随着计算机及互联网的发展，自主学习又被赋予了新的含义网络自主学习。网 络自主学习是指学习者利用网络的各种资源，主动地运用和调控自己的元认知、动 机和行为进行网络课程的学习。这种模式下的学生自主学习的自由时空较大，并且 利用先进的技术建造良好的学习环境易于调动学习者学习的主观能动性，培养他们 的学习兴趣和创造性思维。 丰富的资源虽然给学习者带来了更多的信息，但是如果不加以有效的组织，往 往会造成学习者在自主学习过程中方向的偏离和迷失，因此引入一种有效的知识组 织工具是十分有必要的。本文将概念图这一元认知工具引入到网络自主学习模式 中，提出了基于概念图的网络自主学习模式。通过概念图简洁，清楚、易于建构的 特性，表达知识结构，把学习者头脑中的概念、思想和理论等以图示的方式表达出 来。在自主学习当中通过概念图的引导达成对知识的完整理解与合理扩展，使得学 习者头脑中的隐形知识显性化、可视化、协助学习者组织和整合信息。同时利用网 络的优势，分享其它学习者的学习成果，在交互中提高学生的学习热情与协作能力， 促进学生的高级思维。 本研究主要完成了以下几个方面的工作： 第一，在分析信息技术下新型学习模式的基础上，讨论了网络自主学习模式， 并分析了此种教学的特点。 第二，介绍了概念图的理论支持背景和概念图教学的方法与特点。提出了基于 概念图的网络自主学习模式，并详细的阐述了此教学模式的理论背景，从学习目标， 学习对象，学习策略和学习评价的角度进行了分析。 第三，设计了基于概念图的自主学习系统，分析了系统构建的需求和意义，并 对系统的结构和功能模块进行了设计与开发。 最后，本文回顾和展望这一学习模式的主要特点，分析文章的创新和不足，以 期对今后的研究有所帮助。 关键词：自主学习，网络自主学习模式，概念图，概念图教学，研究，设计 弼l 士学位论吏 m a s t e r st h e s i s a b s t r a c t w i 血t h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e ra n di n t e m e t , a u t o n o m o u sl e a m i n gh a se n d o w e d w i t hn e wm e a n i n g ：n e t w o r k - a u t o n o m o u sl e a r n i n g i te n l p h a s i z eo nt h el e a r n e r su s i n g v a r i o u sk i n d so f 化9 叭l r c e st oa d j u s ta n dc o n t r o lo n e so w nc o g n i t i v e m o t i v a t i o na n d b e h a v i o r u n d e rt h i sk i n do fs t u d ym o d e ，t h el e a r n e r sh a v em o r es p a c e - t i m e ，a n du t i l i z e a d v a n c e dt e c h n o l o g yt ob u i l dt h es t u d ye n v i r o n m e n t , t h el e a r n e r s s t u d yi n t e r e s ta n d c r e a t i v et h i n k i n ga l ee a s i e rt oa r o u s e t h o u g ha b u n d a n tr e s o u r c e sh a v eb r o u g h tm o r oi n f o r m a t i o n , i fn o to r g a l i z ei na n e f f e c t i v ew a y , i to f t e nc a u s eb i a sa n dl o s e 。s oi t sn e c e s s a r yt oi n t r o d u c e8k i n do f e f f e c t i v ek n o w l e d g eo r g a n i z a t i o nt 0 0 1 t h ep a p e rh a sp u tf o r w a r dt h em o d eo fn e t w o r k - a u t o n o m o u sl e a r n i n gb a s e do nc o n c e p tm a p t h r o n o at h ec h a r a c t e r i s t i co fc o n c e p tm a p ， i tc a n e x p r e s sc o n c e p t t h o u g h ta n dt h e o r yi nl e a r n e r s h e a di nav i s u a lw a y t k sr e s e a r c hh a sm a i n l yf i n i s h e dt h ef o l l o w