（管理科学与工程专业论文）网上超媒体mis课程的设计与教学策略研究.pdf

摘要 坼展基于互联网的远距离教学是教育技术的一个新方向。如何通过 教学课件的策划与设计为运用教学理论、贯彻教学策略、实施现代教学 模式提供支持，同时培养学生2 l 世纪的信息素质是本论文研究的重点：丫 ， 本文首先介绍了计算机教育应用的理论基础的演变，以及在最新发 展的建构主义教学理论影响下，现代c a i 课件的主要发展方向和特点； 并通过一个c a i 应用模式的分类框架，着重探讨了网卜m i s 教学与一般 基础课程教学的不同。 论文进而讨论了网上超媒体教学课件的设计方法与步骤，包括学习 环境设训，教学策略( 包括个别化学习和合作学习策略) 的选择，以及 具体内容的规划与设计；并t t 对超媒体教学课件设计中而临的主要问题， 提出相应的实践解决方案。 、r 、甥外，从技术实现的角度，本论文分别讨论了两个不同层次一资源 共享层次和网络互动层次一的w e b 多媒体c a i 课件，讨论涉及它们的主 要实现方式、技术选择、优势劣势、和发展动向等。厂 最后，论文介绍了g d s s 蚓上教学软件一二十一世纪课程体系建设 项目的一部分的开发设计实践，包括整个课程的策划、设计与实现， 旨在通过该案例作为对本论文理论研究的实践总结。 关键词 ，1 、i j ? l i lj 螺i l 一， 网络超媒体课件、 建构主义学习理论x 个别化学习策略 合作学习模式 计算机支持的协同学习 奉论文工作得到国家教育部2 1 世纪课程体系建设项目资助 a b s t r a c t w e b b a s e dr e m o t et e a c h i n gi s an e wa r e ao fe d u c a t i o nt e c h n o l o g y r e s e a r c hh o wt op l a na n dd e s i g nc a ic o u r s e w a r et oa p p l ym o d e r ne d u c a t i o n t h e o r i e s ，c a r r yo u tc e r t a i nt e a c h i n gs t r a t e g ya n di m p l e m e n tm o d e r nt e a c h i n g p a t t e r n si st h e m a i nf o c u so f t h i sp a p e r t h i s p a p e r f i r s ti n t r o d u c e st h ee v o l u t i o no ft h e o r y f o u n d a t i o no f c o m p u t e ra i d e di n s t r u c t i o n ，a n d t h en e wd e v e l o p m e n t sa n df e a t u r e so f m o d e r nc a lc o u r s e w a r eu n d e rt h ed i r e c to fm o s tr e c e n tc o n s t r u c t i v el e a r n i n g t h e o r yt h e nt h r o u g ha c l a s s i f i c a t i o nf r a m e w o r ko fc a ia p p l i c a t i o n s ，t h ep a p e r d i s c u s s e st h ed i f i e f e n c e sb e t w e e nw e b b a s e dm i s t e a c h i n g f i o mo t h e r e l e m e n t a r yc o u r s e s t e a c h i n g t h e n ，t h i sp a p e re x p a t i a t e st h ep r o c e s sa n dm e t h o d su s e di nd e s i g n i n g w e b b a s e d h y p e r m e d i ac o u r s e w a r e ，i n c l u d i n g t h e d e s i g n o f l e a r n i n g e n v i r o n m e n t ，c h o i c eo ft e a c h i n gs t r a t e g y , a n dc o n t e n t sp l a n n i n g f u r t h e rm o r e ， a i m i n g a tt h e p o t e n t i a lp r o b l e m s i n h y p e r m e d i ad e s i g nm o d e l ，t h ep a p e r p r o p o s e sc o r r e s p o n d i n gp r a c t i c a ls o l u t i o n s f r