（教育技术学专业论文）基于系统科学的教学媒体设计.pdf

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 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 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：盘羹 r 期：筘、舀1 0 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 位论文的复印件和磁盘，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。 f 保密的学位沦文在解密后适用本授权书) 学瞄村晰罐 签名：蕉塑羹指导咧币签名： 丌规逊主! ! ：! !日规 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：兰趁k 螫：趁茎电话：q 盐笪型9 竺二多年f 通讯地址：星趣茎垂鱼蛙兰王堡篁! ! $ 螭m b 编：兰竺堕3 墼 中文摘要 近代科学以经典力学为基础，现代科学则将以系统科学为基础。 尤其是系统科学中的“三论，即：控制论、信息论和系统论，对现 代科学的跨越式发展起到了极大的推动作用，教育科学也同样受到了 它强大的冲击与影响。本文在概括性阐述系统科学研究的基本理论及 其对教育教学的指导意义基础之e ，通过文献研究、调查分析、行动 研究、综合研究等方法，按照文献分析提出问题理论论述一 一得出结论的技术路线，综合论述了系统科学中的控制论、信息论和 系统论对教学媒体设计的指导意义。总结归纳了基于系统科学的教学 媒体设汁的原则与方法，创造性的提出了一套具有可行性和可操作性 的教学媒体没计的程序与步骤，即媒体应用的必要性分析、媒体应用 的可行性分析、媒体运行环境分析、媒体类型的选择、媒体讯息的呈 现以及媒体反馈信息的收集与整理，并结合基于系统科学的课件信息 量设计这经典案例，系统全面地论述了在教学媒体设计过程中，应 根据教学内容的性质，教学对象的特点，以及实际的教学环境，按照 系统方法，科学合理的选择和应用教学媒体及媒体组合，并对媒体运 行的效果进行评价，根据多途径收集上来的反馈信息分析教学媒体设 计和应用过程中存在的问题，及时的归纳总结，及时的调整利修正， 使媒体进步适应教学内容和教学对象，最终达到既定的教学目标， 并实现学习者潜能的有效开发和身心的全面发展。 关键词：系统科学 教学媒体设计系统论信息论 教学媒体反馈信息 a b s t r a c t m o d e mt i m ei sb a s e d0 nc l a s s i c a lm e c h a n i c s ，b u tt h ec o n t e m p o r a r y a g ew o u l db eb a s e do ns y s t e m ss c i e n c e ，e s p e c i a l l y “t h r e et h e o r i e s t h a t a r ec y b e m e t i c s ，i n f o r m a t i o nt h e o r ya n ds y s t e m st h e o r y t h e ya r ea l lm o t i v e f o r c eo fd e v e l o p m e n ti nm o d e ms c i e n c ea r e a ，i n c l u d i n ge d u c a t i o nt h e a r t i c l es u m m a r i z e st h et h e o r i e so fs y s t e m ss c i e n c e ，t h o u 吐d o c u m e n t a l r e s e a r c h ，i n v e s t i g a t i o na n da n a l y s i s ，r e s e a r c ho fa c t i o n ，s y n t h e t i cs t u d y a n ds oo n m a dd i s c u s si t sg u i d a b l es e n s ef o ri n s t r u c t i o n a lm e d i ad e s i g n w h a t sm o r e i ts k i m su pt h ep r i n c i p l e sa n dm e t h o d so fi n s t r u c t i o n a lm e d i a d e s i g na n dp u t sf o r w a r dac r e a t i v e a n dw o r k a b l ep r o c e d u r e ，t h a ti s n e c e s s a r ya n a l y s i s ，f e a s i b l ea n a l y s i s ，e n v i r o n m e n t a la n a l y s i s ，v a r i e t a