（教育技术学专业论文）基于认知弹性理论的教学设计模式研究.pdf

硕上学位论文 摘要 教学设计在实践中面临多重挑战：客观主义教学设计范型忽视教学过程的动 态性、复杂性及不确定性，难以处理教学中随时可能出现的各种难以预期的教学 问题；建构主义倾向的教学设计，虽然强调发挥学习者在学习过程中的主动性和 建构性，但在实际应用中常常导致学生处于无结构状态中盲目探询，直接导致学习 者知识结构的不完整；教学设计研究与实践严重脱节，教学设计研究结果缺乏操 作性与实用性；传统教学设计在劣构领域表现出力不从心，学习者劣构问题解决 能力停滞不前。 本文针对教学设计面临的挑战，依据认知弹性理论的基本观点，在深入研究 劣构领域有效学习的诸多因素基础上，结合实践构建了一个面向劣构领域学习的、 使用者设计倾向的教学设计模式，并对该模式的实际运作过程、实用价值进行了 实验研究。 文章深入分析了认知弹性理论的理论框架及核心观点：“高级学习”、“随机 通达教学”、“认知弹性超文本”三个范畴紧密相联，共同构成一个几尽自足的逻辑 结构体系；挖掘并拓展了认知弹性理论的教学设计隐喻：分析了认知弹性理论在 教学设计上的基本指向，探讨了认知弹性理论未能关注的有效高级学习的其它重 要因素；紧密结合实践构建了使用者设计倾向的教学设计模式：该模式坚持使用 者设计理念，具有高度的灵活性与可操作性，高度重视教学系统中的动力机制设 计；通过实验探讨了基于认知弹性理论的教学设计模式的运作过程与实际效用： 实验结果表明该模式对于促进学习者内部学习动机的形成、提高学生劣构领域的 学习质量、提高学生劣构问题解决能力、培养学生创造性思维能力等方面具有十 分明显的积极作用，在复杂领域的教学中具有较重要的理论参照意义和实际推广 价值。 关键词：认知弹性理论；劣构领域；教学设计模式；使用者设计；实验研究 基于认知弹性理论的教学设计模弋研究 a b s t r a c t i n s t r u c t i o n a ld e s i g ni sf a c e dw i t ht h ef o l l o w i n gc h a l l e n g e si n p r a c t i c e ：t h e d y n a m i c s ，c o m p l e x i t ya n du n c e r t a i n t yo fi n s t r u c t i o na r eo f t e ni g n o r e di no b j e c t l v i s t i n s t r u c t i o n a ld e s i g np a r a d i g m ，t h e ni ti sd i f f i c u l tt or e s o l v et h ep r o b l e mt h a ti sh a r dt o b ea n t i c i p a t e di ni n s t r u c t i o n ；a l t h o u g hi n i t i a t i v ea n dc o n s t r u c t i o na r ee m p h a s i z e di n e x t r e m ec o n s t r u c t i v i s tp a r a d i g m ，i to f t e nm a k e st h es t u d e n t s b l i n d l ye x p l o r ei n u n s t r u c t u r e dc o n d i t i o n ，a n di td i r e c t l yl e a d st ot h ei n c o m p l e t ek n o w l e d g es t r u c t u r eo f t h es t u d e n t si np r a c t i c e ；t h e o r ya n dp r a c t i c eo fi n s t r u c t i o n a ld e s i g ni ss e r i o u s l yo u to f l i n e ，a n dt h ee x i s t i n gi n s t r u c t i o n a ld e s i g nm o d e l sl a c ko p e r a b i l i t ya n dp r a c t i c a b i l i t y ； t r a d i t i o n a ld e s i g nm o d e l sl a c kt h ee f f e c t i v ei n s t r u c t i o n a ls t r a t e g yf o ri l l - s t r u c t u r e d d o m a i n si n s t r u c t i o n ，a n dt h es t u d e n t s a b i l i t yt or e v o l v ei l l s t r u c t u r e dp r o b l e m si s s t a g n