i n g j o b s ： f i r s t , 0 nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt h en e wt y p es t u d ym o d eo fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , p u tf o r w a r dn e t w o r k - a u t o n o m o u sl e a r n i n g , a n da n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i co f t h i sk i n do f t e a c h i n g s e c o n d , r e c o m m e n dt h et h e o r yo ft h ec o n c e p tm a pa n di n t r o d u c et h em e t h o da n d c h a r a c t e r i s t i co ft h et e a c l 趣w a yo fc o n c e p tm a p s t u d yt h eb a c k g r o u n do ft h et h e o r y a n dd e t a i lt h i st e a c h i n gm o d ea f t e rp u t t i n gf o r w a r dt h en e t w o r k - a u t o n o m o u sl e a r n i n g a n a l y z ei tf r o mt e a c h i n gg o a l ，t e a c h i n gt a r g e t , t e a c h i n gt a c t i c sa n de r e t h i r d ，d e s i g nt h en e t w o r k - a n t o n o m o u sl e a r n i n gs t u d ys y s t e mb a s e do nc o n c e p tm a p b r i n gf o r w a r dt h ed e m a n da n dm e a n i n go f t h es y s t e m , d e v e l o pt h es t r u c t u r ea n df u n c t i o n m o d u l eo f t h es y s t e m f i n a l l y , t h ep a p e rr e v i e w sa n dl o o kf o r w a r dt ot h em a i nc h a r a c t e r i s t i co ft h i ss t u d y m o d e ；a n a l y z ei n n o v a t i o na n dd e f i c i e n c yo f t h ea r t i c l e ；e x p e c tt ob eh e l p f u lt os t u d y i n g i n t h ef u t u r e k e yw o r d s ：a u t o n o m o u sl e a r n i n g ；n e t w o r k a u t o n o m o u sl e a r n i n g ；c o n c e p tm a p ； r e s e a r c h ；d e s i g n 硕士擘位论文 m a s t r s t h e s i $ 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：日期：御年口月口；日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电予版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范大学可以将本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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 日期：瑚年口6 月口 日 言篓眈嚣日日期：7 1 ”净月拶日 本入已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。回垂诠塞埕銮蜃澄厦! 旦整芏i 旦= 生i 旦三生筮查! 作者签名：0 黼 日期1 御年月哆日泛囊霹麓3 ； 硕士学位论炙 m a s t e r st h e s i s 1 1 研究背景 1 绪论 以计算机多媒体技术、网络通讯技术为主要手段的现代信息技术革命，给人们 的工作、学习、生活方式带来了巨大的变化，同时也对传统的教育教学方式产生了 极大的冲击。现代社会对知识的掌握要求越来越高，如何有效的学习并获得有效的 学习方法成为人们的核心议题。