l s e l e c t i o n ，m e s s a g ep r e s e n t a t i o n ，f e e d b a c ki n f o r n l a t i o nc o l l e c t i o na n d c o n d u c t a ts a m et i m e ，t h ea r t i c l eg i v e su sa l le x a m p l et oe x p o u n dt h a t i n s t r u c t i o n a lm e d i ad e s i g ns h o u ms e l e c t s c i e n t i f i c a l l y u s e r a t i o n a l l y i n s t r u c t i o n a lm e d i aa n dm u l t i m e d i ab ys y s t e m sa p p r o a c h ，a c c o r d i n gt ot h e d i f f e r e n c eo fi n s t r u e t i o n a lc o n t e n t i n s t r u c t i o n a la u d i e n c ea n di n s t r u c t i o n a l e n v i r o n m e n t a t i e rt h a t ，i ta l s oa d v i s et oc o l l e c tf e e d b a c ki n f o r m a t i o nb y s e v e r a ld i f f e r e n tc h a n n e l ss ot h a tt or e v i s et h eo r i g i n a ld e s i g no nt h eb a s i s o fi t t h eu l t i m a t ea i mi st om a k es t u d e n t sf u l l ye x p l o i tp o t e n t i a l i t i e sa n d d e v e l o pi na na l l 。r o u n dw a y - - m o r a l l y , i n t e l l e c t u a l l ya n dp h y s i c a l l y k e y w o r d s ：s y s t e m ss c i e n c e m s t r u c t i o n a lm e d i ad e s i g n s y s t e m st h e o r y i i l f o r r n a t i o nt h e o r y i n s t r u c t i o n a lm e d i a f e e d b a c ki n f o r m a t i o n 引言 在科学昌明和各种先进技术相互撞击的今天，系统科学研究超越 原有一般基础理论的局限，以其特有的深度和广度日益为人们所瞩目。 系统科学既是现代自然科学、社会科学、思维科学发展综合的结 果，又是现代科学研究的一般方法论。它的研究领域极为宽泛，包括 信息论、控制论、系统论、混沌论、运筹论、模糊论等等。它的理论 指导意义也是涉及方方面面，如：生命科学、地球与环境科学、医药 科学、天文与空间科学等等，教育科学当然也隶属其中。特别是系统 科学中的控制论、信息论和系统沦对教育科学这一涉及诸多学习变量 和教学变量的复杂系统更是具有积极的启发、指导作用。而教学媒体， 这一教学过程中极为重要的一部分，虽然其产生是社会对教育的需求 与提供的技术条件相结合的结果，而并非是系统科学直接推动的，但 系统科学理论的引入却使得教学媒体整个应用、发展的过程更加科学 化和系统化。因此，系统科学理论仍然是教育媒体选择与应用的重要 理论基础之。 摹于以上所述，我认为：为了使教学媒体的应用更加灵活、恰切， 使教学工作更加的科学、有效，实现教学最优化，研究系统科学剐教 育教学以及教学媒体设计的指导作用是具有积极意义的。 一、系统科学基础理论概述 ( 一) 系统科学概述 近代科学以经典力学为基础，现代科学则将以系统科学为基础。 尤其是系统科学中的“三论”( 即：控制论、信息论和系统论) ，对现 代科学的跨越式发展起到了极大的推动作用，教育科学也同样受到了 它强大的冲击与影响。 1 控制论 控制论的主要创立者是美国学者、数学家维纳( n w i e n e r ) 。他于 1 9 4 8 年发表了控制论一书，指明：在生物科学和物理科学中，关 于控制和通讯有着共同的规律。我国著名教育家查有梁先生在他的系 统科学与教育一书中为控制论下了这样一个简要的定义：控制论是 关于生物系统和机械系统中控制和通讯的科学。通过反馈实现有目的 活动就是控制；系统的输出变为系统的输入就是反馈。控制理论认为， 个系统要想实现有效控制，其通道必然是一个闭合回路。控制部分 既有控制信息输入到受控部分，受控部分也有反馈信息回送到控制部 分，形成一个闭合回路。由控制论产生了反馈控制法。这种方法认为： 任何一个系统因内部变化、外部干扰，会产生不稳定，为保持系统稳 定或按照一定路径达到预定目标，就必须进行控制。