教学系统设计第五章.ppt

1、1,教学系统设计,教育科学学院 张新明,2,第五章“主导主体”教学系统设计,“主导主体”教学系统设计的理论基础 “主导主体”教学系统设计的基本方法 网络课程设计方法 为意义建构学习设计教学,3,5.1 “主导主体”教学系统设计的理论基础及方法,一、以学为主ID的学习理论基础 建构主义学习理论（略）,4,二、以教为主ID的理论基础,P225,奥苏贝尔的“学与教”理论 有意义接受学习理论 先行组织者教学策略 动机理论,5,（一）有意义接受学习理论,自主学习,6,（二）先行组织者教学策略,这是奥苏贝尔提出的一种适合认知领域目标的教学程序。奥苏贝尔认为，促进学习和防止干扰的最有效的措施，是利用适当相关

2、的和包摄性较广的，最清晰和最稳定的引导性材料，即所谓的“组织者”。由于这些材料通常是在呈现教学内容本身之前介绍的，目的在于用它们来帮助确立意义学习的心向，使学生在“已经知道的”与“需要知道的”之间架设起桥梁，因此又称先行组织者。它的基本过程是：提出先行组织者，逐步分化，综合贯通。 奥苏贝尔还区分了两类组织者，一类是说明性组织者，它提供适当的类属者，与新的学习内容产生一种上位关系，适合于学生对所学材料完全是新的和陌生的情境。另一类是比较性组织者，既可用于新观念与认知结构中基本类似观念的整合，又可用于增强本质不同而貌似相同的新旧观念之间的可辨别性。它更适合于学生对所学材料有一定的经验基础的情境。,

3、7,（三）动机理论,自主学习,8,三、两种理论的互补性四、“主导主体”教学设计的方法与步骤,9,10,11,5.2 网络课程（或课件）脚本的“主导主体”教学设计流程,自主学习 策略设计,协作学习 策略设计,协作学习 策略设计,协作学习 策略设计,自主学习 策略设计,自主学习 策略设计,12,5.3为意义建构学习设计教学,教育心理学研究教学如何影响学习。教学与学习是彼此相互联系的过程，从而促成学习者发生改变。学习可以比喻为“学习增强”或“知识获得”或“知识建构”。学习是发生这三种记忆，即感觉记忆、短时记忆和尝试记忆；与之相配套的三种学习过程分别是选择、组织和整合。教学必须帮助学习者选择相关的信息

4、，组织信息和整合信息。也就是说，有意义学习依赖于在学习中的积极认知加工或知识建构。,13,理查德梅瑞尔(RichardEMayer)是美国加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)Ic理学教授(个人主页为http/wwwpsychucsbedupeoplefacul印mayerindexphp)，其研究兴趣主要是教育心理学和认知心理学。目前，他的研究主要涉及有关多媒体学习和问题解决方面的认知、教学和技术等交叉层面的问题。,14,Mayer曾担任过美国心理学会教育心理学分会主席，教育心理学家杂志和教学科学杂志兼职编辑，加州大学圣巴巴拉分校心理系主任。他目前还是十家教育心理学杂志的编委，出版了18本著作和发

5、表了250余篇论文。近年来出版的重要著作有：学习与教学(2003)，E-learning与教学科学(与Clark，Rc合作，2003)，教育心理学(第1卷和第2卷，2002)，多媒体学习(2001)，面向学习、教学与评估的分类学：布卢姆教育目标分类学的修订(与Anderson，LW等人合著，2001)等。,15,有学者曾对19972001年国际上五种教育心理学杂志进行了统计，Mayer是最优质高产的教育理学家之一，名列前茅。 2000年Mayer还曾荣获过桑代克奖，这是对其教育心理学终生成就的褒奖。作为一名享誉世界的教育心理学家，Mayer对近二、三十早教育心理学研究的进展影响甚大。从Gagn

6、e一贯倡导的“为学习设计教学”(DesigninglnstructionforLearning)到Mayer进一步发展为“为意义建构学习设计教学”(Designing Instruction for Constructivist Learning)，也许这就是教学设计发展的某种历史轨迹。本文大体概述了Mayer的教育心理学主张以及教学为学习服务的理念。,16,一、什么是教育心理学,什么是教育心理学? 基于学习者中心的观点，教育心理学可以被界定为心理学的一个分支，主要关注理解教学环境和学习者特点之间的互动以促进学习者认知发展。具体而言，教育心理学聚焦于操控人的认知过程和知识状态的方法之科学探究。