o mt h et e c h n i c a lp e r s p e c t i v e ，t h i sp a p e rd i s c u s s e dt h ei m p l e m e n t a t i o n a p p r o a c h e s ，t e c h n i c a la l t e r n a t i v e sa n dd e v e l o p i n gt r e n d so ft w od i f f e r e n tt y p e o fw e b b a s e dm u l t i m e d i ac o u r s e w a r e f i n a l l y , t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to fag d s s c o u r s e w a r et h a tu t i l i z e dt h em e t h o d o l o g yd i s c u s s e di nt h i sp a p e l k e y w o r d s w e b - b a s e dh y p e r r n e d i ac o u r s e w a r e c o n s t r u c t i v el e a r n i n g i n d i v i d u a ll e a r n i n gs t r a t e g y c o l l a b o r a t i v el e a r n i n gm o d e l c o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v el e a r n i n g 堕童 前言 问题的提出 计算机技术和网络的发展为计算机教育应用创造了良好的机遇与条 件，同时也带来了挑战。当前，我国c b e ( c o m p u t e r b a s e de d u c a t i o n ) 的发展速度非常快，主要表现在学校教学用计算机数量的增加与c a i ( c o m p u t e ra i d e di n s t r u c t i o n ) 课件数量的增加两个方面。同计算机技术 在其它领域( 如商业、工业、广告印刷业等) 取得的应用成果相比，目 前还很难对c b e 的效益做出具体评价。原因主要在于制约c b e 硬件与 软件的两个因素一扣，软件( 在c b e 中称为课件) 制作的数量、水平还远 远不能满足教学要求。本论文作为二十- i h ：纪课程体系建设项目的一部 分，正是基于这现状，提出了进行网上教学研究的论题。 研究目的及思路 丌展基于互联网的远距离教学是教育技术的一个新方向。如何通过 教学课件的策划与设计为运用教学理论、贯彻教学策略、实施现代教学 模式提供支持，同时培养学生2 1 世纪的信息素质是本论文研究的重点。 目前网络的硬件和软件技术日新月异，新的东西不断涌现，各种规 范和标准正在形成，这必将为网上教学软件的开发实现提供快速、成熟、 通用的途径。此外，当制作超媒体课程的技术能力要求降低后，超媒体 课程的设计策略对制作超媒体课程的重要性也更加凸显出来。因此本论 文从教学设计和技术实现两个方面入手，探讨了网上超媒体课程，特别 是m i s 课程的规划与设计。最后介绍了以本文理论研究为指导的g d s s 网上教学软件的设计开发实践。 第一章信息技术在教育的应用 一一 第一章、信息技术在教育中的应用 1 1网络和信息技术对教育领域的冲击 进入九十年代以后，高科技以前所未有的加速度迅猛发展。“多媒 体，和“信息高速公路”成为工业化时代向信息时代转变的两大技术杠 杆，以惊人的速度改变着人们的工作方式、学习方式、思维方式、交往 方式、乃至生活方式。各幽纷纷提出各项信息基础建设政策和其连带的 信息科技教育计划，希望籍此提高国力与竞争力。以计算机网络及多媒 体技术作为新型教育手段、教学方法而引入到教育领域，正成为各国政 府及全社会所重视的新的教育技术增长点。日新月异的信息科技对教育 所带来的冲击，可以从其对网络学习环境，网络环境下学生学习形态的 l 女变，教师、课程教材、学校行政、非正规教育，和道德、伦理、价值 观教育等方而的影响窥其一斑。 网络下的学习环境 目前世界各国都在大力推动信息基础建设，传统的封闭式教育环 境，将转变为山知识网络连接而成的多元化开放式教育环境。网络下的 学习环境，不但可以提供内容丰富、数量庞大、网网相连的资料库，让 使用者经由不同的渠道快速查询相关资料，还可以提供强有力的二| ：只协 助使用者处理资料和学会新的沟通与表达方式。此外，通过网上的各种 教学软件，可以提供模拟学习伙伴或教练，诊断学习困难并适时提供帮 助，以及在线讨论和互动等功能。在这样富有弹性、多样化的教学环境 之下，不但可以使学习活动的设计能体现最新发展的社会构建主义、多 元知识、情境学习和个别化学习等教学原理，更使得因材施教的教育理 念得以实现。 网络下学生学习型态的改变 应用网络科技的教学与传统上老师教、学生学的单向知识传授有很 大的不同。