a n t a i m i n ga tt h ee x i s t i n gc h a l l e n g e sf a c e db yi n s t r u c t i o n a ld e s i g n ，a c c o r d i n gt ot h e b a s i cv i e w p o i n to fc o g n i t i v ef l e x i b i l i t yt h e o r y , o nt h eb a s i so ft h ei n d e p t hs t u d yo f s e v e r a lf a c t o r sw h i c ha r ee s s e n t i a lt ot h ee f f e c t i v eh i g h e r - o r d e rl e a r n i n g ，t h ep a p e r a d v a n c e sa ni n s t r u c t i o n a l d e s i g nm o d e lw i t ht h et e n d e n c yo fu s e rd e s i g nf o r i l l s t r u c t u r e dd o m a i n sl e a r n i n g ，a n df i n a l l yd i s c u s s e st h ep r o c e s sa n dp r a c t i c a lv a l u e o ft h em o d e lt h r o u g ha ne d u c a t io n a le x p e r i m e n t t h ep a p e rd i s c u s s e st h ef r a m e w o r ka n dt h ec o r e v i e w p o i n to fc o g n i t i v e f l e x i b i l i t yt h e o r y ：c o g n i t i v ef l e x i b i l i t yt h e o r yi sc o m p o s e do f “h i g h e r - o r d e r l e a r n i n g ，r a n d o ma c c e s si n s t r u c t i o n ，a n d i l l - s t r u c t u r e dd o m a i n s a l t o g e t h e r ；t h e p a p e ra n a l y z e si t sr e v e l a t i o nt oi n s t r u c t i o n a ld e s i g n ，a tt h es a m et i m ed i s c u s s e st h e o t h e rf a c t o r sw h i c ha r ee s s e n t i a lt oe f f e c t i v eh i g h e r o r d e r l e a r n i n g ；t h ep a p e r a d v a n c e sa ni n s t r u c t i o n a ld e s i g nm o d e lw i t ht h et e n d e n c yo fu s e rd e s i g na c c o r d i n gt o c o g n i t i v ef l e x i b i l i t yt h e o r y ：t h em o d e li sf l e x i b l ea n de a s i l yt ob eo p e r a t e d ，m o r e i m p o r t a n t l yt h em o d e lh a st h el e a r n i n gm o t i v a t i o ns t r a t e g yd e s i g np a r t ；a tl a s tt h e p a p e rr e p o r t sae d u c a t i o n a le x p e r i m e n to nt h em o d e l ，t h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n t i n d i c a t et h a tt h em o d e li sh e l p f u lt op r o m o t et h ei n t r i n s i cm o t i v a t i o n ，l e a r n i n gq u a l i t y i ni i i - s t r u c t u r e d d o m a i n s ，a b i l i t y t or e s o l v ei 1 1 s t r u c t u r e dp r o b l e ma n dc r e a t i v e t h i n k i n