7、这一定义有三个主要成分：,17,(1)教育心理学是一门被称之为心理学分支的科学； (2)教育心理学探讨教师如何对环境进行操控(例如教学)； (3)教育心理学探究学习者认知过程和知识结构(例如学习)的最终变化。 简言之，教育心理学研究教学如何影响学习。,18,什么是教学? 教育心理学连接教学与学习(即由教师提供的教学操控和学习者发生的知识与行为的变化)。教学是教师为学生做出环境的安排，这样一种环境旨在促成学习者知识和行为的变化。 例如，加涅(1974)将教学定义为“安排外部事件以激活和支持学习的内部过程”。因而，教学的定义有两个基本成分：(1)教学是教师所做的事情；(2)教学的目标是促进学生的学

8、习。教学的含义包括了讲授、讨论、游戏、自学教材、项目研究和基于网络的呈现。,19,什么是学习? 如果教学的目标是促进学习，那么，我们就很有必要来理解学习是什么。学习是指学习者的知识发生持久的变化，这种变化是由经验带来的。因而，学习可以被定义为基于个人的经验而带来的相对持久的变化。这一定义表明学习有三个成分：,20,(1)学习是长期的而不是短暂的过程，例如学习语词处理系统。偶尔的、一时的变化并不能视为学习； (2)学习涉及到认知变化，这种认知的变化是通过行为的变化反映出来的。例如，在学习语词处理系统时，学习者处理程序时从不知到知的变化； (3)学习依赖于学习者的经验，例如能读懂语词处理系统的手册

9、。仅仅是单纯的身体方面的变化，像疲倦、点头等都不能算是学习。更重要的是，不仅要看学习者学到了什么，还要看他是如何解释所学到的东西的，也就是看他的个人经验有怎样的积淀。,21,有关“学习”定义中的三个成分，近一个世纪来研究者们对其中的两点(学习是持久的和基于经验的)意见较为一致，但是，对“变化的是什么”(或“学到的是什么”)却一直存有争议(Mayer，1992，2001)。 学习是认知的改变还是行为的改变，对这一问题的不同回答折射的是行为主义和认知主义的主要差异。Mayer采用的是认知主张，即将学习定义为一种反映在行为变化上的认知改变。,22,小结,总之，教学与学习是彼此互相联系的过程，通过教学

10、促成学习者发生改变。正是教学操控导致了学习者知识的变化。因为所有的学习都涉及将新的信息与现有的知识联系起来，因此，帮助学习者形成知识结构，用以支持掌握有用的新知识，就是至关重要的事情。,23,二、教学与学习的研究,我们如何知道教学改变了学习呢?换句话说，我们如何知道这种学习方式比另一种学习方式更好呢? 下面我们来讨论实施教学方法之研究的三种路径行为取向、认知取向和情境取向。,24,1行为取向,教学研究的传统取向一直是行为取向，即先实施某些教学操控(例如在开始讲授前是否先出示提纲)，然后再测量学生在每一种方法下的学业表现情况。这类研究的目的是确定某些可观察的教学操控对可观察的行为的影响效果。一般

11、来说，这类研究的结果可以概括为“A方法是否比B方法更好”。,25,2认知取向,行为取向的一个问题是它不能解释为什么或如何A方法比B方法好。如果一个教师能够理解教学与测验成绩之间的相互关系，他就能更恰当地选择和运用各种教学方法。 教学认知取向寻求确定教学程序如何影响学习者内部的信息加工和已经形成的认知结构。例如，我们也许会研究不同的教学方法如何影学习者选择相关的信息，如何将它们组成一个有内在联系的认知结构，以及如何将新信息与原有的知识联系起来。认知取向不是仅仅将注意力放在习得多少上，同时还聚焦于学习者学到些什么，即学习者在学习前和学习后之间的认知结构所发生的质性差异。,26,3情境取向,虽然认知