基于i n t e r n e t 的学习凭借其教材多媒体化、资源全 球共享性、学习个性化和自主性、管理自动化、跨越时空等传统学习无法企及的优 势，已经成为人们快速获取知识、技能的最佳学习方式。网络的超媒体特性使得学 习者可以任意的连接到自己想要学习的内容。然而，如此海量的信息资源，如果不 能得到有效的管理和组织，反而容易造成学习者的信息迷失( i n f o r m a t i o nl o s e s ) 、 认知过载( c o g n i t i v eo v e r l o a d ) 、超紊乱( h y p e rc h a o s ) 等学习问题。如何有效的进 行学习，如何有效的建构自己的知识网络，如何培养知识经济时代具有创新精神和 实践能力之人才是当前网络教学的紧迫问题。在这个快节奏的信息社会中，我们需 要的不仅仅是信息资源本身，更需要的是控制和管理既有信息资源的能力以及挖掘 隐藏在信息资源背后的知识的能力。许多研究表明，图形化的知识表达和整理方式 更易于人们接受和记忆。本文就将概念图引入到网络自主学习中来，使学习者在掌 握知识的同时更获得行而有效的学习方法。 1 2 研究意义 自主学习( a u t o n o m o u sl e a r n i n g ) 是指学习者管理自己学习的能力。即学习者 根据自身条件和需要自主确定学习目标和计划，选择合适的学习策略，以自己的学 习过程为监控对象，并对学习结果进行评价与反思。但不管自主学习如何强调学习 者对自身认知活动的控制和监督，自主学习也绝不等同于孤立学习。美国自主学习 研究的著名专家z i m m e r m a n 教授提出的自主学习研究框架的六个纬度之一就是自 主学习的社会性，即“与谁一起学”。在互联网大行其道的今天，通过网络的沟通， 很好的解决了自主学习的社会性问题，学习主体可以在自由的选择学习榜样、寻求 帮助中体现其对“社会环境的敏感和随机应变”的自主的实质。 迄今为止，网络自主学习的效果却并不尽如人意，很多学习者往往还存在着资 硕士学位论吏 m a s t e r st h e s 玷 源利用率低，学习成效低和自我评价低等方面的问题。解决这些问题的关键是如何 有效地组织和利用资源以及建立良好的评价和控制体系，使学习自主学习的过程中 不会信息迷失，提高对信息的掌控能力。 本文将概念图引入到网络自主学习中来，透过概念图简洁、清楚、易于建构的 特性，表达知识结构、协助学习者组织和整合信息。 概念图是用来组织和表征知识的工具，知识由可视化的分等级树状结构来表示。 不论是一个学习主题、学习单元还是整体的学习课程都可由概念图来表征，透过这 种形式，整体信息之间的连接可以容易的表示出来，并且这种图解式的显示方式是 完全符合心理学上的个人的长效记忆形式。当学习者绘制一个概念图时，会围绕 已给出的中心概念来拓展自己的思维，而两个概念之间的连接则显示出了它们之间 最直接或间接的关系。这样，学习者不再是单纯的记忆许多个概念，而是在记忆概 念的同时，整理出了它们的内在联系，这样不仅有利于知识的记忆，并且也方便了 以后知识结构的再拓展。 透过概念图这一元认知工具，本文希望建立一个网络自主学习模式和平台，试 图解决以往学习者在自主学习中遇到的种种难题，使学习者不仅能获得知识更获得 一种有效的自学方法。 1 3 研究框架 本文以对理论的分析综述为先导，提出论证问题的立足点以及实施的可行性； 接着，从知识组织和学习过程的角度探索概念图的应用理论和方法；根据对自主学 习和概念图的特点分析，以具体课程知识点为实践背景，构建一个基于概念图的网 络自主学习平台，并引入基于概念图的评价体系；最后，分析本次研究的新意及不 足之出，对今后需要改进和深入的方向进行展望。全文分为七章： 第一章，分析了此次研究的背景，意义，设计了研究框架。 第二章，学习模式分析和网络环境下的自主学习模式。在详细介绍和分析传统 的学习模式的基础上，研究新环境下学习模式的改变，提出网络自主学习模式的特 点和优缺点。 第三章，概念图的理论意义和应用方法。介绍概念图的理论支持背景和概念图 教学的方法与特点。 第四章，网络自主学习模式下的概念图教学。介绍和阐述如何将概念图引入到 网络自主学习环境中，分析其可行性和具体的特点。 第五章，基于概念图的自主学习系统的设计。提出系统构建的需求和意义，并 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 对系统的结构和功能模块进行设计。 第六章，系统开发，系统开发的部分过程以及部分代码和界面。介绍系统开发 的主要工具、技术、问题的解决方法以及部分系统界面。 第七章，总结。回顾和展望这一学习模式的主要特点，分析文章的创新和不足， 以期对今后的研究有所帮助。 硕士荦位论文 m a s t e r st h e s i s 2 信息技术下环境下新型学习模式与网络自主学习模式的分析 2 1 学习模式 学习模式是在一定的教育思想、教学理论、学习理论的指导下，在一定环境下 展开的教学活动进程的稳定结构形式，是开展教学活动的一套方法论体系，是基于 一定教学理论而建立起来的较稳定的教学活动的框架和程序。学习模式是教学理论 的具体化，同时又直接面向和指导教学实践，具有可操作性，它是教学理论与教学 实践之间的桥梁。 一个完整的学习模式应该包含以下五个因素： ( 1 ) 理论基础；指学习模式所依据的教学理论或教学思想。 ( 2 ) 教学目标；指学习模式所能达到的教学结果，即能够在学习者身上产生 何种效果。不同的学习模式总是为某种学习目标而设计的，而不是完全通用的。 ( 3 ) 操作程序：指学习活动的环节步骤以及每个步骤的具体操作方法，当然 这种程序并不是一成不变的。 ( 4 ) 实现条件( 手段和策略) ：为了发挥学习模式的效力。教师在运用学习模 式时必须对各种教学条件进行优化组合，要遵循一定的原则，采用一定的方法和技 巧。 ( 5 ) 评价：由于每种模式有自己适用的条件和学习目标，因此，其评价的标 准和方法也会有所不同。 由于学习实践依据的教学思想或理论的不同，学习内容和目标的不同，学习实 践活动的形式和过程必然不同，从而形成不同的学习模式。 2 2 信息技术环境下新型学习模式 2 2 1w e b q u 睇t 学习模式 w e b q u c s t 是美国圣地亚哥州立大学的伯尼道奇( b e r n i ed o d g e ) 等人于1 9 9 5 年开发的一种课程计划。“w e b ”是“网络”的意思，“q u e s t ”是“寻求”、“调 查”的意思。在这类活动中，部分或所有与学习者互相作用的信息均来自互联网上 的资源。根据这一意思我们可以把它译为“网络专题调查”。它与我们时下的探究 式学习、基于网络资源的主题学习等，有很大的相关性。w e b q u e s t 可以分为短周期 4 和长周期两种。短周期的w e b q u e s t 一般一至三课时完成，其学习目标是获取与整 合知识，学习者需要处理大量新信息并最终形成对这些信息的意识。而长周期的 w e b q u e s t 一般耗时一个星期至一个月，其学习目标是拓展与提炼知识，学习者需要 深入分析“知识体”，学会迁移，并能以一定的形式呈现对知识的理解。 一个w e b q u e s t 一般包括6 个组成部分：绪言( 1 1 1 打o d u c t i o n ) ，任务( t a s k ) ， 过程( p r o c e s s ) ，资源( r e s o u r c e s ) ，评估( e v a l u a t i o n ) 和结论( c o n c l u s i o n ) 。 2 2 2 自主学习模式 自主性学习的主要目标是为学生提供各种机会，使他们在获得基本知识的同 时，形成独立的学习技能。国外教育专家总结了自主性研究性学习模式，将它概括 为7 个步骤，并用每个步骤的英文首字母拼成s u c c e e d ，恰好意味着“成功” ( s u c c e e d ) 。自主性学习的“s u c c e e d ”模式指出了使学生成为终身学习者的 必要策略，其基础是基于学校的学习技能设计。 s ：选择和确定主题和信息需求。 u ；去发现潜在的学习资源，学会如何得到它们。 c ：收集、检查和选择合适的资源。 c ：从选定的资源中找出相关信息并加以整理。 e ：对信息进行评价、解释、分析和综合。 e ：以恰当的形式来呈现信息。 d ：确定整个过程的效果如何。 自主性学习的要求是学生利用各类资源进行自学。现代信息技术，特别是多媒 体与计算机网络技术的应用，为学习者提供了极为丰富的电子学习资源，包括数字 化图书馆、电子阅览室、网上报刊和数据库、多媒体电子书等。除了信息资源外， 人力资源也是极有价值的学习资源。这所谓的人力资源，就是指可能有助于学生学 习和使学生感兴趣的人。通过计算机网络，学习者可以不受时间与空间限制，接触 到世界各地的人才，他们在不施加任何压力的情况下给学习者以帮助，向学习者介 绍自己所拥有的知识、经验、特定的技能和能力。 2 2 3 任务驱动式学习模式( 。抛锚式”学习模式) 抛锚式学习环境的概念是v a n d e r b i l t 大学认知与技术小组提出来的，所谓抛锚 式学习，其实质是将学习“锚接”于( 即安排在) 复杂的、有意义的问题情境中， 而且各个“锚点”( 伴随的教学事件) 都能够提供多课程的延伸。通过让学习者合 5 硕士学位论炙 m a s t e r st h e s i s 作解决真实性的一系列相关的问题，来学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决 问题的技能，并形成自主学习的能力。每个大情景能够支持学生进行持续的探索， 学生能够在几个星期甚至几个月时间内从多种角度对其中的问题进行持续的求解。 抛锚式学习由以下几个环节组成：创设情境，确定问题，自主学习，协作学习 和效果评价。 2 2 4 。情景模拟式”学习模式 学习模拟是利用计算机建模和仿真技术来表现某些系统( 自然的、物理的、社 会的) 的结构和动态，为学生提供一种可供他们体验和观测的环境。建立学习模拟 的关键工作是建立被模拟对象( 真实世界) 的模型( 数学的，逻辑的，过程的) ， 然后用计算机程序描述模型，通过运算产生输出。这些输出能够在一定程度上反映 真实世界的行为，还允许学生通过改变输入数据的范围来观测系统的变化状态。例 如，在物理课中可模拟电子运动、原子裂变、落体运动等；在生物课中可模拟遗传 过程和生态系统；在化学课中可以模拟化合过程和各种实验；在社会和人文科学中 可以模拟历史演变、政治外交等。 