从学生学习形态的改变来看，以往学生学习是以知识的接受 和吸收为主，今后则转变为注重如何搜寻、取得、判断、分析、综合， 乃至加入自己的看法而形成新的知识，并强调问题导向、专题导向的学 习活动、科学过程技能的培养、高层思考能力的发展，同时学生也要学 会和其他人进行合作学习，学习不再仅是个体的行为，而是一个社会化 的过程。 教师 适应学习环境及学生学习形态的改变、教师的角色、教学方式等也 将随之改变。由于学生学习渠道和资源的增多，传统上教师掌控学生学 习内容、进度、学习成果评量等的局面，势必有所改变，而教师原先拥 有的权威受到挑战，面临由主导、指挥学生学习的角色转变为指引、咨 询的角色，教师在心态上的调整和教学能力的充实将成为在职进修的重 2 点。面对信息和知识的快速成长和教学上的新的需求，教师也必须通过 电脑网络和其他方式不断的自我学习，运用网络教学资源提供学生不同 方式的学习经验和技能。 课程教材 相对于传统教室【 】常见的单一课程和固定教材，在网络下学生可以 接触到多元化的学习材料。分科教学、以叙述性知识为主的教科书将被 以主题的方式自由组合的课程所取代。网络上的教育将是通过更富弹性 的课程教材和学制来进行，而传统上对于评量的观念和方法也将由更符 合教育原理的多元评量所取代。 学校行政 传统教育如何而对信息化社会带来的挑战，如何教导学生面对信息 技术的进步所带来的变化，重新组织学生的学习环境及改变课程重点等 是网络f 的教育势必为学校行政带来新的问题和挑战。引入使用信息技 术工具，以查找、运用和共享信息，是学校教育过程的重要元素。学校 对于网络科技列教育的冲击的认识和所持的态度，将影响其支持利用电 脑网络进行教学改进的程度。就学校而言，硬件设备、运作及维修，校 内外网络、软件维护、家长的态度：期望支持阻碍，以及如何结合家长 社区厂商建立有利的支援体系等，都是有待详加考虑、仔细规划的问题。 非正规教育 在信息科技时代，由于知识的高速更新，教育越来越具有终生教育 的特征。现有的教育模式远远不能满足实际需要，这就使得在传统学校 教育之外，出现了许多非正规教育的渠道和机会。而网络和多媒体技术 的发展，实现了远距离教学和自选学习的网上学习模式，如虚拟大学等， 因而可以提供全民终生学习的机会。这种网络上的学习将无特定时间的 限制，可以配合学习者的时问和进度，可以提供补习教育、在职进修等、 并随时有名师的在线指导。当然，网络上信息传输速度及质量的改善、 知识产权、学习材料的充实和学习社群的建立等仍是亟待研究改进的地 方。 道德、伦理、价值观教育 网络引进后，学习环境变得很开放。在网络上的学习行为会由传统 的教师或父母主控而改由学生自己主控，进而影响在伦理关系上，学生 会挑战父母及教师的权威。并且学生自主性日益增强，查询资料的方便 性也大幅度提高，如果不强调“过滤”和“引导”，势必会使学生习陷入 “信息爆炸”的漩涡。而网络上的信息良莠不齐，可能使学生吸收不良 影响。 n t e r n e t 同时又是不同制度背景、不同文化之间相互攻击的一条渠 道，这对尚不具备明辨是非能力的学生造成的侵害更大。因此，也不应 忽视“所谓信息化”的负面影响。 笙二童堕璺垫查i 咝堕堕壁旦 1 2信息技术在教育领域主要的应用形式 1 2 1 计算机辅助教学，c a i ( c o m p u t e r a i d e di n s t r u c t i o n ) 计算机辅助教学( c a i ，c o m p u t e ra i d e di n s t r u c t i o n ) 源于六十年代 初欧美等囡，是八十年代至九十年代迅速发展起来的一种重要的新型教 学手段。c a i 课件是在现代的教育技术理论指导下，根据教学目标、学 科特点和教学内容以及对象设计的，用于实施教学策略机制的计算机软 件。从五十年代末美国i b m 公司研制出第一台计算机辅助教学系统以 来，美国、日本及西方国家c a i 技术的发展经历了靠兴趣支持的探索阶 段到写作工具支持的课件制作，直到现在已进入了正在兴起的计算机网 络和多媒体支持的应用阶段。 目前的网络多媒体c a i 课件可以分为两个层次：一是“资源共享层 次”，二是“网络互动层次”的网络多媒体课件。资源共享层次的网络多 媒体c a i 课件，主要是利用网络来达到资源的共享，目前较流行的形式 是在i n t e r n e t 或i n t r a n e t 上利用w w w 服务器，将教学内容以w e b 页面 的形式发枷，学习者在客户机上用浏览器进行学习。网络互动层次的多 媒体c a i 课件则是为实现某种教学策略，运用网络的信息通讯能力来协 调客户端与服务器端之间、客户端与客户端之间的互动( 请求响应、竞 争、分工合作、学习代理和专家策略等) 。和互联网上提供的通用服务不 一样，它多是面向具体教学问题的定制应用。主要形式有c s c l ( c o m p u t e r s u p p o r t e dc o o p e r a t i v el e a r n i n g ) 。 1 2 2 远程教学 早期的远程教学称为“广播式远距教学”，是利用广播、电视等传 播系统，从教学端到学习端进行的单向运作；而近年来，高速网络建设 与视讯技术的开发，可以提供影音讯号的即时、多点、双向互动功能， 从而增加了从学习端到教学端的运作，称之为“互动式远距教学”。