12、取向较之行为取向对教学的迁移性质提供了更深层的理解，但其仍然是不完整的。在情境取向看来，我们很难将教学方法从所处的情境中分离出来，这种情境包括了学习者、课堂、学校乃至更大的教育体制等社会与文化背景。对不同的教师、学习者和课堂来说，运用A方法与运用B方法可能是两种完全不同性质的事情。因而，情景取向日益关注的一个方面是：教学在课堂里究竟是如何得到实施的。,27,小结,三种观点都提供了一些有用的东西。当你阅读一些有关教学方法的研究结果时，你会说出它们究竟是行为取向、认知取向还是情境取向。不过，Mayer还是更多地偏向于认知取向，因为它比起较古老的行为取向更有优势，同时也因为情境取向目前还不太完善。,

13、28,三、影响教学过程的因素,梅瑞尔总结了影响教学过程的若干因素。这些因素主要有：,29,（1）教学操控(Instructional manipulations)：环境(即外部)事件的序列，包括教学材料的内容及其组织方式，教师的行为等。教学操控既包括了教什么，又包括了如何教，并且取决于教师和课程的特征。 （2）学习者特点(Learner characteristics)：这是指学习者现有的知识，包括学习情境要求的事实、程序和策略；学习者记忆系统的性质，包括记忆中表征的能力和方式。,30,(3)学习情境(Learning context)：学习的社会和文化背景，包括课堂与学校的社会结构。 (4)

14、学习过程(Learning processes)：在学习中学习者内在的认知过程，例如学习者如何基于已有知识选择、组织和整合新的信息。 (5)学习结果(Learning outcome)：学习者知识或记忆系统的认知变化，包括新获得的知识、程序和策略。 (6)业绩表现(Outcome performance)：学习者的测验业绩(或行为)，例如对新学习任务的保持与迁移。,31,如前所述，认知取向涉及了一些学习的内在因素，如学习者特征、学习过程和学习结果。因而，认知取向显然是以学习者为中心的。由于这些因素不是直接可观察到的，它们只能从学习行为中加以推断。因而，认知取向面临的一个挑战是采取多种研究方法对

15、学习者的内在过程和状态做出正确推断。,32,四、学习的三种比喻,学习作为反应增强 学习作为知识获得 学习作为知识建构,33,1、学习作为反应增强,将学习喻为反应增强(response strengthening)的观点在20世纪的前50年曾广泛流行，这一观点主要是基于实验室动物的研究而得出。 按照这种观点，学习就是一种机械呆板的过程。对某一个特定的情境做出成功的反应将自动得到强化，而对某一个特定的情境做出不成功的反应将自动得到削弱。如此看来，学习就是一个刺激(s)与一个反应(R)之间联系的增强或削弱。 例如，在阅读中，一个要想得到增强的S-R连接是生字“猫”和它的读音，在书写中，则是生字“猫”

16、和其书写笔画。在算术中，则是“4+4=”和“8”。按照这一观点，学习者是被动的接受器，学习完全是由环境的强化所塑照的，教师是一个反馈的施予者，传递着奖赏和惩罚。,34,学习就是一种反应增强，表明在教育实践中，教师只要创设简单反应情境即可：学习者做出一个反应，教师提供一个适当的奖赏和惩罚。很显然，与这种比喻相一致的教学方法是操练，读写算的基本技能是教学的重点。,35,2学习作为知识获得,学习就是知识获得(knowledge acquisition)，这种观点是在20世纪60-70年代提出的，当时的研究已经从实验室动物学习转向实验室人类学习。按照这种观点，学习发生于信息从一个较有知识的人(例如教师

17、)转向较少知识的人(例如学生)。如此看来，传递信息就像是填满一个空洞，就像是往记忆库中灌注。持有这种观点的人，视学习者为一个信息加工器，教师则是信息分配者。信息就是教师给予学生的商品.,36,学习就是知识获得，表明在教育实践上，教师只需要向学生呈现新的信息。例如，教师可能会让学生阅读科学教科书中关于电流在电路中流动的知识，然后再进行测验。很显然，教学的目标是增加学习者记忆中的知识量，所以阅读教科书和讲授是常见的教学方法。如果一个教师热衷于覆盖课程的内容，那他较为信奉的就是：学习是知识获得。,37,3学习作为知识建构,视学习为知识建构(knowledge construction)，这种比喻强调