2 2 5 案例研习或范例学习模式 这是社会学科的学习中常用的学习模式。计算机案例研习系统为学生提供一 种丰富的信息环境，系统中包含从实际案例中抽取的资料，让学生以调查员的角色 去调查案情。范例学习旨在将系统知识的学习与探究活动结合起来，既让学生掌握 系统知识，同时又发展他们的探究能力和求知欲。范例课题一般来自生活，让学生 感到有思考的必要，同时具有代表性，能反映、蕴含该学科的重要知识。 范例学习的大致程序是： ( 1 ) “个”的阶段。对作为范例的个别事物进行分析解释，通过个别事物的 典型特征来说明整体。 ( 2 ) “类”的阶段。对范例所属于的“类”进行分析解释，归纳同类事物的 特征。 ( 3 ) 掌握规律范畴。 ( 4 ) 获得一般性的实践经验或生活经验。 2 2 6 网络协作研究学习模式 这是一种以小组方式、借助网络环境协作进行的学习活动，主要适合于研究性 6 学习的范围。它建立起一个协同学习环境，使得在不同时空上的学习者能共享学习 材料，通过协商对话，共同讨论和学习，教师也可以通过这一环境给予学习者必要 的指导或参与学习者的讨论。 2 3 网络自主学习模式 2 3 1 网络自主学习模式分析 “自主”一词，就字面理解，。自”即自己，“主”有主宰之意。现代汉语字 典对“自主”一词的解释为“自己做主”。所谓“自主学习”是就学习的内在品 质而言的，相对的是“被动学习”、“机械学习”和“他主学习”。“自主学习”是指 较少依赖别人的帮助而自己可以迸行有效的学习，意即自己主宰自己的学习活动， 是学生在教师的科学指导下，通过自身能动的，富有怠q 造性的学习，实现自主性发 展的教育实践活动。它是一种综合性的能力。主要包含如下几个因素：自觉主动的 学习积极性；独立学习的方法和技能( 包括善于搜集资料、分析、记录和整理资料) ； 独立学习的习惯；进行小型并且简易的探究性、验证性实验能力。有关资料表明， 在当今信息化的社会里，学生通过学习而获得的知识只占其全部知识量的l o 一 2 0 0 , 6 。可见，人的知识绝大部分是靠自主性学习获得的。自主学习是目前教育界倡 导的一种学习方式，它是基于人本主义的“以学习者为中心”的学习理念。美国著 名自主学习研究专家齐莫曼( z i m m e r m a n ) 认为，自主学习的动机应该是内在的或 自我激发的；学习的方法是有计划的或经过练习已达到自动化的；学习的时间是定 时而有效的；自主学习的学生能够意识到学习的结果，并对学习过程做出自我监控； 他们还能够主动营造有利于学习的物质和社会环境。“” 学生自主学习的能力通常表现为：能主动积极地在知识海洋里猎取知识营养， 能够有主见地学习和具有较强的识别能力，对知识学习中的重点、难点和疑点能够 自我判断和掌握，对学习任务的轻重和学习的进度能自我控制和调整，对学习内容 能根据自己实情较合理地选择、取舍。“” 随着计算机网络技术的广泛使用，为学习者开展自主学习提供了更广阔的物质 条件。网络环境下的自主学习是指学生充分利用网络技术的优势，在学习中自主进 行意义建构的过程。在这种模式下的学生自主学习的自由时空较大，并且利用先进 的技术建造良好的学习环境易于调动学生学习的主观能动性，培养他们的学习兴趣 和创造性思维。 网络自主学习是人类学习方式的一种，因此它必将遵循学习的一贯步骤，如图 7 硕士学位论吏 m a s t e r st h e s i s 1 所示。1 ” 图1网络自主学习模式的学习步骤 ( 1 ) 确定学习目标。即确定需要解决的问题，就像要搜索一样，首先要确定 关键词。围绕一个具体问题，一件具体事情展开。 ( 2 ) 制定学习策略。例如：搜索查找的途径；需要上传、下载的内容；协商 讨论的方式等等。 ( 3 ) 收集信息资源并加以选择利用。如果发现新问题，需要重复前两步。 提炼形成产品。 ( 4 ) 反思、评价、进行问题扩展、继续学习。 2 3 2 网络自主学习模式的优缺点 网络环境下，学习者能够充分利用网络的特性与功能，亲身体验各种创造性和 合作性的学习活动。在这种环境下，非常有利于情景创设、大量知识的获取与保持、 学生学习兴趣的激发和进行协商会话、协作学习，网络环境的开放性和多样性可以 使学习者尽早形成合作和资源共享的意识。同时，因为学生参与过程，从而使学习 者获得尊重产生成就感。多媒体和网络技术还能按照文本、超链接的方式组织管理 各种信息，这有利于学生的主动发现与探索、发展联想思维和建立新1 日知识之间的 联系、学生认知结构的形成与发展和促进学生对所学知识的意义建构。网络环境由 于自身特点反映网络学习的交互性，同时网络打破了世界的界限，其信息量大，时 代性强，能进行物理现象的模仿和仿真，还能实现信息资源的共享。网络环境的开 放性加深了人与人之间的交流与合作，网络的超文本链接和资源共享的特点有利于 学生创新精神和实践能力的培养。 网络自主学习与通常课堂学习的不同，在于课堂上老师能够和学习者直接交 流，进而有效的引导学习者的学习，而网络学习则缺乏师生之间直接的社会性交往， 学习者出于一个开放自由的环境中。学习的自主性与网络环境的交互性自主性学习 是一项学生自愿选择或自愿结合参加的学习活动，其内容的具体选择与设计，可以 8 项士擘位论炙 m a s t e r sn i e s i s 根据学生、学校与社区的具体条件，灵活地选择活动项目。