ga b i l i t yo ft h es t u d e n t s k e yw o r d s ：c o g n i t i v ef l e x i b i l i t yt h e o r y ；i l l - s t r u c t u r e dd o m a i n s ；i n s t r u c t i o n a l d e s i g nm o d e l ；u s e rd e s i g n ；e x p e r i m e n t a ls t u d y i i i 硕十学位论文 插图索引 图3 1 基于a r c s 动机模式的学习过程模型2 0 图4 1 基于认知弹性理论的教学设计模式2 3 图5 1 学习软件内容结构图3 5 图5 2 “右键菜单”流程图3 6 图5 3 “r i g h t m o u s e d o w n ”分支内部流程图3 7 图5 4 “鼠标跟随”移动图标属性设置3 8 图5 5 “调色板”程序流程图一3 8 图5 6 “红色划块”图标属性设置3 9 图5 7 “画图”代码3 9 图5 8 多媒体教学网络系统截图4 0 图5 9 实验班课堂表现情况一4 l 图5 1 0 对照班课堂表现情况4 1 v i 基于认知弹十牛理论的教学设计模式研究 附表索引 表4 1 基于认知弹性理论的教学设计结构化反思工具3 0 表5 1 实验处理一3 3 表5 2 实验班与对照班学业成绩与作品成绩比较一4 3 表5 3 实验班与对照班创新思维能力前后测比较4 3 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律后果由本人承担。 作者躲彩霞中 日期：力孝年7 月7 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，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅。本人授权湖南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。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者繇曾伍i f 。 导师签名：傩崆 日期：础年7 月? 日 日期：碲) 月7 日 硕i ：学位论文 1 1 研究背景 第1 章绪论 教学设计研究是教育技术学研究的核心范畴。教学设计又称教学系统设计 ( i n s t r u c t i o n a ls y s t e md e s i g n ) ，是运用系统方法，将学习理论与教学理论转换成 对教学目标、教学内容、教学条件、教学策略、教学评价等教学要素和环节进行 具体计划的过程。其根本目的是通过对学习过程和学习资源所作的系统安排， 创设各种有效的教学系统，以促进学习。本论文研究背景可以概括为以下三点： 第一，两种教学设计范型在实践中的尴尬遭遇。这里的两种教学设计范型是 指客观主义倾向的教学设计和建构主义的教学设计。教学设计一直以来受学习理 论的影响非常大，学习理论通过对学习条件和学习规律的系统阐述，并试图解释 和预测学习行为的变化，为教学设计奠定基础。受客观主义的学习理论与知识观 影响的教学设计范型表现出决定论的思维倾向，强调价值情境中立乜3 ，奉理性主 义为圭臬，过分强调教师的调控作用，忽视学习者的主观能动性，剥夺了教师主 体的设计空间，容易使教学变得僵硬呆板，缺乏生机和活力；容易忽视教学过程 的动态性、复杂性及不确定性，难以处理教学中随时可能出现的各种难以预期的 教学问题旧1 ；局限于低阶知识和能力的学习，忽视高阶知识和能力( 尤其是高阶思 维能力) 的学习，忽视学习者的潜能开发、人格培育、创新与实践能力的发展，难 以促进学习者的发展，与知识时代对人才的要求格格不入；各种严格呆板的操 作程序使得教师望而生畏。基于以上原因，客观主义倾向的教学设计过程及其产 品在基础教育( k 一1 2 ) 和高等教育课堂教学中不受欢迎也就是很自然的事情了。而 坚持建构主义的基本假设的教学设计，特别强调学习环境设计，重视“情景”、 “协作在教学中的重要作用，强调要发挥学习者在学习过程中的主动性和建构 性，不可否认，这种教学设计范式很好的克服了客观主义倾向的教学设计的不足， 但在实际应用中常常导致学生处于无结构状态中盲目探询，忽视概念在理解中的 重要性，搞放任式的教学方式，出现“忽视教学目标分析，忽视教师指导作用，忽视 自主学习设计等之类的偏向，走向另一个极端。这样就直接导致了学习者对基础 知识的把握不牢，直接导致知识结构的不完整，直接影响学生解决实际问题能力的 提高。 第二，教学设计研究与实践严重脱节。国内外关于教学设计模式的构建上总 试图为教学设计提供处方性的解决方案，大多只适合于专业的教学设计人员使用， 对于处在教学第一线的教师来说，缺乏操作性，对这些教学设计模式只能是束之 基于认知弹性理论的教学设计模式研究 高阁。这种研究倾向人为地造成教学设计理论研究者与教学实践者的两个世界： 教学实践者处在旁听的边缘状态，他们的需要、感受在研究者的视野之外；研究 者( 旁观者) 成为“中心 ，研究出各种处方性方案，并以“真理”自居，而教学 实践者的任务就是对这些理论、方案进行复制和搬用。