18、学习者在领悟经验时应主动建构自身的心理表征。自20世纪70-80年代在实际的情境中研究人类学习时起，这种观点便应运而生。学习发生于人选择相关的信息，并将它组织成一致的结构，即用已有的知识来解释新知识。 Resnick(1989，p2)曾这样说：“学习不仅是记录信息，学习还是解释信息。”按照这种观点，学习者是一个意义领悟者，教师则是作为帮助学生完成学习任务的指导者，焦点落在学习者身上和帮助学习者构建完成学习任务的认知策略。,38,学习就是知识建构，表明在教育实践中，学生在有意义的学习任务中要积极参与和集思广益。例如，学写作文时，学生可以就如何谋篇立意开展讨论，教师则不妨加以引导。不是突出学习的结

19、果(如学到了多少)，而是强调学习的过程，例如如何学习的策略。当教育者将学习看成是知识建构时，他采取的往往是学习者中心的认知取向。,39,小结,三种比喻所建议的教学方法都有它的优势(Mayer，1996)。不过，Mayer最看重的还是知识建构比喻，因为它对改进教育来说潜力最大，也最符合教育心理学的性质。当然，强调知识建构，不是说就要排斥学习基本技能，而是指基本技能的学习应该在一个更大的学习任务情境下学习而不是孤立地学。例如，学习欧姆定律，应该学会设计一个实际电路图而不是记住孤立的公式。,40,五、知识的类型,教育心理学和认知心理学一般都将知识分为以下几种类型(Andemon等，2001，Maye

20、r，1992)： (1)语义性知识(semantic knowledge)是指一个人拥有的关于世界的事实性知识。例如，能够回答“加州州府所在地在哪里”等一类的问题。 (2)概念性知识(conceptual knowledge)是指在一个系统内主要概念的个人表征。例如能够回答“整数加法和小数加法的区别”等一类问题。,41,(3)图式性知识(schematic knowledge)是指有关问题类型的个人知识，例如能够区分有关求“时间速度距离”的应用题和有关求“计算利息”的应用题的区别。 (4)程序性知识(procedural knowledge)是指能够用于某一特定情境的一种算法或一组步骤。例如，

21、能够运用多位数除法程序来解答23423413：?之类的问题，还有像按照不同的几何形状进行分类、运用复数规则等。,42,(5)策略性知识(stratega knowledge)是指关于如何学习或如何记忆或如何解决问题等，例如，能够安排和监控如何完成一篇论文写作的计划，或能够决定如何去记住一组定义。 当然，还有其他一些知识类型，包括情感知识、动作知识、人际知识等。,43,六、记忆的类型与学习过程,如果我们将知识建构看成是教育心理学的核心，那么，学习者的记忆方式就是我们着手行动的地方。一般而言，个体的记忆方式有如下三种：,44,1感觉记忆,新进入的信息通过各种感觉接收器接收并且用感觉记忆(senso

22、ry memory)贮存的方式粗略保留下来。感觉记忆的容量是非常有限的，表征的方式是感知，保留的时间很短(例如，对视觉信息来说大体是半秒钟)，随着时间的推移将丧失殆尽。,45,2短时记忆,如果学习者在消退之前就对新进入的信息给予继续注意，那么，就能够将一部分信息转换为短时记忆(short-time memo)。短时记忆是形成主动积极意识的记忆环节。一般认为，短时记忆的容量很有限(例如一个人只能一次处理五个左右的项目，记忆的方式是听觉型的或其他方式)，保留的时间是暂时性的(除非在18秒钟左右时间主动复诵，否则信息就会丧失)，并目。带有吐故纳新的性质。另外，短时记忆还可以用来完成心理操作，这就是工