网络自身的交互性特征 可以不受时空的限制，采取丰富多彩的交互方式，打破地区的界限进行协作交流。 学生们对感兴趣的问题，做出自愿选择并利用网络、e - m a i l 、聊天工具、电子公告 栏等，在学习者与教师之间、学习伙伴之间、学习者与专家之间展开学习、讨论或 争论问题，从而促进信息的相互交流，有利于培养学习者自主发现和自主探究的学 习能力。有效借助网络进行个性化的学习，可以完善学生的职能结构，促进学生人 格的健康发展。“8 网络环境下的自主学习模式，表现在师生共建网络资源，促进学习者探究学科 内的前沿知识和主动阅读、主动收集信息及整理信息的能力，促进学习者信息素养 的提升；有利于学习目标、过程和结果可视化，有利于对目标的自我监控，激发学 习动机、增强计划和实践管理、对学习过程的自我监控和学习结果的自我评价和管 理；电子作品个性化和创新性，促进学生追求完美个性、有效学习、创造性学习。 此外，网络资源和通讯工具的理由使得每个学生拥有学习的自主权、选择权；学生 之间、师生之间不仅可以面对面交流，而且可以在网上进行自由的、深入的多向交 流。该模式有利于促进学习者自主学习和协作学习能力的提高，有利于贯彻因材施 教的原则；有利于学习内容、学习资源由封闭型向开放型发展；有利于促进继承性 学习向创新性学习的发展。 网络环境下的自主学习可以最大限度上实施个性化学习，这主要表现在以下几 个方面： ( 1 ) 打破了传统的课堂形式，由学生自由的选择时间和地点开展学习，创建了 一个开放的学习空间。 ( 2 ) 可以按自己的水平和需要选择难易程度不同的学习材料进行学习，根据自 己设定的目标进行调整，决定学习进度。 ( 3 ) 通过题目进行检测，判断自己的学习成果，自行发现问题，及时调正自己 的学习难度和内容。由此产生的成就感又是高效率学习的重要因素。 但是网络学习的种种优点之下也伴随着一些弊端，将会影响到学习者的学习。 首先，大部分学生自主学习程度不高，l i t t l e w o o d ( 1 9 9 7 ) 认为自主学习得到合理的 计划和执行应是：允许学习者以自己的学习进度进行；允许学习者设计他们自己的 学习内容；要求学习者自我承担责任；帮助学习者培养独立学习的有效策略；要求 学习者积极主动的学习。要达到以上几点，学生必须要学会进行自我评估、自我计 划，决定自己的学习内容和以自己的学习进度进行学习。 其次互联网中存在着海量的信息资源，对于学习者来说，针对每一段学习只需 9 要与之相关的信息就可以了，但是网络的超媒体特性使得学习者可以任意的连接到 自己想要学习的教材和想要浏览的内容，如此海量的资讯，如果不能得到有效的组 织，反而容易造成学习者的知识迷失，认知超载或者知识结构不能得到有效整合等 学习问题。因此，一种有效的组织和引导学习者能够集中精力学习的工具是十分必 要的。 1 0 3 概念图理论的基本观点与认知特征 3 i 概念图的定义 所谓“概念图”，是指利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想和理论 等，是把人脑中隐形知识显性化、可视化，便于思考、交流和表达。它通常将某一 主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线 上标明两个概念之间的意义关系。可以想到，自有人类社会以来便有概念图的交流 传播方式，如远古的象形文字与符号、古代的周易八卦图、人们使用地图表达地形 和方位以及儿童自发的用涂鸦来传达自己的想法等。可以认为，人类使用的一切用 来表达自己思想的图示方法都是“概念图”。 概念图是一个打开大脑潜能的强有力的图解工具。它同时运用大脑皮层的所有 智能，包括词汇、图像、数字、逻辑、韵律、颜色和空间感知。它可以运用于生活 的各个层面，帮助你更有效地学习，更清晰地思维，让你的大脑最佳表现。“ 1 9 6 0 年，n o v a k 博士着手研究概念图技术，并写出了那篇著名的文章l e a r n i n g h o wt ol 锄。自此，概念图的研究广泛的开始了。概念图通常将某一主题的有关 概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个 概念之间的意义关系。 概念( c o n c e p t s ) 、命题( p r o p o s i t i o n s ) 、交叉连接( c l o g s 1 i n k s ) 和层级结构 ( h i e r a r c h i c a lf t a m e w o r k s ) 是概念团的四个图表特征。概念是感知到的事物的规则 属性，通常用专有名词或符号进行标记；命题是对事物现象、结构和规则的陈述， 在概念图中，命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系；交叉连接表 示不同知识领域概念之间的相互关系；层级结构是概念的展现方式，一般情况下， 是一般、最概括的概念置于概念图的最上层，从属的概念安排在下面。某一领城的 知识还可以考虑通过超级链接提供相关的文献资料和背景知识。因此，概念图是表 示概念和概念之间相互关系的空间网络结构图。如图2 所示就是概念图的一个实例， 并清楚地阐述了概念图的上述四个特征。