为改变这种现状，近年人 们越来越重视使用者设计，关于使用者设计的教学设计的研究较多，使用者设计 倾向的教学设计是以情境化需要为核心的创造性活动，它倡导的是一种以使用者 自身为主体的教学设计理念与实践，重新确立了教师在教学设计中的主体性地位， 使教师以田园作业的方式进行教学设计研究与实践，给教学设计带来一股难得的 生机与活力。为此，教学设计研究坚持使用者设计倾向非常重要，只有这样，教 学设计才更具操作性与实用性。 第三，传统教学设计研究与实践在劣构领域力不从心。传统客观主义教学设 计范型一直是领域的主宰，作为一种历经有年的思维和实践传统，堪为教学设计 研究的经典理论。但这种倾向的教学设计范型一直未能解决的一个问题是，如何 有效地进行复杂的劣构领域问题的教学，所谓劣构领域问题，就是指那些已知条 件明确，目标要求不明确，或者相反，或者两者均不明确的问题( 第2 章将详细 论述) 。因为不能提出很好的办法，于是人们就将那种结构良好、答案确定领域的 教学策略盲目地推及到劣构领域的教学中，使得教学过于简单化，其后果相当严 重，学生往往是习得了大量呆滞的知识( i n e r tk n o w l e d g e ) ，而劣构问题解决能力则 停滞不前。 面对上述问题，我们自然会想到：可不可以找到一种新的教学设计范型? 前 已述及，教学设计研究跟学习理论研究紧密相关，我们要探索新的教学设计范型， 应找到一种有别于客观主义与建构主义的学习理论作为理论参照。我们发现产生 于2 0 世纪9 0 年代初的认知弹性理论( c o g n i t i v ef l e x i b i l i t yt h e o r y ) 正是这样一 种学习理论。它一方面接受了建构主义学习理论的“学习是学习者主动建构内部 心里表征的过程基本观点，也非常反对极端建构主义只强调学习中非结构的一 面，忽视概念的重要性和知识的系统性，走出一条中间道路，显得比较“折中 与 “温和”。它的这种见识无疑是综合了客观主义及一般建构主义学习理论的长处， 很好的克服了上述各种不良偏向，深入把握认知弹性理论的基本假设和核心观点， 进而探讨其指导下的教学设计模式具有非常重要的理论与实践意义。 1 2 相关研究现状及存在的问题 1 2 1 关于认知弹性理论的研究 认知弹性理论产生于2 0 世纪9 0 年代初，倡导人为美国依利诺斯大学的斯皮 罗( r a n dj s p i r o ) 等人，美国华盛顿州立大学农学院针对认知弹性理论提倡的“随 硕上学位论文 机通达教学 做了专门的试验，开发了网络环境下交互式的教学系统，主要内容 是分子遗传学和生物技术，重点侧重于对基本概念和变异过程的理解。有研究者 就认知弹性理论倡导的认知弹性超文本进行了实践研究，以探讨其有效性3 。国内 学者高文系统地推介过该理论h 3 ，随后不少论者也撰文讨论过该理论用于指导教 学实践、网络课程设计等【8 1 0 】。研究者们依据认知弹性理论的基本观点，提出了 教学的若干策略，如“师徒制教学方法”、重视随机通达教学的应用等；就网络课 程设计而言，研究们认为应建构由概念与案例交织组成的“十字交叉形”结构， 网络课程教学应基于情境、基于案例，网络课程最好具有庞大的动态数据库支撑。 笔者在认知弹性理论的逻辑结构、认知弹性理论指导劣构领域的课件设计等方面 进行了一些探索【1 1 l2 1 ，其中认知弹性理论的逻辑结构的分析可以为本研究教学设 计原则隐喻探讨的重要基础，而基于认知弹性理论的劣构领域课件设计中的教学 设计策略可以为本研究教学设计模式的构建直接提供参照。 然而，关于认知弹性理论的研究以理论介绍居多，未能深入分析、归纳认知 弹性理论的整体框架，没有系统分析认知弹性理论对于教学设计的启示意义，更 没有直接研究基于认知弹性理论的教学设计模式，本研究拟在这些方面做一些工 作。 1 2 2 关于教学设计模式的研究 关于教学设计模式，国内外研究者的研究结果颇丰，但一般都是介绍关于行 为主义、建构主义的教学设计模式构建的结果，较少涉及模式构建的过程和方法， 对于模式的运作过程、实际效果研究大多以经验总结的方式进行，较少作系统的 实证性研究。 国内外研究者在教学设计模式的构建上总试图为教学设计提供处方性的解决 方案，这种自上而下的、专家驱动的设计思路，以简单化的方式处理复杂的教学 系统n 引，追求教学设计模式的“一般性和通适性 ，忽视教学情境的独特性和教 学主体对理论转换生成的必然性，得出的研究结果“看上去很美 ，但在实际中应 用很难，对于处在教学第一线的教师来说，缺乏操作性与实用性。近年来，人们 越来越重视使用者设计，关于使用者设计的教学设计研究较多1 1 4 “1 7 】，使用者设计 倾向的教学设计是以情境化需要为核心的创造性活动，它倡导以使用者自身为主 体进行教学设计，高度重视教师在教学设计中的主体性地位。 另外，人们对教学设计模式的研究较少对学习动机因素作系统考虑，然而， 对于复杂领域的学习而言，学习动机因素是影响学习的一个重要变量。