23、作记忆。,46,3长时记忆,如果能够将信息从短时记忆编码进入长时记忆(10ng-timememo)，那么，这些信息有可能被永久保持。长时记忆的容量无限，保持信息的时间长，只有当其他的信息干扰了要想重新提取的相关信息时，才会发生失忆的现象。,47,除了以上三种记忆方式外，知识的建构还和三种基本学习过程有关： (1)选择(selecting)。它涉及对已经呈现信息的相关部分予以聚焦并将它们增添到短时记忆。当学习者通过眼睛和耳朵对进入的信息予以注意时，实际上就在选择将要进一步加工的信息。Steinberg(1985)曾将这一过程称之为“选择性编码”，并认为其作用是从无关信息中筛选相关信息。,48,(

24、2)组织。它涉及对短时记忆中的信息片断建立起一种内在联系。在建构内在联系时，学习者要做的是将已经选择的信息组织成一个有内在联系的整体(Mayer，1984)。Steinberg(1985)也指出，这一过程是“选择性组合”，即将经过选择性编码的信息形成一个有内在联系的整体。,49,(3)整合。它涉及将在短时记忆中经组织的信息与从长时记忆中提取出来的已有相关知识之间建立起一种外部的联系。这一过程是“经过组织的信息与学习者记忆中已有的熟悉的知识结构联系起来(Mayer，1984)，Steinberg(1985)认为整合就是“选择性比较”，将新获得的或重新提取的知识与旧知识联系起来，以形成一个外部相关

25、的整体。,50,总之，学习者在短时记忆中选择、组织和整合新知识。在短时记忆中建构的知识借助编码过程被转化为长时记忆中的永久贮存。,51,七、意义学习的认知条件,我们已经简要地讨论了知识的类型和记忆的方式，现在可以回到教育心理学研究的基本问题上去，即教学如何影响学习。 有些学生既说不出课文的信息，也解决不了迁移性问题。这类学生可以称之为“学无所获者”。有些学生能够记住许多课文信息，但是不能创造性地运用信息来解决问题或做出解释。这类学生可以称之为“不善理解者(或机械学习者)”。还有一些学生既能记住课文信息，又能运用信息创造性地来解决问题，这类学生就称之为“意义理解者”。,52,导致这三种类型学习结

26、果的学习条件分别是什么呢? Gagne(1974)对影响学习结果的两类条件做出了明确的区分：内部条件是指在学习中学习者内部被激活的认知加工；外部条件是指发生在学习者以外的教学事件。 Mayer(1996，2001)认为要促进学习者的有意义学习，教学就必须满足三个重要内部条件：对学习者选择相关的信息、组织信息和整合信息提供帮助。具体而言即：,53,Mayer(1996，2001),1学无所获者如果第一个条件没有满足，那么将什么也学不到。因而，即使某个学生积极开动脑筋，但如果他不认真阅读课文信息，肯定什么也学不到。这样的结果便是保持不良和迁移不良。,54,Mayer(1996，2001),2不善理

27、解者如果满足第一个条件，但是第二个和第三个条件未能满足，那么该学生就不是以有意义的方式来学习的。例如，在阅读了一段关于闪电的课文后，如果该学生不能对闪电的各个现象做出因果分析，那么就缺乏了第二项条件。同样，如果学生没有具备或激活相关的现有知识(气温不平衡和电流不平衡的知识)，第三项条件也不会满足，以至新信息不能整合到现有的知识中。这样的结果便是保持良好但迁移不良。,55,Mayer(1996，2001),3意义理解者如果所有三个条件都符合，那么，该学生就是用有意义的方式来学习的。例如，关于闪电的新信息将组织为一个有内在逻辑关系的因果结构，并与气温和电流不平衡的旧知识整合起来。这样的结果便是保持

28、良好，迁移也良好。,56,虽然这样的区分对教学理论来说稍嫌笼统，但是它为理清不同的学习情境提供了一个框架。当然，其主要揭示的是有意义学习依赖于在学习中的积极认知加工或知识建构。,57,八、两种类型主动学习与测验,建构学习是一种主动学习(active learning)。但主动学习有两种具体情况，一种是指认知上被动，行为上主动。例如，回答填空题“加涅认为，影响学习结果的条件可分为两种，这就是和”，完成这一学习任务时，尽管学习者进行了填答活动(行为)，但是实际上可能并没有理解课文(认知)。,58,另一种情况是在认知上表现出积极主动，但是在行为上却没有“显山露水”(inaction)。例如学习者在阅