学习可以看成是 一个信息加工的过程，若这一过程中的各个环节能够得到某种有效的 控制，使得教与学之间的信息转换与反馈正常进行，就会使教学效率 和教学质量得到极大的提高。因此，控制论中的一些相关理论与方法 必然会对如何有效控制教学过程，实现教学最优化提供依据与指导： 2 信息论 信息论的诞生，是以1 9 4 8 年美国数学家、工程师香农发表的通 讯的数学理论一书为标志的。它是关于研究各种系统中信息的计量、 传递、变换、贮存和使用规律的科学。其原始意义主要是一门通讯理 2 论，即希望通过对各种通讯系统中信息传输普遍规律的研究，提高通 讯系统的有效性和可靠性。当它应用于教育系统，则可以理解为通过 对教育系统中教学信息输入输出的普遍规律的研究，即如何分析教学 信息，如何分析教学系统的信息传播特点与规律，以及如何处理教学 信息等，达到提高教育教学系统中学习有效性的目的。从信息论的角 度看，教学媒体有丰富的表现力，在规定时间内可以承载较多的信息， i l j 以将传统教学中不易表述清楚的信息表达的清晰、明确，可以优化 信息存储形态，使某些教学难点迎州而解，并拓宽了信息传输通道， 能够达到调动学习者多种感官接受信息的目的。 3 系统论 系统论是关于研究一切系统的模式、原理和规律的科学。它的主 要创责，者美籍奥地利生物学家贝塔朝菲。他在1 9 4 7 年发表的一般系 统论一幅中提出了“一般系统论”的观点，奠定了系统沦的基础。 该理论把自然界、人类社会及人类思维都看作是具有不同特点的系统 相互联系的、与环境发生相互关系的各个组成部分的整体。系统 由若干个要素组成，各个要素通过结构就组成一个整体，结构越合理， 系统各部分之问的相互作用就越协调，系统在整体上才能达到最佳境 界，才能使整体的功能大于各部分功能之和。宇宙中的任何一个客观 事物，都是以系统形式存在、发展的，甚至可以说：“系统无处不在， 万物皆成系统”。教育也同样是以系统的形式存在着、发展着( 我们可 称之为教育系统或教学系统) 。如果应用具有普遍指导意义的系统思想 和方法对教育教学过程进行研究、组织和决策，必将使教学质量不断 提高。例如：利用教学媒体激发和强化教学系统的各个构成要素，实 现各要素的优化组合，使教学过程中系统的整体功能得以加强，从而 进一步提高课堂教学效果。可见，系统论的发展对教育的发展是具有 积极的指导意义的。 ( 二) 系统科学的研究范畴 系统科学是既不属于自然科学，亦不属于社会科学的一个独立的 学科门类。自然科学、社会科学及生命科学等都是研究客观世界的某 特定领域，但不论自然现象或社会现象，不论行为过程或思维过程， 世界上的一切事物、现象和过程都自成系统，并与其外部环境组成更 大的系统。而只要是系统问题，就都可以撇开具体领域的特殊性质， 仅仅当作系统来研究，即系统科学与其他学科都是相互交叉、贯通的。 这就规定了系统科学的横断性，因此，我们可以把系统科学视为横断 科学。它提供了不同学科都适用的概念、原理和方法，使科学在整体 上成为纵横交错的网络结构，亦即：它的任务就是为一切研究领域提 供用系统观点考察对象的一般原理和方法。 系统观、一般系统论和系统方法是系统研究的三个相互联系的方 面。 系统观是对思维方式和世界进行重新定向，它与传统分析式的、 简化论的、直线因果关系的思维方式相反，是种动态的、非线性的、 综合的、整体论的思维模式。系统观认为系统即有相互作用和相互依 赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体。世界上的一切事 物、现象和过程都是有机整体，他们自成系统，并可与其外部环境组 成更大的系统。在其与周围的环境组成的较大系统中，它的各个部分 都可以看作子系统，系统与子系统间具有相对性。任一系统在与环境 发生物质、能量与信息的交换中变化、发展，是保持动态稳定的开放 系统。 一般系统论是一套相互联系的概念和原则，如系统的概念、系统 的整体性、系统的反馈原则，有序原则等。它可以告诉我们系统的要 素有哪些，它是如何组成的，系统自始至终的行为如何 系统方法则是提供一组思想、原理、方法、步骤、组织和技巧， 以便使解决复杂系统问题的系统理论发挥指导作用。它是运用系统理 论的观点、方法，研究和处理各种复杂的系统问题而形成的方法，即 按照事物本身的系统性把对象放在系统的形式中加以考察的方法。它 侧重于系统的整体分析，从组成系统的各要素之间的关系和相互作用 中发现系统的规律性，从而指明解决复杂系统问题的一般步骤、程序 和方法。这即是本文在研究教学媒体设计过程中所采取的核心方法。 d 二、系统科学与教育教学 ( 一) 教育是一个复杂的巨系统 1 教育是一个复杂的巨系统 教育是一个复杂的、多要素的巨系统。它是由教育目的、教育内 容、教育媒体、教育方法、教育设施以及教师、学生和管理人员等多 个要素组成的一个有机整体。这些要素的运动和相互作用是受系统科 学所揭示的规律的影响的。在这个系统里，教学内容是以信息的形式 存在的。教师在对教学内容、教学对象、教学环境等诸多要素进行分 析、综合的基础上，制定出定的教学方案。然后，教学信息通过 定形态和途径呈现给学习者。学习者通过阅读、听讲或交互来接收信 ，皂。并在原有认知结构基础上对输入的信息进行加工、重组，并放在 【，时已忆中储存。