因此，在 本研究中我们努力体现使用者设计的教学设计理念与方法，系统设计动机策略， 让所构建的基于认知弹性理论的教学设计模式更具操作性与实用性。 基于认知弹性理论的教学设计模式研究 1 3 研究的内容和意义 本论文在探讨认知弹性理论的核心观点的基础上，讨论其在教学设计上的基 本倾向，构建一个基于该理论的、面向劣构领域的、使用者设计倾向的教学设计模 型，并对其实际效果作实证性研究。研究内容主要包括认知弹性理论的核心观点 及基本框架，认知弹性理论在教学设计上的基本倾向，基于认知弹性理论的教学 设计模式的构建，基于认知弹性理论的教学设计模式的实验研究。研究的目的在 于，提出一个科学合理的，基于该理论的、使用者设计倾向的教学设计模型，并 通过实验探讨该模式运作过程、对于提高学生劣构问题解决能力的可行性和有效 性。 认知弹性理论既反对在教学过程中过多的提供预设性知识，也非常反对极端 建构主义只强调学习中非结构的一面，忽视概念的重要性和知识的系统性，显得比 较折中和温和。该理论包含着丰富而独特的教学设计含义。深入把握认知弹性理 论的基本假设和核心观点，进而构建在其指导下的教学设计模式具有非常重要的 理论与实践意义。本研究系统、深入地透析了认知弹性理论的核心观点与理论框 架，剖析与挖掘出该理论的教学设计隐喻，对教学设计有直接借鉴意义，对于教 育技术实践也有重要的理论参照意义。本论文构建的教学设计模式可直接应用于 教学实践，实践证明，该模式对于提高学生解决劣构问题的能力，培养社会所呼 唤的创造性人才有重要意义。文章提出的教学设计模式坚持使用者设计理念，系 统的设计动机策略，注重教学设计的可操作性，对教学设计学发展有理论与方法 参照意义。 1 4 研究方法 本论文主要采用的研究方法包括： 1 文献研究法 本文献研究的来源主要有三方面：一是近五年有关“教学设计研究的博硕 士学位论文，同时重点参考邬美娜教学设计、何克抗的教学系统设计、施 良方学习论等著述；二是全面阅读近五年发表在国内主要学术期刊中有关“教 学设计研究 的文献，如中国电化教育、电化教育研究、教育研究、现 代教育技术等；三是相关中英文网站。 2 经验总结法 经验总结包含两方面。一是对国内近年来有影响的实验研究进行总结。二是 对本论文研究者近年主持参与的教科研项目经验进行总结，这些项目包括：湖北 省教学研究项目“地方院校教育技术学本科专业人才培养目标及课程体系改革研 究”、本论文研究者主讲的湖北省精品课程多媒体课件设计与开发建设项目、 硕上学位论文 黄冈师范学院自然科学重点项目“网络学习适应问题的整合性干预模式研究”，尤 其值得一提的是与本论文直接相关的两个项目：湖北省教育厅优秀中青年人才项 目“基于认知弹性理论的教学设计模式研究”、黄冈师范学院青年重点项目“认知 弹性理论与教学设计课程课件设计 。“基于认知弹性理论的教学设计模式研究” 项目主要成果基于认知弹性理论的教学设计模式发表在电化教育研究2 0 0 8 年第一期上，该文初步构建了基于认知弹性理论的教学设计模式，讨论了教学设 计模式的应用范围，直接为本论文提供参照；“认知弹性理论与教学设计课程课 件设计”项目主要成果认知弹性理论的逻辑结构分析( 继续教育研究，核心期 刊，2 0 0 5 6 ) 、“基于任务驱动的c a i 课件制作课程教学设计”( 长春师范学院学报， 2 0 0 5 4 ) 、认知弹性理论与劣构领域课件设计( 中国电化教育，重要期刊，2 0 0 6 1 ) 等共被引用6 次，其中认知弹性理论与劣构领域课件设计初步分析了认知弹 性理论的理论框架，首次提出基于认知弹性理论的劣构领域课件设计的策略体系， 对劣构领域课件设计与开发有重要借鉴意义，对本文教学设计模式构建有重要参 考意义。 3 阐释学方法 描述与解释与教学、学习、绩效、评价与创新等相关的现象，对研究对象保 持自然状态，凭借自己的感受性、敏感性与适应性，在与研究对象的相互作用中 寻找有关的事实与观念，以整体而不是零碎的方式来研究教育现象。 4 行动研究法 本论文中教学设计模式构建涉及到大量教学经验，本论文研究者结合自己的 教学实践及通过观察同行的教学，在行动中研究，并对研究结果进行归纳总结、 提炼升华，着力避免以往教学设计研究与教学实践脱节的弊端。在本论文第五部 分中的实验研究中，也充分重视研究者与研究对象互动，重视研究者的反思。 5 实验研究法 对构建的教学设计模式进行对比实验研究，以研究该模式对学生劣构问题解 决能力的提高，创造能力的培养，学习动机、学习态度的改善等方面的可行性与 有效性。 基于认知弹性理论的教学设计模式研究 第2 章认知弹性理论的理论框架与核心观点 2 1 概论 2 0 世纪有关教学与课程理论、教育技术的研究一再揭示了学习理论的基础性 作用，即学习理论通过对学习条件和学习规律的系统阐述，并试图解释和预测学 习行为的变化，为课程与教学理论、教育技术奠定基础。学习理论，作为心理学 最为发达的分支之一，可谓流派纷呈，心理学家们从各自的哲学观、学科背景、 研究兴趣出发，采取了不同的手段和方法，根据不同的研究对象，去探讨学习的 本质及规律，因此产生了各种不同的学说。这些学习理论之间充满着各种争论和 歧见。