嘲 硕士学位论之 m a s t e r st h e s i s 壤p 6 6 户、 、碍 ，酒 图2 概念图示例 从图中还可以看出，概念图的图表结构包括节点( 又称结点) 、连线和连接词 三个部分。节点就是置于圆圈或方框中的概念。连线表示两个概念之问的意义联系， 连接可以没有方向，也可以单向或双向。位于上层的概念通常可以引出好几个知识 分支，不同知识领域或分支概念的连线就是交叉连接( 又称横向联系) ，交叉连接 常常形成方向性意义，也是产生创造性思维的关键之处。连接词是置于连线上的两 个概念之间形成命题的联系词。如“是”、“包括”、“表示”等。嘲 3 2 联结主义学习理论 美国现代心理学的一个学派。美国心理学家e l 桑代克在对动物进行实验研究 的过程中提出来的一种学习心理学理论。“联结”原指实验动物对笼内情境感觉和 反应动作的冲动之间形成联系或联想，桑代克称它为联结，以便与观念联想区别开。 1 9 1 1 年他在动物智慧中提出：动物由多次“尝试错误与偶然成功”形成联结( 练 习律) ；一个成功动作得到满意效果印入机体加强联结( 效果律) 。桑代克应用联结 主义于学习理论和教育心理，影响极大，也引起许多批评和争论，促使他提出“相 属原则”( 意义联系) 修订练习律，用奖赏补充效果律。现代认知心理学中的联结 主义是指人类信息加工的神经网络机制，又称平行分布加工，以别于串行加工理论。 i 旬 3 2 1 桑代克的学习律 桑代克认为，学习遵循三条重要的学习原则。 曼 硕士学位论丈 m a s t e r st h e s i s ( 1 ) 准备律：指学习者在学习开始时的预备定势。学习者有准备而又给以活 动就感到满意，有准备而不活动则感到烦恼，学习者无准备而强制以活动也感到烦 恼。 ( 2 ) 练习律( l a wo f e x e r c i s e ) ：指一个学会了的反应的重复将增加刺激反应之 间的联结。也就是s - r 联结受到练习和使用的越多，就变得越来越强，反之，变得 越弱。在他后来的著作中，他修改了这一规律，因为，他发现没有奖励的练习是无 效的，联结只有通过有奖励的练习才能增强。 ( 3 ) 效果律：桑代克的效果律表明，如果一个动作跟随着情境中一个满意的变 化，在类似的情境中这个动作重复的可能性将增加，但是，如果跟随的是一个不满 意的变化，这个行为重复的可能性将减少。可见一个人当前行为的后果对决定他未 来的行为起着关键的作用。“在刺激与反应之间形成可改变的联结，给以满意的后 果联结就增强，给以不满意的后果，联结就减弱。”奖励是影响学习的主要因素。 奖励就是感到愉快的或可能进行强化的物品、刺激或后果，在桑代克后来的著作中， 他取消效果律中消极的或令人烦恼的部分。因为他发现惩罚并不一定削弱联结，其 效果并非与奖励相对。m 3 2 2 对概念图的理论支持 桑代克的联结主义在极大程度上支持了概念图理论的某些观点。首先，学生在 确定使用概念图作为学习方法的时候往往已经选定了一个主题或者学习范围，确定 了学习的中心点，这就满足了准备律的原则，确定了学生会对随之而来的有准备的 学习有满足感，并且学习目的明确。其次，学生在围绕中心概念制作概念图的时候， 实际可以看作一个s - r 在概念上的连接，不断的思考两个概念间的关系促使学习者 一次次加强了学习印象，练习和使用的越多，s r 之间的联结就变得越强，学习者 在绘制概念图的过程之中满足了练习率的原则。最后，由于概念图之间存在着交叉 连接和层级结构，使得学习者不断的加强了对联结之间的印象，每一个关系的迸一 步明晰都会给学习者带来学习上成就感，这样奖励产生。效果律积极的作用得到了 体现。脚 3 3 有意义学习理论 3 3 1 奥苏贝尔的有意义学习理论 奥苏贝尔根据学习材料与学习者认知结构中以有知识的关系，将学习分为机械 1 3 硕士擘位论丈 m a s t e r st h e s i s 学习和有意义学习。奥苏贝尔认为有意义学习指符号所代表的新知识与学习者认知 结构中已有的适当概念建立非人为的、实质性联系的过程。非人为的，是指新知识 与认知结构中有关概念的联系不是任意的，而是建立在合乎逻辑的基础上。非实质 性联系，是指非字面上的联系，即新知识与认知结构中的有关观念用的表达词语可 能不同，如“等边三角形”与“三条边相当的三角形”，但二者是等值的。 意义学习的两个先决条件是：学生表现出在新学的内容与自己已有的知识之间 建立联系；新学内容能够与学生的认知建构建立实质性的，非任意性的、非字面上 的联系。所谓认知结构是指“学生现有知识的数量、清晰度和组织方式，它是由学 生眼下能回想出的事实、概念、命题、理论等组成。学生的认知结构中哪些概念能 与新学内容建立联系；这些概念与新概念之间的区别程度如何；这些概念是否稳定、 清晰。” 奥苏贝尔认为，新学的命题与学生已有命题之间的关系有以下三种类型。 ( 1 ) 下位关系( 又译类属关系) 即新学习的内容类属于学生认知结构中已有的、包摄性较广的观念。 下位关系有两种形式，一种是派生类属，即新的学习内容仅仅是学生已有的、 包摄面较广的命题的个例证，或是能从已有命题中直接派生出来的。例如，儿童 己知道“猫会爬树”，那么“邻居家的猫正在爬门前那棵树”这一新命题，就可以 类属于已有的命题。 另一种下位关系是相关类属。