而教师则通过对学生练习、问答以及作业情况进行 评定和分析来了解学习者对知识的掌握和技能的熟练程度，据此来进 一步调整教学内容、方法和策略，以提高整个教学活动的质量和效果。 2 教学系统的特性 教学系统具有复杂系统的共同特性，又有教学活动本身的特性， 具体主要有如卜几种特性： ( 1 ) 相关性和整体性 系统不是各要素的简单集合，组成教学系统的各个要素不是孤立 存在的，而是为了达到系统的基本功能相互密切联系在一起的。例如： 教师是知识技能的传授者，教学活动的组织者和学生学习的引导者， 离丌了，教师，学生就只能是自学者。同样，没有学生，教师就失去了 特定的施教对象，变成了一般的传播者。在教学中，教学内容是教师 和学生学习的客观依据和评价标准，丽它又是借助某些教学方法和教 学媒体传播的。教学方法和教学媒体更是相辅相成，互为依托。正是 这些要素相互有机的联系在一起，使教学系统保持了本身质的规定性。 e 教学系统具有的整体水平功能是它的各组成部分所没有的。 ( 2 ) 目的性和可控制性 由密切相关的各要素构成的教学系统是围绕着一定的目的运行 的。亦即教学系统是为了向学生传播系统的科学文化知识，使他们的 素质得到全面发展，成为对社会有用的人才。明确的教学目的有利于 提高教学系统的有序性，使进入教学系统的各要素具有共同的运动方 向，从而有效地实现教学系统的既定功能。同时，教学系统既定功能 的实现是需要有协调和控制的机制的，因为一个系统要获得所需要的 行为，维持正常的运动，少不了对各要素运动的控制。控制的基本条 件是反馈，就是要有信息的双向传递。如果不经常的、及时地得到反 馈的信息，教学这样的复杂系统就难以做到有效的控制，难以达到预 定的目的。 ( 3 ) 复杂性和开放性 教学系统的构成要素众多，各要素程度不等的具有不确定性，相 互之间的关系又纵横交叉，是一个比较复杂的系统。以教师和学生这 两个主体要素为例，其要素取决于各自的传播技能、知识水平、教与 学的态度、社会和文化背景；其相互作用需要由一系列的教学目标、 教学内容、教学原则、教学方法、教学媒体等来维系。而且，教学系 统还需要与环境交换能量和信息来实现自我维持。否则系统内各要素 会逐渐衰败，导致系统的最后瓦解。这种开放的特性还表现在教学系 统与外界因素的相互联系：即受社会政治、经济、科技、文化等约束 或影响，又对这些社会因素发生反作用。这又增加了教学系统的复杂 性。 ( 4 ) 成长性和动态性 随着社会日新月异的发展，对培养人才的质量规格也越来越高。 反映到教育上，就需要有高水平的师资，有较好的生源，有适应社会 发展的教学内容，有体现科技水平的教学媒体。因此在教学系统中， 师资水平的不断提高，学生学习的不断进步，教学内容的不断更新， 教学媒体的不断多样化，说明了它的成长性。实际上这也反映了教学 系统动态的特性。人们既希望通过制定一系列的计划、条例、原则来 6 维持教学系统的稳定性，又在环境变化的推动下经常产生创新的动机， 创造出新的教学思想、教学模式、教学方法、教学媒体，使教学系统 的构成要素表现出一种动态的平衡，从而使教学系统在渐变中持续发 展。 综上所述，要想获得较好的教学效果，即实现系统功能的优化， 必须应用系统科学的理论与方法，关注教学系统的各种特性，整合教 育系统中的各个要素，进行正确的教学分析，选择科学的教学策略并 形成客观的教学评价，从而使教育这一复杂的臣系统实现功能的最优 化! ( 二) 系统科学对教学具有积极的指导意义 系统科学主张采f h 系统方法研究，探索系统中各个要素问的本质 联系，并通过一套操作程序米协调、配置各要素问的关系，以实现系 统整体功能的最优化。 从信息论的角度来分析，教学过程是一个教育信息( 即教学内容) 的传播过程。这过程极其复杂，最终的传播效果要受到信息发送者 ( 教师或教材) 、信息的组织形式( 信息处理方式) 、信息传递的通道 ( 教学媒体) ，以及信息接受者( 学习者) 等多方面因素的影响。若想 取得良好的教学效果，必须对教学信息传播过程中的各个要素予以充 分重视，要用动态、多维的眼光来看待这一过程。单一或部分要素的 优化的确可以解决教学中的些问题，并为教学最优化创设一定良好 的条件，但部分要素作用的充分发挥并不能解决教学中所有的问题， 部分要素的优化并不等于教育最优化。因此，系统论启发我们：教育 系统功能的最优发挥，不仅需要各组成部分充分发挥自己的作用，更 取决于系统巾各要素的最优配合和协调一致( 即整合) 。系统科学的许 多理论在教学过程中都有所体现，但却并没有被大多数教育工作者所 意识。例如：视觉心理学认为：人们观察事物时往往会把互相靠近的 事物感知成一个整体。心理实验表明，如果把视觉信息按空间距离分 成组，使之形成一个良好的格式塔，则可以大大缩短感知时间，提高 信息的感知效率。而如何才能够正确且科学的进行信息分组，就涉及 到系统科学中信息组块划分的相关理论，所以系统科学与教学是息息 相关的。 教学可以从实践中总结出许多问题，而系统科学可以将这些问题 上升到理论高度，并能通过数据的定量分析，给出量化的解决方案， 从而更好的解决教学中的疑难问题。 需说明的一点是，系统论不仅仅局限于“三论”，但其他理论的具 体应用还没有被广泛的结合于教学实践。