新一 代的“互动式远距教学系统”主要有两种方式：“即时群播教学系统”和 “虚拟教室教学系统”。“即时群播教学系统”利用网络群播功能，真正 实现了分布式教学模式。分处不同地点的师生可以即时双向互助教学， 比如结合共享校际间师资及教学资源进行- - t j i i 多校授课。“虚拟教室教学 系统”则是结合远程教学与多媒体虚拟现实技术，以达到虚拟课堂的效 果。一个虚拟现实的环境能够让不同场所的使用者，在一个模拟的环境 中互动，如同他们在相同的起居空间一般。在这个环境中通过识别所有 人与物体的存在与行动，并追踪那些影像，然后产生一个共有的虚拟现 实，人们在此进行即时的双向沟通或协调工作。如果结合实时的视频和 声音传输，那么上课的学生可以向教师提问或与其他学生进行讨论，学 生和教师的交流就如同在同一问教室中一样自如。 1 2 3 教学管理度持系统，以及虚拟学校 网络具有无远弗界的特性以及丰富的资源，这些特质引发人们利用 其上的工具以支持远程教学管理。早期的做法是通过e m a i l 、b b s 、f t p 等文字模式环境进行，而在w w w 上发展则是一种新兴的方式。目前许 第一章信息技术在教育的应用 多学校在网站上为教师提供管理教学事务的相关功能，如：编辑作业题 目、管理学生基本资料、成绩等；为学生提供辅助学习的相关功能，如： 教材浏览、测验、提交作业、查询成绩和答疑。 如果进一步拆除学校的围，即形成了虚拟学校的概念。虚拟大学进 一步促进了从网上教授向网上学习的转化。由于打破了地域、时域限制， 拓展了教育对象，每个人都能够设计自己的学习和成功的目标，使终生 学习成为一种生活的常态。在技术上虚拟大学侧重于如何通过w w w 传 送与平台无关的多媒体课件和其他学习材料，提供视频、音频联机服务， 创造交流环境，以及基于w w w 的在线测试和评价模式。此外，由于网 上虚拟大学是没有地域限制的大学，教学管理将是这一教育模式的难点。 1 2 4 教育网 近几十年，世界上几乎所有的发达国家都已相继建立了国家级的教 育和科研计算机网络，并相互联成覆盖全球的国际性学术计算机网络。 能够连接与提供各种教育资源和服务，如学术讨论组、电子杂志和通讯、 专用教育数据库、网络大学、远程教育中心、各大校园网等。这种全球 性计算机信息网络的产生加快了知识的传递速度，为教师、学生和科研 人员提供了一个全新的网络计算环境，从根本上改变并促进了他们之间 的信息交流、资源共享、科学计算和科研合作，成为各国教育和科研工 作者最重要的基础设施。 塑三童_ 型型堕燮掣型堕 第二章、现代网络多媒体课件的特点 2 1计算机教育应用的理论基础的演变 自从1 9 5 9 年美国i b m 公司研制成功第一个c a i 系统以来，计算机 教育应用的理论基础经过了三次大的演变： 第一次是以行为主义学习理论作为理论基础。由心理学家华生( j o h n bw a t s o n ) 吸取了桑代克巴甫洛夫的刺激一反映心理学，奠定了行为主 义心理学的基础，然后经山斯金纳( b f s k i n n e r ) 的操作学习理论，通 过他对程序教学机的研究与实践发展而来。其主要特征是基于框架的， 小步骤的分支式程序设计，表现在学习程序的刺激一反映一强化一进展 这3 个步骤的教学周期上。由于只重视学习者的外部反应，“刺激一反 应”型的c a l 课件对某些技能学习是有效的，但对大部分知识学习则由 于忽视了学习者的内部因素，效率非常低。 第二次是以知识主义学习理论作为理论基础，由布鲁纳( j e r o m es b r u n e r ) 的知识结构学习理沦发展而来。在c a i 课件设计中，人们开始 注意学习的心理过程，开始研究强调学习者的心理特征与认知规律，认 为学习是经过学习者原有认知结构对新知识的同化与顺应完成的，学习 者被看成是一个信息的积极加工者与有效利用者。因此在认知学习理论 指导下c a i 取得了显著成效。将认知学习理论应用于c a i 的著名学者是 杰德逊。他研制的高中几何智能辅助教学系统成为这一时期运用认知学 习理论指导c a i 的杰出代表。 第三次是以建构主义作为理论慕础。在皮亚杰( j e a np i a g e t ) 研究 儿童知识发展的基础上产生的建构主义，不仅形成了全新的学习理论， 也f 在形成全新的教学理论。当代构建主义认为，世界是客观存在的， 但是对于世界的理解和赋予意义却是每个人自己决定的。他们更加关注 如何以原有的经验、心理结构和信息为基础来建构知识，更加强调学习 的主动性、社会性和情景性。因此建构主义学习理论强调以学生为中心， 他不仅要求学生由外部刺激的被动者和知识的灌输对象转变为信息加工 的主体、知识意义的主动构建者；而且要求教师由知识的传授、灌输者 转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。这就意味着教师应当在教 学过程中采用全新的教学模式和教学设计思想，因而必然要对传统的教 学理论及观念提出挑战，在形成新一代学习理论一构建主义学习理论的 同时，逐步形成与建构主义学习理论、学习环境相适应的新一代教学模 式、教学方法、和教学设计思想。 2 2 基于现代教学理论的c a i 课件的特点 2 2 1 以超媒体结构组织知识体系 超媒体系统具有符合认知心理学与人类学习原理，满足个别化差异 需求的特点，而被公认为电脑辅助教学领域的重要发展。 