29、读课文，努力思考信息之间的联系。,59,哪一种主动学习更能够体现建构学习的特点呢? Mayer等人(1993)的研究表明：建构学习较多地体现为认知活动而不是行为操作。这就提示：教学设计应更注重鼓励学习者在认知上努力探究，而不仅仅在于开展了多少外显活动。Mayer倡导的建构学习就是在这方面下功夫的。,60,学习的结果可以分为“保持”和“迁移”。为了检验这两种学习的结果，会出现哪几种学习状态呢?例如，假定我们请一个学习者阅读一篇关于闪电如何会发生的课文，然后再提供一个记忆测验，看看他对已经呈现的信息记住了多少；另一个测验是迁移测验，看看他是否能创造性地运用已经学到的知识来解决问题。两个测验分别如下

30、。记忆测验如：“闪电持续的时间大概是百万分之一秒”或“一个闪电中包含的潜在电流量是伏特”；迁移测验可能会问：“怎样才能减少雷电带来的损失。”,61,记忆测验与迁移测验之间的区分也十分重要。记忆测验(retention tests)评估学习者能够记住多少已经讲过的材料，其中主要的手段是再认(识别)与再现(回忆)。 迁移测验(transfer tests)则要求学习者在一个新的情境中应用所学的东西。区分理解能力与死记硬背的方式是看学习者能否进行迁移，解决新问题。 按照梅耶和维特罗克(Wittrock，MC)的观点：“迁移发生于学习者运用先前解决问题的经验来提出解决新问题的办法。”,62,小结,建构

31、学习并不排斥记忆测验，但是更看重迁移测验。不单单靠检查“学到了多少东西?(通过记忆量来取舍)”同时也关注“学到的是什么?(通过迁移度来衡量)。”鉴于迁移测验在区分机械学习和建构学习中的意义，所以，对迁移的研究便是建构主义学习的中心议题之一。,63,小结,正是意义学习才真正实现了理解解决问题所需的相关知识和认知过程；而机械学习只是将学习看成是知识获取而不是知识建构。建构学习要求教学超越单一的事实性知识表征以及只评估要求回忆事实性知识的学习任务，也就是说，光是凭简单的操练是不足以取的。,64,九、促进意义学习的教学方式,如何探讨如何依据学习者选择、组织和整合信息的内部心理条件特点，以教学措施来促进

32、认知加工？ 如果我们将教学的目标定位于鼓励学习者成为一个认知上积极主动的人，那么，就应该积极探索促进建构学习的教学设计，帮助学习者确定哪些信息是有用的，理解不同的学习材料如何组织在一起，了解新材料同旧经验之间的联系。,65,1促进信息选择的教学方式,如何鼓励学习者在听课或自学中能关注最相关的信息呢? Mayer(1993)认为可以在文本教材中使用： (1)标题、空白、划线、箭头、重复、斜体、黑体、字体字号差别、图标等方式； (2)陈述教学具体目标以及插入提问。,66,例如，为了帮助学习者从“闪电形成”课文中选择相关信息，我们可以在若干主要步骤中用斜体或划线标示“暖湿空气上升，水蒸气凝结形成云”

33、。同样，这句话也可以作为第二段的标题。另外，也可以采用插入提问的方式：“暖湿空气上升时会发生什么”；图文并茂的“小结”也是一种引起注意的方式。,67,Mayer等人(1996)曾做了用小结是否能帮助学习者关注相关信息的实验。与预期的相一致，阅读了闪电形成中的关键步骤小结的学习者，不仅记忆良好，同时比阅读课文全文的学习者更善于解决迁移问题。显然，“以少胜多”，小结起着鼓励学习者关注相关信息的作用。,68,Mayer等人(1997)还进行了一个很有意思的试验：从课文中去掉有趣的但关系不大的信息，以检验其是否有助于学习者关注相关信息。其具体操作是：一组学习者阅读关于闪电形成的标准课文，另一组阅读配有吸引入的课文与图片(如有人在闪电中被击伤的故事)。结果证实，阅读标准课文的学习者掌握更好，这就从另一个方面表明去掉不必要的干扰因素很有必要(这一点在当今多媒体教学日益普及的情况下尤其重要)。,69,2促进信息组织的教学