例如，行为主义学习理论认为学习是行为的改变，是刺激一一反应之间建 立联结的过程，与意识等主观的东西无关，而认知主义学习理论则认为学习是个 体头脑中认知结构的改变，是对外部刺激的意义的理解和建构。而建构主义则认 为知识是个体与外部环境交互作用的结果，是学习者在与情景的交互作用过程中 自行建构的，因而学生应该处于中心地位，教师是学习的帮助者。 学习理论作为教育技术的基础理论，一直以来，对教育技术研究产生了重大 影响。如2 0 世纪5 0 年代，受斯金纳的操作性条件反射理论影响，程序教学曾风 靡一时。同样地，随着人们对建构主义学习理论的重视，教育关注的焦点也从教 师的教转移到学生的学，形成了诸如“基于案例的学习”、“基于问题的学习 等 以学为中心的学习模式，在教育技术领域大力提倡“以学为中心 的系统设计。 但在教学实践中要么形式上推崇“以学为中心的的教学改革，实则仍然是灌输 式的方法，这种教学方法下，学生解决实际问题( 通常是劣构的) 的能力被扼杀； 要么让学生处于无结构状态中盲目探询，忽视概念在理解中的重要性，搞放任式 的教学方式，出现“忽视教学目标分析，忽视教师指导作用，忽视自主学习设计” 之类的偏向，这些显然是不符合建构主义学习理论本意的，这些偏向的后果是严 重的，直接导致了学习者知识结构的不完整，直接影响学生解决实际问题能力的 提高。 认知弹性理论一方面接受了建构主义学习理论的“学习是学习者主动建构内 部心里表征的过程 基本观点，也非常反对极端建构主义只强调学习中非结构的 一面，忽视概念的重要性和知识的系统性，走出一条中间道路，显得比较“折中 与“温和”，在研究学习本质的基础上，提出了高级学习与初级学习的划分，并致 力于劣构领域的学习研究。结合实践，深刻把握该理论的主要观点，把握其逻辑 结构，并作适当发展，是本论文教学设计模式构建的重要基础。另一方面，对该 硕十学位论文 理论逻辑框架的分析与拓展，对教育技术实践和教学实践也具有十分重要的理论 参照意义，同时，我们乐观地认为，这也是解决建构主义学习理论应用时出现各 种偏向的一剂良方。 2 2 认知弹性理论的逻辑结构 本节通过分析认知弹性理论所涉及到的几个重要范畴及它们之间的逻辑关 系，来揭示该理论的框架结构与核心观点。 2 2 1 认知弹性理论的范畴体系 任何理论都有一个范畴或范畴体系，各种理论就是通过范畴体系来揭示其研 究对象的规律的。认知弹性理论涉及到以下三个重要范畴： 1 高级学习 认知弹性理论认为，人类的学习是非常复杂的，那种对学习复杂性盲目乐观 的行为主义倾向是不符合实际的，他们主张应该将学习分为两种：高级学习与初 级学习。初级学习是学习中低级阶段，在这一阶段，学习主要是还原倾向的简单 化学习，即只要求学生将所学的东西简单再生出来，涉及的内容主要是良构领域 ( w e l l s t r u c t u r e dd o m a i n s ) 。良构领域的问题解决过程和答案是确定的，可以直接 套用已有的计算法则或模式就可以了。斯皮罗等人感兴趣的是高级学习，他提出 的所有观点的核心目的就在于促进成功的高级学习。他们认为高级学习不同于低 级学习，要求学生把握概念的复杂性，能运用所获取的概念去分析、思考问题以 及在新的情境中灵活运用这些概念。因此，这一阶段的学习涉及到大量的劣构领 域( i 1 1 s t r u c t u r e dd o m a i n s ) 的问题n 钔。劣构领域的问题通常已知条件明确，目标 要求不明确，或者相反，或者两者均不明确。例如，故障排除，医疗诊断等，都 属于劣构领域的问题。劣构领域的问题通常没有确定性规则，不能简单套用已有 的解决办法，而需要面对问题，对原有知识进行重组，从而构建解决图式。劣构 领域表现出以下两个显著特征：一是概念的复杂性，即在知识应用的每个实例中， 都包含着许多应用广泛的概念( 知识点) 的相互作用；二是实例间的差异性( c f l s e t oc a s ei r r e g u l a r i t y ) ，即在同类的各个具体实例中，所涉及的概念及其相互作用的 模式有很大差异。例如，要理解心血管病理学的一个临床案例，就要透彻理解基 础生物医学中的几个中心概念间的复杂相互关系；病例的临床特点和涉及的概念 可能与名称相同的其他病例也有所不同。劣构领域无所不在，只要将知识应用到 具体情境中去，就会有大量劣构问题。例如，工程学中用到的基本物理学原理在 理论上、在书面应用上是有规律的，但这些结构良好的概念在从物理学应用到“凌 乱的真实世界时则是另外一回事，因为每一项具体工程的特征( 如地形、气候、 材料等) 都很复杂，不同项目之间差别也很大，很难将它们按照单一的原则归类。 基于认知弹性理论的教学设计模式研究 因此，我们不能企图将已有知识简单提取出来去解决实际问题，只能根据具体情 境，以原有知识为基础，建构用于指导问题解决的模式，而且，往往不是以单一 概念原理为基础，而是要通过多个概念原理以及大量的经验背景共同作用来实现。 高级学习要求学生掌握概念的复杂性以及具备能在新的情境中独立应用所构 建知识的能力。忽略内容复杂性和知识应用的不规律性，将概念过分简化，通常 会导致学习失败，不能将知识应用于新的案例。