传统的教学媒体，其信息组织结构都是线性和有顺序的。然而，人 类的记忆与认知是网络结构的，在学习是必然会选择不同的路径回忆、 第二章现代网络多媒体课件的特点 思考，以至联想检索，表现为非线性化的形式。线性教学顺序限制了人 们自由联想能力的发挥。为此，人们一直在探索以超媒体信息结构来描 述这种非线性网络结构的教学信息。超媒体是基于超文本支持的多媒体。 超媒体系统是一种多媒体信息的综合管理系统，是将数据库系统的结构 特征、再现知识的心理方法和支持人机交互作用过程的技术方法综合起 来组成的。通过教学软件中各种媒体的协同作用，学习者可以以对自己 最具有意义的方法来与新知识进行交互。以便利的方法来呈现教材内容 以及构造知识的信息组织结构。而多媒体的表现可以使超文本的交互界 面更为丰富。 由多媒体和超文本结合发展而成的超媒体系统目前已成为一种理想 的知识组织结构和管理方式。超媒体课件的知识点是根据它们的内在顺 序与逻辑关系，以非线性的超链按形式组织在一起。知识体系的这种组 织结构可以适应不同认知结构的学生。学生可以根据自身特点选择与之 相适应的知识体系主动地、交互地学习，将新知识整合到自己原有的信 息库中，成为信息处理的决策者。 虽然超媒体系统具有种种可以增进学习的优点，如：l 与人类相似 的认知结构；2 多种媒体的资讯表达方式；3 包含了由具体到抽象的学习 活动：4 满足个别差异的需求；5 协助学习者增进学习的技巧( m e t a c o g n i t i v e ) 能力；6 促成合作学习等。但是应用在实际教学环境时也往往 会面i 临到：过分的学习者控制、认知负荷变重、迷失方向、学习模式差 异、不当地结束课程等困难和问题。这些缺点况明了，假若课程设计者 没有对学习者、课程内容仔细推敲，也没有对课程发展作缜密的规划， 制作出来的超媒体课件，仍然无法充分达到预期的学习目标，充其量不 过是以先进科技来包装现有的材料罢了。因此，当制作超媒体课程的技 术能力要求降低后，更加凸显出超媒体课程的设计策略对制作超媒体课 程的重要性。 2 2 2 提供多种系统工具，以满足学生对新知识意义建构的需要 现代c a i 的发展不止单纯地把计算机作为一种教学媒体，而是作为 可以为学生提供帮助、指导、协商、讨论的学习伙伴，正是在这一意义 上，计算机被建构主义者称为认知工具( c o g n i t i v et o o l s ) 。从信息论的 角度看，学习就是获取信息。在这一过程中，学习策略起到了非常重要 的作用。所谓学习策略，是指学习者为了提高自己的学习效率和效果， 有目的有意识地制定的有关学习过程的复杂方案。学习策略的目的就是 帮助学习者控制学习的信息加工系统，以便更好地存储和提取信息。信 息加工的方法和技术一般包括：在工作记忆中为了保持信息而对信息进 行重复的复述策略；通过把所学的新信息和已有的知识联系起来，以此 来增加新信息意义的精细加工策略；将学习材料分成一些小的单元，并 把这些小的单元置于适当的类别之中，从而使每项信息和其他信息联系 在一起的组织策略等等。当学生进行个别化学习时，会使用不同的学习 策略，而学习策略的实现通常是在一定技术手段的支持下进行的。现代 c a i 课件注重为学生提供多种系统工具，如笔记本，用于记录学生学习 过程中的心得、体会、练习结果、评议等；书签，用于标记学习过程； 导航图，供学生确认目前所在位置，并决定将要到何处：查询工具，可 第二章现代网络多媒体课件的特点 以方便学生检索特定教学信息：学习工具箱，包括字典、计算器、单位 换算表等。系统工具的设计是与一定的学 - j 策略联系在一起的，它为学 生使用复述策略、精细加工策略、组织策略、计划策略、调节策略、学 习环境管理策略等提供了条件。 此外网络条件下，学生应该具有从学习伙伴或网络资源中获得帮助 的能力。为了培养学生具有这种能力，网络化认知型c a i 提供了不同的 实现策略，如设置电子白板、电子公告牌、信息浏览器等。通过电子白 板或电子公告牌，学生可以将自己的观点发表出去，并同时获得学习伙 伴的信息。借助浏览器，学生可以从网络中获取支持个人观点的信息资 源等。总之，学生在建构新知识的意义时，会遇到各种困难，利用系统 工具可以帮助他们得到圆满的解决。问题的解决过程也就是应用一定学 习策略的过程。 2 2 3 个别化学习与合作学习模式结合 个别化学习曾经是人们讨论的热点，在某种程度上它确实代表了学 习的基本特征，而且表现出优良的效果。传统的c a i 所实现的教学活动 正是基于这种认识，而其教学功能和优势，也是在实现个别化学习方面 取得了很大的成功，才逐渐受到人们的认可和推祟。由于每一个学习者 个体的不同特点( 不同的心理条件、不同的经验、不同的目标期望) ，只 有允许学习者选定与自己的学习特点相一致的学习内容、学习方法、学 习过程，才可能使学习达到最优化，这就是学习的个别化特征。c a i 由 于在教学过程中具有人机交流的双向性，学习过程与学习结果的记忆性、 教学内容选取和教学策赂管理的随机性等诸多优点，使得它在学习的个 别化研究中起到了极大的推动作用，同时也使个别化学习得以实现和取 得成功。 而随着建构主义、合作学习理论成为c a i 领域的一种理论倾向，学 习被认为是一个社会化的过程。