当新内容扩展、修饰或限定学生已有的命题，并 使其精确化时，表现出来的就是相关类属，例如，儿童已知“平行四边形”这一概 念的意义。那么，我们可以通过“菱形是四条边一样长的平行四边形”这一命题来 界定菱形。在这种情况下，通过对“平行四边形”予以限定，产生了“菱形”这一 概念。 ( 2 ) 上位关系( 又译总括关系) 当学生学习一种包摄性较广，可以把一系列已有观念类属于其下的新命题时， 新学习的内容便与学生认知结构中已有观念产生了一种上位关系。例如，儿童往往 是在熟悉了“胡萝卜”、“豌豆”和“菠菜”这类下位概念之后，再学习“蔬菜” 这一上位概念的。 ( 3 ) 组合关系 当学生有意义地学习与认知结构中已有观念既不产生下位关系，又不产生上位 关系的新命题时，就产生了组合意义。许多新命题和新概念的学习，都具有这类意 义。 1 4 硕士擘位论文 m a s t e r st 1 4 e s i s 奥苏贝尔认为，学生在各门自然学科、数学、社会学科和人文学科中学习的许 多新概念，都可以作为组合学习的例子，例如，质量与能量，热与体积，遗传与变 异，需求与价格之间的关系。这类关系的学习，虽然既不类属于学生已掌握的有关 观念，也不能总括原有的观念，但它们之间仍然具有某些共同的关键特征。根据这 些共同特征，新学习的内容与已有知识的关系是并列组合在一起的，从而产生了一 种新的关系组合关系。 从迁移的观点看，原有认知结构影响新的学习、保持和知识运用的关键因素有 四：原有认知结构中是否有适当的起固定同化作用的观念可供利用；新的潜在的有 意义的课题( 即：课题本身具有逻辑意义；学生认知结构中已具备适当的学习该课 题的知识基础) 与同化它的原有观念系统的可辨别程度；原有起固定同化作用的观 念的稳定性和清晰性；原有认知结构中知识经验的概括水平。 3 3 2 有意义学习对概念图的理论支持 概念图( c o n c e p tm a p ) 是康乃尔大学的诺瓦克( j d n o v a k ) 博士根据奥苏 贝尔( d a v i dea u s u b e l ) 的有意义学习理论提出的一种教学技术。奥苏贝尔认为： 影响学习的最重要的因素是学生已知的内容，弄清了这一点后，才能进行相应的教 学。这也是奥苏贝尔整个学习理论体系的核心。在他看来，学生的学习，如果要有 价值的话，则应该尽可能地有意义。奥苏贝尔认为，影响课堂教学中意义接受学习 的最重要的因素是学生的认知结构。而认知结构是学生现有知识的数量、清晰度和 组织方式，是由学生眼下能回想起的事实、概念、命题、理论等构成的。因此，要 促进新知识的学习，首先要增强学生认知结构中与新知识有关的观念。从安排教学 内容这个角度来讲，要注意两个方面：要尽可能先传授学科中具有最大的包摄性、 概括性和最有说服力的概念和原理，以便能对学习内容加以组织和综合；要注意渐 进性。嘲 这样一来，就需要一种工具，能够表示知识体系中概念以及概念之问固有的联 系，还有学习者认知结构中已有的概念以及相互的关系，只有这样，才能以最快的 速度发现学习者内在的认知结构和知识本身的结构体系之间的差别，决定是通过同 化或是顺应达成一致，从而完成学习的过程。概念图正是符合奥苏贝尔这一理论的 最佳工具。 学生在绘制概念图的时候，会在不经意当中复习和巩固了各个概念之间的联 系，并进一步强化它们之间的关系，运用概念图进行学习，最大程度上实现了奥苏 贝尔德有意义学习的理论。嘲 3 4 建构主义学习理论 3 4 1 建构主义的基本理论 建构主义是关于学习者如何学习的理论。建构主义( c o n s t r a c t i v i s m ) 也译作结 构主义，其理论基础最早提出者可追溯至瑞士的皮亚杰( jp i a g e t ) 。皮亚杰理论略 持从内因和外因相互作用的观点来研究儿童的认知发展。他认为，儿童是在与周围 环境相互作用的过程中，逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身认知结构得 到发展。儿童与环境的相互作用涉及两个基本过程：“同化”与“顺应”。同化是 指把外部环境中的有关信息吸收进来并结合到儿童已有的认知结构( 也称“图 式”) 中，即个体把外界刺激所提供的信息整合到自己原有认知结构内的过程；顺 应是指外部环境发生变化，而原来认知结构无法同化新环境提供的信息时所引起的 儿童认知结构发生重组与改造的过程，即个体的认知结构因外部刺激的影响而发生 改变的过程。可见，同化是认知结构数量的扩充( 图式扩充) ，而顺应则是认知结 构性质的改变( 图式改变) 。 在对知识的看法问题上，建构主义者( 特别是激进的部分) 一般强调，知识并 不是对现实的准确表征，它只是一种解释、一种假设。科学的知识包含真理性，但 不是绝对的、惟一的答案。随着人类的迸步，新的假设将不断产生。知识并不能精 确地概括世界的法则，而是需要学习主体针对具体情境进行再创造。另外，建构主 义认为，知识不可能以实体的形式存在于具体个体之外，尽管我们通过语言符号赋 予了知识一定的外在形式，甚至这些命题还得到了较普遍的认可，但这并不意味着 学习者会对这些命题有同样的理解，因为这些理解只能由个体学习者基于自己的经 验背景而建构起来，这取决于特定情境下的学习历程。建构主义认为，学习活动不 是由教师向学生