同时，由于“三论”是科学 的，对其认识和具体应用也还有许多可探索的地方，因此，本文只探 讨有关“三论”对教学的指导意义。 三、教学媒体设计概述 ( 一) 媒体与教学媒体 1 媒体 现代科学的发展日新月异，纷繁庞杂的信息更是铺天盖地。生活 在其中的人们不可能对所有的信息都直接感知，这就需要借助一种工 具，它能够在信息传递过程中，从信息源承载并传送信息到受信者， 这工具就是媒体。媒体一词来源于拉r 语“m e d i u m ”，音译为媒介， 意为两者之间。它是记录、存储、传输、调节和呈现信息的所有材料、 实物、设施和人的总称。也可理解为是实现信息从信息源传递到受信 者的一切手段。例如：报刊、杂志、电影、电视、光盘、录像带、电 视节目主持人等等。 在现代社会里，人们的生活离不开信息，也同样离不开媒体。现 在媒体已经成为各种通信工具、宣传工具、教育工具的总称。 2 教学媒体 媒体以承载和传递教学信息为最终目的时称为教学媒体，它用于 教学信息从信息源到学习者之间的传递，是教学资源的重要组成部分 之。教学媒体包括现代化教学手段、传统教学工具、教学资料和教 学传媒等。 现代教学媒体是指利用现代技术承载和传递教学信息的工具。它 山两个相互联系的要素构成：一是硬件或现代教学设备，即用以存储 和传递教学信息的多种教学机器；二是软件，即录制或承载了教学信 息的荇种片、带和软盘等。教学媒体虽然只是教育系统中的一个要素， 但它本身也自成系统。而且，随着科学技术的进步，它在教学过程中 所起的作用越来越大，也因此越来越受到教育工作者的重视，并且正 朝着新的趋势发展，即更加小型化、智慧化：印刷图文、影像、声音 数字化以及学习网络化。因此，对教学媒体设计的系统研究是十分必 9 要的。 ( - - ) 当前媒体设计概况 教学媒体能够同时获取、处理、存储、展示包括文字、图形、声 音和动画等不同形态的教学信息。它的引入，使课堂超越了传统教育、 教学的视野，冲破了时空限制，丰富了教学内容，增加了教学密度和 容量，促进了学习者对学习材料的感知，创造出了一个使知识来源多 样化的教学环境，为学习者个性、素质的发展提供了无限广阔的天地。 因此，原本属于教学策略研究领域的教学媒体设计已日益为越来越多 的教育工作者重视、研究。教学媒体的分类研究，教学媒体的特性研 究，教学媒体选择与应用研究等教学媒体设计研究正不断的在广度和 深度上拓展、延伸，并已取得了丰硕的成果。例如：由于出发点不同， 对于教学媒体的分类也不同： 1 根据印刷与否分类：可分为印刷媒体和非印刷媒体。 2 根据教育信息传播过程中信息流动的相互性分类：可以分为单 向传播媒体和双向传播媒体。 3 根据教学媒体的制作技术分类：可把媒体分为基于视觉技术的 媒体、基于视听技术的媒体、基于计算机技术的媒体和基于整合技术 的媒体。 这一研究成果可以指导教师根据不同种类媒体的特点，结合教学 内容的性质和学习者特点更有针对性的运用媒体及媒体组合来实施教 学。但有一点我们也应注意：现阶段的研究大多还只停留在对媒体本 身的特性研究上：研究它的分类，研究各种媒体的特点，研究媒体间 的对比等。而对教学媒体选择与应用的实践尚未提出一个系统完整的、 具有可操作性的程序和步骤。本文便试图从系统科学的基础理论出发， 在以往教学媒体设计的研究基础上对基于系统科学研究的教学媒体的 选择与应用作以初步探讨。 1 0 四、基于系统科学研究的教学媒体设计原则 随着科学技术的飞速发展，教学媒体从古老的语言、文字到最先 进的多媒体计算机，种类越来越多。而在教学过程中，为了完成既定 的教学任务，需要在丰富多彩、功能各异的教学媒体中选择最为合适、 有效的一种或多种媒体。这就要求我们遵循系统科学的基本原理与原 则进行科学且合理的设计与选择。 ( 一) 需要可行原则 需要u j 行原理与_ f 夺制论中强调的反馈原理是一致的，从系统科学 的反馈原理可以逻辑地引伸出斋要町行原理。 任何教学媒体的使用都是由教学需要所决定的，教学需要是教学 媒体使用的强大刺激，而实际可行又是教学媒体在教学过程中得以具 体应用必不可少的分析环节。可以说，任何一种教学媒体或媒体组合 的成功使用都是教学需要与实际可行相统一的结果。 1 教学需要是媒体选择的前提与基础 在教学实践中，往往有的教帅为了体现教学手段的现代化，为用 而用，多多益善。这种情况只能给人一种冗余的感觉。看起来很热闹， 其实效果不佳。因此，在进行教学媒体设计时必须针对一定的教学任 务、教学f | 标、难点、重点来考虑、选择相应的媒体。并注意这些媒 体是否能引起学习者的学习兴趣；是否与学习者已有的知识状况和发 展水平相符合等。千万不能片面追求媒体的数量而不考虑效果，以避 免媒体种类的繁杂和内容的冗长。 2 实际可行是媒体选择的必要条件 在运用媒体进行教学前，教师不仅要吃透教材，了解学生，还应 该熟悉教学媒体的特点和操作规程，选择最佳切入时机和讯息呈现方 式，使教学更加生动、更具启发性，既重视应用媒体启动学习者的智 力因素的作用，也重视其非智力因素对教学效果的影响，使两方面水 乳交融，互相促进，保证教学媒体应用的实际可行。 ( 二) 经济有效原则 经济有效原则与有序原理是一致的，从系统科学的有序原理可以 逻辑地引出经济有效原理。 在工业上，经济有效通常指产出与投入之间的对比关系，相对既 定的产出，投入越少，效率越高；相对既定的产出，产出越多，效率 越高。