并认为，学生在交互性的合作学习中， 认知能力可通过教师( 或专家等认知能力强者) 的指导和同伴间互助来 提高。建构主义者重视合作学习，并将它作为意义建构的重要途径之一。 在合作学习中，学生不仅能及时改进其学习行为，同时通过互相指导、 评价和批评，可以发展更有效的学习策略。对于某些学习场合，特别是 高层次的学习场合( 例如问题求解) ，采用合作学习更加有效，它能够从 群组人员的共同努力中获取学生本人的学习成功。而互连网络的应用为 合作学习创造了条件。基于网络的协同学习是指利用计算机网络，让在 不同时空的学习者，通过对话交流方式完成特定学习任务的一种计算机 辅助教学活动。在这种系统中，学习者可以利用计算机网络提供的资源， 如各类图象库、动画库、影视资料库、声音库等为学习者建立情景，学 习者通过系统与若干其它学习者建立起一个合作空间，不同的学习者对 解决某一问题而发表自己的意见，通过讨论、辩论、合作竞争等方式， 以求得对问题的解决。目前基于网络的协同学习环境所支持的合作学习 模式主要有协同学习模式、伴随学习模式和教学相长模式等。运用建构 主义学习理论指导进行网络课件的教学设计，它视整个教学的过程是一 个系统，并不是以任意一个程序设计语言或著作工具能完成的，而是将 互联网视为一种新的认知工具，教与学的过程在这种工具中进行，这样 第二章现代网络多媒体课件的特点 有机地将学科教学与现代信息素质教育融为一体，既学习了学科知识， 又培养了学生在信息社会上的信息意识与处理能力。 综上所述，个别化学习与合作学习具有不同的优势、在人类的学习 中各自具有不同的价值。在c a i 中实现个别化学习，既是因材施教的要 求，也是符合人的学习特征的一种具体方式，并且在研究过程中取得了 很大的成功，这也是人们推祟c a i 的原因之一。而在c a i 中实现合作学 习，既有计算机网络技术的发展带来的良好环境，也是实现人的更加有 效的学习( 促进认知结构的形成与建立) 的要求。因此，充分研究个别 化学习与合作学习的特征、优势与条件，在c a i 中实现个别化学习与合 作学习的有机结合，使c a i 具有更加良好的学习环境，则是今后c a i 发 展的重要内容。在这方面重要的研究课题包括： 重视实现个别化学习策略的研究。特别是在引入人工智能原理实 现学习策略的开发方面将是改善c a r 效果的重要因素之一。 重视实现合作学习环境的研究，尤其是对合作学习的协商管理的 研究，包括：协商机制的研究，通讯机制的研究，系统接口的研究，对 话管理软件的研究等。此外，它还涉及到社会学、心理学、人类学等学 科的相关研究。 两种学习方式的适宜性研究。根据两利t 学习方式的不同特征以及 对学习结果的影响，现在大多数观点认为：个别化学习比较适合于基本 知识的学习，适合于通过学习与训练提高某项技能的学习：而合作学习， 比较适合于人的应用能力、创造能力的培养。 实现个别化学习与合作学习的良好结合。在c a i 中实现个别化 学习与合作学习的良好结合，关键是学习过程和学习信息的管理的研究， 哪些部分依靠个别化学习完成，哪些部分依靠合作学习完成以及个别化 学习的信息管理如何与合作学习的协商机制进行联结，则是保证这种结 合成功的核一l l , 。 2 2 4 充分运用人工智能技术或思想 基于w 的智能多媒体远程学习系统将是信息网络上c a i 研究的 新方向。人工智能技术与c a i 的结合，形成了智能化c a i ( i c a i ) 。i c a i 通常由专家知识库、教学策略库、推理机制、学生模型等组成。学生在 学习过程中通过人机交互形成特定的学生模型，推理机不断将学生模型 与专家知识库中的知识相比较，可以发现学生( 新手) 与专家知识之间 的偏差，并采取一定的教学策略，利用相应的搜索机制，从专家知识库 中提取特定知识，供学生学习使用。这一过程伴随学生学习的始终，从 而不断矫正学生的偏差，使之缩短与专家知识之间的距离。 笙三童丝垡旦苎兰堂望堑墨壁世 图一i c a i 系统逻辑框图 在人工智能技术或思想指导下设计的认知型c a i 软件，增强了对学 生学习过程的监控与评价，并为后续学习提供指导。在学生采用不良的 学习策略时，系统会随时予以提示、引导，有利于学生形成良好的学习 策略。对于网络条件下的合作学习，则可以实现对不同学习伙伴的综合 评价，并根据学生对问题的不同反应，采用特定的搜索机制，从网络中 寻找适当的信息提供给学习者。 目前这方面的研究方向主要有：智能导航、问题诊断、自适应测试、 交互推理机制、以及具有视听模式识别能力的智能化界面等。 2 3c a i 应用教学模式的分类框架 由于各种教育理论基础支持的c a l 应用非常多，在教育技术理论 羿，如何对网络时代的c a i 应用模式做出科学的分类和精确的界定也是 一个难题。我们力图建立一个能兼容众多c a i 应用模式的分类框架，以 便覆盖计算机网络技术在教学中的各种应用形式，揭示各种应用形式之 间的内在联系，为网络c a ! 的理论研究和实践探索工作提供一个参照模 型。华东示范大学教育信息技术系的祝智庭博士首先在国际上从教育哲 学的角度提出了一个网络c a i 模式的分类模型。该模型从两个不同维度 考察c a i ：一个是认识论维度，另一个是价值观维度。 