因此这里关键在于加大学习过程 的认知弹性，认知弹性包括能从不同的观点和案例角度表征知识，在应用知识时， 能够适应理解的需要或者问题解决情境的需要，从这些不同的概念和案例表征中 建构知识整体。 众所周知，理论的正确性在一定程度上取决于它能正确解释经验事实的多少。 只要我们反观传统教学，就能清晰地看出认知弹性理论的高级学习说是完全符合 实际的，具有很强的解释力。传统教学在提高学生解决实际问题的能力方面表现 出的力不从心，原因在于将低级学习阶段的教学策略盲目地推及到高级学习阶段， 使得教学过于简单化，表现出以下三种偏向：“( 1 ) 附加性倾向，将事物从复杂的 背景中隔离出来进行学习，误认为对事物孤立的认识可以推及更大的背景中，忽 视具体条件的限制；( 2 ) 离散化偏向，即将本来连续的过程简单的当成一个个的 阶段处理；( 3 ) 分割性偏向，将整体分割为部分，忽视各部分之间的相互联系。u 钔 2 随机通达教学 斯皮罗等人在探讨了高级学习特征的基础上提出了适合高级学习阶段的教学 方法一一“随机通达教学 ( r a n d o ma c c e s si n s t r u c t i o n ) ，该方法基本原理是，对 于同一教学内容，要在不同时间、在重新安排的情景下、带着不同的目的、从不 同的角度多次进行学习，以此来达到高级知识获得的目标。因为，任何对复杂概 念或案例的单一解释，都会错过知识的其他重要方面，这些方面在不同的情境或 者从不同的观点去看时就更为明显。可能在进行第一次、第二次探索时会抓住理 解所必须的一些代表性观点，但是如果不做进一步的探索，则会错过其他一些方 面。强调在对劣构领域中重访资料，并不是进行简单地重复，也不仅仅是有利于 加深对于已知内容的记忆。在将一种情境中的案例与另一种不同情境中的案例进 行比较，将会产生新的理解( 如果能进行恰当引导，效果更好) ，因为案例没有重 合的方面在两个不同的情境中凸显出来了。领域越复杂，结构越不良，要理解的 东西就越多。因而，通过单一途径学习知识，在单一的情境，在任何为了有限的 目标时，或者从任何单一的概念模式去看，隐藏的部分就越多。 基于这些考虑，教学中就要努力实现所谓的“纵横交叉形”( c r i s s c r o s s e d l a n d s c a p e ) ，来自于不向的方向的复杂主题通过非线性、多维度的穿越，在不同的 场合又返回到概念图形的同一地方，为学生多样化地应用劣构知识做准备，同时 又通过知识领域以多种方式进行交叉，揭示知识的多种关联性以及对情境的依赖 硕上学位论文 性。另外重要的一点是，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，即既要培养学生一套弹性知识呈现的技能，还要培养学生一种适应劣构领 域的认识论信念，以适应未来在该领域中知识应用的多样化案例的需要。 美国华盛顿州立大学农学院针对随机通达教学做了专门的试验，开发了网络 环境下交互式的教学系统，主要内容是分子遗传学和生物技术，重点侧重于对基 本概念和变异过程的理解心引。 3 认知弹性超文本 斯皮罗等人认为认知弹性超文本( h y p e r t e x tl e a r n i n ge n v i r o n m e n t s ) 是“提高 劣构领域的认知弹性的优秀候选人”心。具有非线性特征的超文本有助于学习者 从多种观点的角度接近概念并建构知识表征，真正改善对复杂概念的掌握，因此， 认识弹性超文本适用于需进行高级知识获得学习的结构不良领域。认知弹性超文 本力求将内容镶嵌在相关的上下文或背景中，以克服知识的抽象性，并有助于对 复杂性的理解与掌握。在认船弹性超文本中也有预设的知识，但预设是最低限度 的，且预设的知识不是让学生被动吸收的，也不是学生最终应该获得的结果。 很重要的一点，该技术开发了情境敏感的知识集群( s i t u a t i o n s e n s i t i v e k n o w l e d g ea s s e m b l y ) 加工方法。该方法不是将一样东西与另一样东西简单连接起 来，学习者在随机访问文档时根据需要可对原有链接进行动态编辑，以便更深刻 地揭示概念的本质并使其更好地与相关主题联系，由此，学习者可以构建基于具 体情境或案例整体的属于自己的知识集群。可以将自己的认识过程记录下来，以 一种可见的方式呈现出来，便于适时反思。 2 2 2 认知弹性理论范畴间的逻辑关系 理论的范畴体系中必然有一个起始范畴，这个起始范畴即范畴体系结构的逻 辑起点，也就是思想、思维的起点，逻辑起点对于理论来说是非常重要的，它决 定了理论研究的方向和范围，它的逻辑延伸构成了特定理论研究于其它理论的分 野界线。认知弹性理论是基于学习的高级、初级分类的假设而提出的，关注的焦 点在于高级学习的学习规律和学习条件，因此，我们可以把“高级学习的学习条 件和学习规律”看作是认知弹性理论的逻辑起点。把握认知弹性理论的这个逻辑 起点是非常重要的，那种不顾学科特征、不顾学习领域特征，试图把认知弹性理 论所有见识推及到一切领域是不符合实际的。 现代教学心理学发展的一个基本走势是心理学原理与教学问题紧密结合，认 知弹性理论也不例外。高级学习涉及到知识的复杂性和非规则性，就应该有相对 应的教学方法来适应这个特征，来促进认知具备应有的弹性。