应用于教学媒体的设计与选择，我们认为应该为付出尽可能低 的代价，取得尽可能完善的教学功能。即媒体选择的几率= 媒体产生的 功效需付出的代价。也就是说，为了有效地控制教学系统，我们可以 应用系统科学中某些有效性判据来分析媒体的经济有效性，找到教学 媒体的最佳作用点，以进行科学且合理的设计与选择。 ( 三) 简单可靠原则 简单可靠原则与整体原理是一致的，从系统科学的整体原理可以 逻辑地引伸出简单可靠原理。 一般的教学媒体都是由人数众多的教师和学生使用，所以，应力 求简单。这个简单并不是指教学媒体的结构简单，而是其使用与操作 应简单、方便。同时，简单必须与可靠相统一。各种媒体特性各异、 各有所长，单独使用一种媒体完成教学任务是有困难的，为了保证可 靠，高效的教学，我们需要考虑综合各种教学媒体的特性，将各种教 学媒体的长处结合起来使用，采取多种媒体组合教学，实现各种媒体 的协调一致、最优配合。 五、基于系统科学研究的教学媒体设计方法 教学媒体设计是一个根据教学需要，在必要性、可行性及运行环 境分析基础之上进行媒体类型选择和媒体讯息呈现选择，并在对媒体 应用效果评价的基础上对设计进行调整与修正的系统过程。 ( 一) 媒体应用的必要性分析 虽然具有表现力、重现性、交互性与受控性等特点的教学媒体可 以从多种感官功能上最大限度的对学生予以刺激。但在教学媒体设计 过程中却不能只从兴趣出发，或h 是为了“应用”而应用，而应根据 不同教学任务的性质和学习者的特征来确定是否有应用媒体的必要。 必要性分析是整个教学媒体设计的起点。 1 根据教学内容确定选择与应用教学媒体的必要 我们知道，任何教学媒体的选择与应用都是教学需要所决定的， 教学需要是媒体应用的强大刺激，而且，有些媒体对教学活动达到预 期目标有着显著且独到的作用。但我们还应注意以下几类现象的存在。 现阶段，有很多教师在对一些不必要或不宜用媒体的内容进行教 学时电选用媒体。而在这一过程中，媒体可能只是起到文字教材的机 械翻版和简单重现的作用，仅仅是教学过程的一个点缀，也就只是“以 昂贵的材料取代了黑板”，这完全是一种不必要且不切合实际的盲目做 法一一过于关注表现形式和技术手段，而忽视了教育的根本目标。这 势必会造成人力、物力和财力的极大浪费。 另一方面，还有一些教师为了方便起见，将一些难度较大的教学 内容生硬的压缩在一个教学片里，切断了知识的内在结构，不仅降低 了教学难度，而且减少了单位时间内的教学梯度，使学习者对所学内 容不能系统、完整的把握。 再有就是一些老师利用资源获取的便利，将某一教学内容通过媒 1 1 体播放无目的的展开，脱离了教学大纲的要求，增加了额外的课时量， 学生可能看得眼花缭乱，注意力极度分散，听课也不得要领，既浪费 了课时，又造成了另一种形式的满堂灌机灌，这样不仅没有真正 发挥媒体的教学效能，还会在教学过程中造成不必要的干扰，使教学 质量大受影响。 以上现象都是没有针对教学内容对媒体应用进行必要性分析所导 致的。为了避免类似现象的出现，在媒体设计过程之初，我们必须进 行必要性分析：明确教学内容、性质，突出教学的重点、难点，根据 需要适时、适地的应用媒体，防止随意和浪费现象的出现。 2 根据学习者特征确定选择与应用教学媒体的必要 学习者特征是在进行媒体应用的必要性分析过程中必须考虑的一 个因素。这其中包括学习者的年龄、认知结构、学习风格、兴趣、动 机、经验背景等方面，并预测学习者在学习过程中可能出现的困难和 问题。 不同年龄阶段的学习者对事物的接受能力不一样，教学媒体的设 计必须与教学对象的年龄特征相适应。按照皮亚杰的儿童认知发展理 论，小学生( 6 1 2 岁) 正处于认知发展的第三阶段，即具体运算阶 段，其认知结构属“直觉思维图式”，且注意力不易持久集中。因此在 进行教学时，就有必要选择那些直观性强、表现手法简单明了、图像 对比度大、易于分辨事物主要部分与次要部分一类的媒体，通过呈现 图形、图像以及动画的媒体来激发他们的学习兴趣，适应其直觉思维 图式，维持注意力的集中，实施形象化教学，进而取得良好的教学效 果。可供选择的媒体如：幻灯、投影、模型、论因、图片等。而初中 生( 1 2 1 5 岁) 则处于认知发展的第四阶段，即形式运算阶段，其认 知结构属“运算思维图式”，处于这一阶段的学生，思维能力有了较大 发展，具有一定的逻辑思维和自我控制能力。但这种逻辑思维仍属经 验型，还需要有感性经验的支持。因此进行教学时也有必要利用媒体 帮助学生由直觉思维向逻辑思维过渡，以引导学生学习抽象概念，逐 步发展逻辑思维的能力。这时可以考虑那些表现手法复杂、展示教学 信息连续性强的媒体。比如：电视录像媒体、电影媒体、语言实验室 1 4 教学系统等。值得注意的是，埘于初中生而言，形象化的教材虽不可 缺少，但不能像小学生那样仅考虑形象化问题，生动、美观的外在形 式不一定会有助于学生认知能力的发展。 另外，各个年龄段的学习者在理解一些比较抽象，缺乏与之有关 的经验背景的教学内容时会产生定的困难，这时同样有选择与应用 教学媒体的必要。 ( 二) 媒体应用的可行性分析 教学媒体的应用对人力、物力都有一定的要求。一定数量的技术 开发和设备维修人员是保证媒体正常运行的根本前提，同时也必须有 足够的资金投入才会使得媒体的更新换代及所需教学软件的应用开发 成为可能。