从认识论角度来看，存在着两种相对的观点，或者说是适合不同性 质学科知识的认识论观点：客观主义与建构主义。客观主义认为世界是 实在的、有结构的，而这种结构是可以被认识的，因此存在着关于现实 世界的可靠的知识。人们思维的目的是去反映客观实体及其结构，由此 过程产生的意义取决于现实世界的结构。由于客体的结构是相对不便的， 因此知识是相对稳定的，并且存在着判别知识真伪的客观标准。教学的 目的便是将这种知识正确无误地传递给学生，学生最终应从所传递的知 识中获得相同的理解。教师是知识标准的掌握者，因而教师应该处于中 心地位。 建构主义认为实在无非是人f l 4 1 , 中之物，是学习者自己构造了实在 0 第二章现代刚络多媒体课件的特点 或至少是按照他们的经验解释实在。每一个人的世界都是由他自己的思 维构造的，不存在谁比谁的世界更真实的问题。人的思维是工具性的， 其基本作用是解释事物和事件，这些解释构成了因人而异的知识库。在 做这些解释的时候，思维对来自外界的输入作过滤，因此而得出的重要 结论是，由于人们对于世界的经验各不相同，人们对于世界的看法也必 然会各不相同。知识是个体与外部环境交互作用的结果。对知识正误的 判断是相对的。知识不是通过教师传授得到，而是学习者在与情景的交 互作用过程中自行构建的，因而学生应该处于中心地位。而教师则是学 习的帮助者。 从价值观来看，也存在着两种相对的观点：个体主义和集体主义。 个体主义是西方国家特别是美、英等西方国家的价值观。在教育中表王见 为普遍采用个别化的教学计划，鼓励学生个人间的竞争。集体主义价值 观在许多东方国家中占主导地位。在教育中表现为普遍采取集体化的教 学计划，鼓励学生之问相互帮助和发扬团体精神。应当指出，这两种不 同价值取向的极端化在教育实践中都是有害的。过分依赖集体化教学方 式会妨碍学，i i 个性发展，过度使用个体化教学方式会对学生的情感发展 和社会技能产生不利影响。 以上两组教育哲学上的对立统一十分明显地反映在c a i 系统的设计 和应用方面。将两个维交叉，就得到了一个c a i 模式的二维分类模型。 它将c a l 模式分为四类：0 i ( 客观之主义个体主义) ，c i ( 建构主义个 体主义) ，o c ( 客观主义集体主义) ，c c ( 建构主义集体主义) 。用 社会文化的观点来看，这四类c a i 实际上反映了四类不同的“学习文化”。 这里我们只是选择了一些典型的c a i 应用模式，并依据其认识论取 塑枣价值论取向，将他们在这个二维空间上进行定位，借以说明问题j 而实际应用中的c a i 模式种类并不止此。不过有一点可以肯定，芫论什 一 塑兰堑一旦! 型墅墅型型塑型塑! ! ! 皇 么样的具体应用形式，总可以在这个二维分类模型中找到它的位置。 该计算机教学应用模式分类框架，是对计算机技术应用于教学领域 的一个全景式的介绍，同时也勾画出了一个网络教学应用的可能性空问。 也可以把它作为不同教学目标、教学策略应用的功能模块的选择空间。 2 4 网上m i s 教学的特点 从c a i 的应用分类模型我们可以看出，不同的学科由于学科性质的 不同，在设计教学应用软件时也会有各自不同的特点。 一般的基础课程如数学、物理等学科的知识，从认识论的角度更偏 向于客观主义。其知识的结构比较清晰明确，教学设计的重点在于如何 覆盖所有的知识点，再现知识点之间的内在结构。并提供智能型解题辅 助工具，辅助学生进行自主学习。而这些智能辅助工具，如自助推理机 与交互解题工具等所以能实现，也正是因为知识点之间的内在结构性。 因此，在进行媒体课件的教学设计时，可以将教学过程的各个教学目标 及相互关系，建立认知拓扑图，作为制订非线性导航策略的参考。认知 拓扑图是d l 知识节点及其相互关系构成的有向图。通过认知拓扑图可以 清楚地表现信息或知识节点间的结构关系和加工步骤，从而相对易于实 现一种比较优化的学习路径或教学策略。 而m i s 课程的特点是涵盖范围广，信息量大，e 较适合一种以主题 或专题为中心的学习。各种相关知以、应用研究、0 作案例等等一起构 成种发散式的以主题为中心的知识网络。教学设计的重点在于创设学 习的最佳情景，以形成相应的建构环境，并提供辅助的认知工具，和获 取与整合资源的途径。很显然m i s 教学软件不适合流程型的组织结构。 人们一直在探索以超媒体信息结构来组织和描述这种非线性网络结构的 教学信息，并通过交互式、非线性的导航策略来引导学习者。但是其难 点在于它们不象基础课程那样能够清晰地定义其认知拓扑图。设计者往 往只能依照自己的意念或知识结构来链接信息，这样编制成的超媒体体 现的是设计开发者的思维轨迹，很多情况下往往会造成使用者的认知负 荷过重。 以c a l 分类模型为功能选择的参照来看，基础课程因其偏重客观主 义和个体主义教学，适合设计一些智能导师系统、教学测试、模拟与游 戏等功能模块。致死和结构化特性使得针对基础课程的智能导师系统比 较容易实现：模拟与游戏可以激发学习的兴趣，加强知识的直观再现： 而教学测试体现了知识评量的客观性。m i s 课程则偏重建构主义、个体 与集体结合的学习方式，适合设计一些案例研究、情景学习、协同学习 等，是学生可以实现以个体为中心的知识建构，个体与环境相互作用中 的知识建构，以及在协作学习中的知识建构。 