理论的第二个重要 范畴就是关于教学方法方面的，“随机通达教学”是体现高级学习原理的方法。 认知弹性理论的倡导者们，并不满足于原理、方法的探讨，他们更进一步地 基于认知弹十牛理论的教学设计模式研究 提出了体现、应用这些原理与方法的具体技术，这就涉及到第三个范畴，即适用 于该理论的理想的学习媒介一一认知弹性超文本，“认知弹性超文本 是实现方 法的理想技术媒介。 概而观之，“高级学习、“随机通达教学 及“认知弹性超文本 三个范畴 在逻辑上是继起的，三者紧密相联，形成一个结构严密的逻辑框架，体现了认知 弹性理论的核心观点：大多数领域中存在的知识劣构性给高级学习目标的达成提 出了严重挑战，强调从记忆中原封不动地再现已有知识的建构主义方向已不适应 高级学习特征，而强调弹性重组已有知识以适应新情境需要的另一种建构主义观， 能很好克服高级学习面临的障碍，为此，我们应从多个路径呈现复杂概念或原理， 以增强对该概念或原理的理解，进而增强认知的弹性。应用该理论的理想媒介是 具有非线性及多维度特征的认知弹性超文本瞳引。 2 3 认知弹性理论的简要评价 从认知弹性理论的逻辑结构看，该理论的逻辑体系几尽自足，且很有针对性， 指出了传统教学对劣构问题解决教学的严重不足，既接受了建构主义学习理论的 主要观点，但也有别于极端的建构主义学习理论，也重视知识的结构性的特点， 重视概念的重要性，即一方面要提供建构理解所需要的基础，另一方面要留给学 习者自主的建构空间，让学习者针对具体情境采取适当的策略。这种对建构的“折 中 取向是符合劣构领域高级学习特征的，主要表现在：从劣构问题解决对学习 者要求来看，学生需具备领域知识的，很难想象，一个没有电磁学知识的人，会 深刻地思考电场和磁场变化的过程及其规律并解决与电磁波相关问题的；另一方 面，劣构问题的解决是一个复杂的过程，通常并无惟一的标准答案，这就有很大 的创造空间。 认知弹性理论基于对学习本质的研究，把学习分为高级与初级两个阶段是符 合实际的。初级学习与高级学习规律很不同相同，初级学习主要是还原倾向的， 只要求学生掌握一些概念和事实，在测试中也要求把所学知识再现出来，而高级 学习则要求学生把握概念的复杂联系，并能“举一反三，这个阶段的学习涉及到 大量的劣构的问题。学习规律不同，就不能把初级学习的策略盲目的推及到高级 学习中去，传统教学在培养学生解决实际问题( 劣构问题) 时表现出的无能为力， 主要原因就在此。进而，该理论也提出了对应的教学方法( 随机通达教学) 与教 学媒介( 认知弹性超文本) 。综而观之，认知弹性理论针对高级学习的特点提出的 所有这些观点与方法对教学实践是很有指导意义的。 然而，认知弹性理论有其适应性与针对性，也有其局限性。首先，认知弹性 理论所倡导的教学策略在劣构领域是适合的，是有助于学习的迁移的，但要是不 考虑对象、学科特点及教学内容，把该理论扩大到一切学习领域的话，则又是行 硕上学位论文 不通的。认知弹性超文本并不适合于所有教学情境，能用一般的方法就能掌握的 概念、原理及良构领域就没有必要使用超文本；要求一个小学生能建立特定知识 的多元表征则是十分困难的，因此也是徒劳的。其次，认知弹性理论倡导对概念、 知识的多重表征，但实际情况是学生面对多种观点或多种解释常常会感觉认知负 担加重，常常会感到茫然，因此教学实践中，教师的帮助非常重要。第三，劣构 问题解决对学生的元认知水平、非智力因素要求较高，而认知弹性理论在这方面 则没有提出很好的办法，因此，教学实践中，加强师生、生生交流非常重要。具 体到教学媒介设计时，则要注重反思型工具的设计。第四，认知弹性理论在着重 研究个体学习过程的时候，忽略了学习的社会性。他们只从个体的多角度、多侧 面学习同一主题的角度，讨论如何设计教学内容、构建案例与概念的“十字交叉 形 ，以丰富和完善学习者的理解，而实际上通过学生间或者师生间的合作与交流， 使他们相互了解彼此的见解，这样也可以学习者形成更加丰富与全面的理解，以 利于学习的迁移。合作学习( c o l l a b o r a t i v el e a r n i n g ) 就是一种十分重视学习中社 会性相互作用的学习形式。合作学习是让学生在小组中展开学习，小组成员相互 以来、相互沟通、相互合作、共同负责，从而达到共同的目标。合作学习中，学 习者之间交谈、争议与意见综合等有助于学习者构建起新的、更深层次的理解； 交流过程中，外显的想法与问题解决思路可以促进思维过程的监控，从而有利于 元认知发展，这是高级学习的一个重要方面。第五，认知弹性理论提出了劣构领 域的高级学习特征、促进有效学习的教学策略与技术，但对学习者内部因素( 如 学习者原有认知结构、动机以及学习风格等) 探讨较少，而我们认为，这些是有 效学习不可回避的因素，关于这方面的问题，将在论文第3 章作详细分析。 基于认知弹性理论的教学设计模式研究 第3 章认知弹性理论的教学设计隐喻及其拓展 学习理论对教学设计发展有至关重要的作用，这一点是被普遍接受的，但是， 关于学习理论对教学设计的具体影响，却存在两种不同的看法：相互作用论和推 衍论陋引。相互作用论认为学习理论的进展会影响教学设计理论的形成与发展，同 时教学设计