一般来说，司行性分析应从以f 几个方面着手。 1 教学管理因素 如果教学单位没有一定规模的媒体设备和机器，没有相当数量的 和质量的媒体教材，那么媒体教学就成了“无米之炊”，难以维继。因 此，在进行可行性分析时必须考虑本单位媒体制作力量，软件与硬件 的数量与质量等相关情况。同时，还应建立和培养有效的媒体教材设 计、开发的人才基地和运作机制，鼓励其群体经常性的参与系统性和 地区性的技术协作与交流，并保证足够的资金投入以使媒体的选择与 应用长期可行。 2 教师能力具备基本的选择与操控能力 ( 1 ) 教学媒体的选择能力 教师是教学过程巾的主导。教学媒体的恰当选择与切实可行也常 常受到教师素质和能力的影响。，只有教师具备了一定的视听心理学理 论，教学理论，学习理论以及系统化教学设计等相关的知识，才能根 据不同教学内容的需要更加科学、合理的选择与应用教学媒体，并周 密的安排课堂教学组织形式，及时获取与处理学习者的反馈信息，维 持学习者的学习兴趣，从而将课堂控制在一个睫好的氛围之中。 ( 2 ) 对教学媒体的操控能力 虽然媒体教材可以有专门的编制人员来制作完成，但媒体最终要 在教学中应用，所以必须由教师来操纵、控制，如不能很好的操作， 就不能发挥应有的作用。因此，教师必须具备一定专业设备和器材的 基本操作、调试能力，才能保证教学媒体功能的充分发挥和整个教学 过程的流畅顺通。如果教师的操作能力较强，媒体的应用性就较高， 选择一些功能较全、价格较贵、操作较复杂的媒体也是实际可行的； 如果教师的媒体应用能力较差，选择操作较复杂的媒体，则教师在上 课过程中就可能会出现操作失控的情况，直接影响正常的教学进度， 进而影响教学的质量。同时，教师还应具有对光线、音响效果等视听 环境做出主观评价( 噪声、杂光、画面的抖动和倾斜等) 的能力，注 意这些条件对学习者产生的无关刺激，正确调试和修正媒体应用各环 节的不足之处，使媒体设计不断趋于完善。 3 经济因素 根据系统科学的经济有效性原则，我认为媒体应用的实际可行还 必须考虑经济因素，即使用媒体的成本问题。几乎所有研究教学媒体 设计的专家在论述媒体选择时也都提到在选择与应用教学媒体时，应 考虑教学效益、经济效益，力求节约，避免浪费。因为许多情况是： 待选的几种媒体都能达到近似相同的教学功效，但他们各自使用的代 价却相差悬殊。这时要找到一个正确的选择并不难，那就是高效低耗 的媒体。美国大众传播学家施拉姆( w s c h r a m m ) 认为：如果可以用 较便宜的教学媒体来上课，其效果与价格高的教学媒体上课一样好， 千万不要用价格高的媒体来上课。 ( 三) 媒体运行环境分析 媒体是教学系统诸要素中的一个要素。其运行始终处于复杂、多 变的教学系统环境之中。因此，在设计过程中必须考虑媒体与环境中 其他要素的相互作用与影响，单单强调自身作用的充分发挥是极其片 面的。 1 教学规模 山于教学规模不同，大班级教学、小组教学和个别化教学所使用 的媒体类型和讯息呈现方式常常是不同的，因此，我们有必要对此进 行分析。一般来说，大班级教学时应选用那些易于分辨事物的主要与 次要部分的媒体，并注意加大对象与背景的差别，使主要内容占据显 著位置，以便班级各个角落的同学都能对媒体的表现内容有一个清楚 的队识，加深对教学内容的理解。而在小组教学和个别化教学情况下， 由于教学规模小，就应该注意选择那些适宜于学习者操作的媒体来增 加学习者与教师，以及学j j 者之间的沟通与交流，充分调动学习者各 种感官的参与，使其更加积极、主动的投入到各个教学环节当中。所 以，根据不同的教学规模，我们在媒体设计过程中就可以考虑适当的 通过媒体加大学习者的参与程度。 2 使用场所及建筑设施 一般来说，各种媒体对其使用场所的环境与设施都或多或少的有 一定的要求。比如说，实物投影要求室内遮光必须严密，才能达到所 要求的清晰度；计算机对其存放于使用环境的温度和湿度都有较高的 要求这些条件将对其长时间稳定运行，不出故障起到决定性的作 用。 因此，在运用媒体进行教学前，对其环境的光线、混晌、湿度、 温度等影响媒体使用效果的因素的分析也是不能忽视的。 ( 四) 媒体类型的选择 每种媒体都有一定的特性，主要表现在传递范围、表现力、重 现力、参与性和受控性等方面，因此他们的功能也不尽相同。例如： 有的媒体适合于传递声音；有的则善于表现运动；还有的媒体可以给 学生提供参与的机会。不难看出：对于某一特定的教学情境，确实存 在着使用某一媒体效果更好的情况进行认知类的教学时选择动画 图片模型、幻灯等教学媒体，即可收到良好的教学效果；而对于情感 类的教学内容，设计者应选用表现手法多样、艺术性和感染力强的媒 体，这样的教学可能对学习者产生强大的吸引力和情感上的震撼力， 有利于教学目标的实现，如：设计者可选用电视录像、电影、多媒体 课件、影碟( v c d 、d v d 、m p 3 等) 、数字音响等；对于技能训练类 的教学，设计者应选用电视录像、电影等表现手法丰富、具有时空突 破功能的教学媒体。 可见，教学信息的多维性也使教学媒体类型亦需多样化，正确选 择教学媒体的类型已成为教学媒体设计的焦点，对于媒体类型的选择 必须系统全面的予以考虑。 1 教学媒体的类型和特点 我们说，从不同的角度可以将教学媒体进行多种分类。