此外，m i s 课程的目标是培养既具有良好知识结构，又具有良好能 力素质的人才，因此m i s 课程采用网上教学的意义大于基础课程，后者 主要是为了便于教学软件的发布，以及提高学习的兴趣；而前者主要是 为了利用网上丰富的信息资源、便利的协同学习环境，和培养学生的信 息素质。运用网上教学软件有机地将学科教学与现代信息素质教育融为 一体，既学习了学科知识，又培养了学生在信息社会中的信息意识与处 理能力。 第三章网络多媒体课件的教学设计酬究 第三章、网络多媒体课件的教学设计研究 c a i 课件的教学设计( i n s t r u c t i o n a ld e s i g n ，简称1 d ) 是指在认知 理论和学习理论的指导下，对课件的学习环境、教学策略以及教学模式 的规划。如果课程设计者没有对学习者、课程内容仔细推敲，也没有对 课程发展作缜密的规划，制作出来的超媒体课件，就无法充分达到预期 的学习目标，充其量不过是以先进科技来包装现有的材料。这是目前一 些商用化课件不能推广的主要原因。对c a l 进行系统的研究和探讨，除 了技术因素外，还必须紧密联系教育学、心理学等学科论。因为从某种 意义上来说，媒体只是实践教学方法的手段，而成就一个好的c a i 课什 不在于媒体，而是引导媒体使用的教学方法。 3 1 学习环境概念模型 现代教学课件的设计越来越注重如何为运用教学理论、贯彻教学策 略、实施现代教学模式提供支持。学习环境的设计就是以此为出发，规 划出组成课件的基本要素。它将为后续课件的设计提供一个框架基础。 以当前最有影响的建构主义代表人物之一dh j o n a s s e n 的观点为例，他 就特别强调学习环境的设计。在他最新的研究中，提出了一种用于设计 建构主义学习环境( c o n s t r u c t i v el e a r n i n ge n v i r o n m e n t ，简称c l e ) 的最 新模型，该模型如图所示。它由六部分组成： c 支架 图三建构主义学习环境模型 1 ) 问题( 包括疑问、项目、分歧等) ：这是整个建构主义学习环境 塑三童旦垫兰鉴堡堡壁盟墼堂鲨! ! ! ! 塑 ( c l e ) 设计的中心，学习者的目标是要阐明和解决问题( 或是回答提 问、完成项目、解决分歧) ； 2 1 相关的实例( 或个案) ：与问题相关的实例或个案( 如法律、医 疗、或社会调查等方面的实例或个案) ： 3 1 信息资源：与问题有关的各种信息资源( 包括文本、图形、声 音、视频和动画等) ，以及通过w w w 从i n t e r n e t 上获取的各种有关资源； 4 1 认知工具：主要指在计算机上生成的、用于帮助和促进认知过 程的工具，通常是可视化的智能信息处理软件。如知识库、语义网络、 几何图形证明树、专家系统等： 5 1 会话与协作工具：是学习者群体可以相互交流、讨论、协商， 共同构建问题的意义； 6 1 社会背景支持：在设计构建筑主义学习环境时要考虑社会文化 背景、客观环境、物质条件等方面对于当前学习所能提供的支持。 该模型所设计的建构主义学习环境可以为学生的自主学习提供三种 教学策略支持： 】) 建模策略：建模是c l e 中最常用的教学策略。有两种不同类型 的建模：显性的行为建模和隐性的认知过程建模。行为建模用来表明学 习者在学习活动中应执行哪些活动以及如何执行这些活动；认知建模则 说明学习者在从事这些学习活动时应当使用的推理方法。提供操作实例 就是“问题求解型”行为建模最常用的一种方法。对认知过程的建模要 复杂一些，为此要对各种学习活动中的思考过程事先进行记录、整理和 分析，一边从中提炼出能帮助学习者加深对问题理解的推理结构。 2 ) 教练策略：正确的教练策略有利于激发学习者的学习动机；可 以观察、指导学生的操作并提供反馈；通过分析学生的成绩还可对他们 的进一步学习提出中肯的建议。教练的最重要工作是监控、分析和调节 学习者各种能力的发展( 包括言语信息、智力技能、认知策略、学习态 度、动作技能等方面的能力发展) 。 3 ) 支架策略：这是根据维果斯基得最邻近发展区理论，对较复杂 的问题通过建立“支架式”概念框架，使学习者自己能沿着“支架”逐 步攀升，从而完成对复杂概念意义建构的一种教学策略。 从以上分析及图所示模型可见，建构主义的以学为中心的教学设 计，重点是放在学习环境的设计。一个好的学习环境能够支持多种学习 模式一如教授式、知识建构式、自助式学习、社会学习式、情境学习式 等。 第三章网络多媒体课件的教学设计研究 3 2 构建主义学习环境下教学设计的方法与步骤 3 2 1 教学目标分析 对整门课程及教学单元进行教学目标分析，以确定当前所学知识的 “主题”( 即与基本概念、基本原理、基本方法或基本过程有关的知识内 容) 。 在以教为中心的教学设计中，进行教学目标分析的目的是要从教学 大纲所规定的宗教学目标出发，逐步确定f 格集资目标并画出他们之间 的形成关系图。又形成关系图即可确定为达到规定的教学目标所需的教 学内容。在以学为中心的教学设计中，进行教学目标分析的目的，如前 所述，是为了确定当前所学盆谚 的“主题”。由于主题包含在教学目标所 需的教学内容( 机制试点) 之一 1 ，通过教学目标分析得出总目标与子目 标的形成关系图