这里，我 们根据现代教学媒体作用的感觉通道不同和其在教学中作用的共性， 将教学媒体划分为视觉媒体、听觉媒体、视听媒体。下面我们分别就 这几类教学媒体的特点予以简单的分析和介绍。 ( 1 ) 视觉媒体 人们总是通过自己的感官从周围世界中获取各种各样的信息。实 践证明，在所有的感官中，视觉感官的感受能力最强，如表1 所示： 表1 ：学习比率的研究 感觉 i 视觉l 听觉嗅觉触觉 i 味觉l 比率8 3 1 1 3 5 i1 5 1 可见，在教学中开发和利用好视觉媒体是十分重要的。 视觉媒体最显著的特点就是它的直观性。其教学效果取决于学生 的年龄、文化背景及所处的地域特征等。视觉媒体在教学中的具体运 用形式包括投影、幻灯以及图片、印刷材料、模型、实物等教具。 ( 2 ) 听觉媒体 听觉媒体是指承载并传递声音信息的物质工具，如教学中常用的 录音机、唱机、语音实验室及相匹配的软件等。听觉媒体主要是用于 语言能力的学习与训练，特别是听觉技能的训练。它可适用于教学的 所有阶段。 听得见不等于听得懂，为了有效的使用听觉媒体，应当培养和发 展学习者的听觉技能。听觉技能主要靠反复实践才能形成。可以通过 lr 直接听、按照说明听、听大意、利用上下文听、分清有关和无关信息、 分析描述的结构，以及改变叙述速度和声音强弱等方法来提高学习者 的听觉技能。 ( 3 ) 视听媒体 所谓视听媒体，是指可以同时通过视、昕两个感觉通道呈现信息 的媒体。对记忆的研究表明：视听并用将获得更多的教学信息量，更 长的记忆保持率和更佳的学习效率。如表2 所示： 表2 ：记忆比率的研究 学习记忆保持比率 方式二小时左右二天以后 单纯用听觉 6 0 1 5 单纯剧视觉 7 0 4 0 视听并朋9 0 7 5 由此可见，视听媒体结合了视觉媒体和听觉媒体两者的功能与优 势，能够将曳观、鲜明的图像与生动的语言、语调有机配合。这种默 契的配合能创造出一种新的环境氛围，不仅使所需传递的教学信息得 以充分表达，而且有利于学习者学习兴趣的激发，使学习者处于积极 的学习状态，促进其对信息的接收、理解和记忆。视听媒体包括电影、 电视、录像和交互媒体等。 在教学媒体设计过程中我们需要根据教学内容以及学习者特征的 差异，针对不同类型媒体的特点进行科学、合理的选择。 2 充分应用多种媒体资源，开展多媒体组合教学 1 9 世纪末幻灯介入教育后，教学便开始使用多种媒体。2 0 世纪 7 0 年代以来，随着媒体技术的不断发展与媒体种类的不断增多，新的 教育教学理沧与学习理论的创新和引入，以及系统科学理论在教育领 域的广泛运用，多种媒体优化组合和教学过程优化己成为教学设计的 重要内容。多种教学媒体的组合应用，使传递、呈现教学信息的方式 和通道多样化，但这种多媒体组合并不是简单地相加或更替，而是按 照教学系统设计理论进行有机组合，使之互为补充、相辅相成，优化 传递、呈现的手段和方法，以调动各种教学要素，调动学习者多感官 】9 参与学习，形成最优化的教学系统结构。 ( 1 ) 多种媒体组合应用 众所周知，现代教学媒体种类很多，性能各异，在表现方法和使 用效果上各自存在着这样或那样的优缺点，没有一种能绝对满足一切 教学内容和教学对象的“万能媒体”。而教学过程是一个十分复杂的过 程，需要对人体的多种感官进行多方位的延伸才能达到最佳效果，因 此，应该对性能各异的教学媒体进行优化组合，使其在教学过程中交 互应用，扬长避短。以充分调动学习者多种感官参与学习，实现动静 结合、视听结合、协调统一的教学目的，切实提高和加强教学的整体 效应，取得最佳的教学效果。教学媒体的内容在科学性、思想性上不 应有错误，这是至关重要的。各种媒体各有所长，也各有所短。一种 媒体对于某一教学目标来说，可能会比其他媒体效果更好一些，但对 于另一教学目标也许不合适。因此，我们应该充分发挥各种媒体的教 学优势，开展多媒体组合教学，综合运用各种媒体资源，为学习者创 设一个最佳的学习环境。 例如：在识字教学中，除传统的板书和挂图以外，教师应充分利 用幻灯、投影、多媒体计算机软件等，给学生提供能够呈现生字的笔 画、笔顺、部件、间架结构的事实性媒体；利用录音、多媒体计算机 软件等，给学生提供能够示范生字的正确读音和书写的示范性媒体； 利用活动投影片和多媒体计算机动画软件，给学生提供展示生字编码 过程的过程性媒体；利用录像、v c d 或多媒体计算机软件，给学生提 供有助于对字义深刻理解的情景性媒体。 在阅读教学中，应利用幻灯、投影等、给学生讲解重点的字和词： 利用录音给学生示范标准的课文朗读；利用多媒体计算机软件给学生 提供既有趣味性又符合科学性的阅读材料，在阅读过程中，通过热键 的形式可随时查解疑难的字词，通过练习测试形式可检查学生的阅读 效果：再利用投影片进行师生共同总结。 在作文教学中，应充分利用挂图、幻灯、投影、录像、v c d 、多 媒体计算机软件等媒体给学生创设情境，利用文字投影片让学生进行 观察，利用挂图、幻灯、投影、录像等媒体让学生进行局部分说和整 体总说，利用投影片或文件传送器对学生作文进行评论和批改。 ( 2 ) 新旧媒体组合应用 每当新型媒体刚一出现的时候，有些人总是爱夸大其作用，并试 图以此代替其他的媒体。例如：计算机技术的出现就使许多人认为它 足以代替其他任何一种媒体，甚至有可能代替教师的作用。事实证明 这种想法是