CAI的理論基礎(chǔ)和以學(xué)為中心的課件設(shè)計-01

1/1CAI的理論基礎(chǔ)和以學(xué)為中心的課件設(shè)計CAI的理論基礎(chǔ)和以學(xué)為中心的課件設(shè)計北京師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所何克抗論著選摘內(nèi)容摘要一、CAI的理論基礎(chǔ)⒈行為主義學(xué)習(xí)理論⒉認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論⒊建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論與教學(xué)理論二、以學(xué)為中心的課件設(shè)計⒈以教為中心的課件設(shè)計原則⒉以學(xué)為中心的課件設(shè)計原則⒊以學(xué)為中心的課件設(shè)計的方法與步驟一、CAI的理論基礎(chǔ)眾所周知，自從1959年美國IBM公司研制成功第一個計算機輔助教學(xué)(CAI)系統(tǒng)，從而宣告人類開始進入計算機教育應(yīng)用時代以來，計算機輔助教學(xué)的理論基礎(chǔ)曾有過三次大的演變：

⒈行為主義學(xué)習(xí)理論第一次是以行為主義學(xué)習(xí)理論作為理論基礎(chǔ)，時間是從60年代初至70年代末。

這是計算機輔助教學(xué)的初級階段。

由于早期的CAI是由程序教學(xué)發(fā)展而來，其創(chuàng)始人是行為主義心理學(xué)家斯金納，因此在計算機輔助教學(xué)發(fā)展的初期，其理論基礎(chǔ)也就不可避免地要打上行為主義學(xué)習(xí)理論的深刻烙印。

在CAI課件設(shè)計中，基于框面的、小步驟的分支式程序設(shè)計，多年來一直成為CAI課件開發(fā)的主要模式，并且沿用至今，就是行為主義影響的明顯例證。

⒉認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論第二次是以認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論作為理論基礎(chǔ)，時間是從70年代末至80年代末，這是計算機輔助教學(xué)的發(fā)展階段。

經(jīng)過廿多年的論戰(zhàn)，在心理學(xué)領(lǐng)域行為主義已逐漸退出歷史舞臺，到70年代末和80年代初，認(rèn)知心理學(xué)已開始占據(jù)統(tǒng)治地位，在計算機教育應(yīng)用中其理論基礎(chǔ)也順理成章地由行為主義學(xué)習(xí)理論轉(zhuǎn)向認(rèn)知學(xué)習(xí)理論。

在CAI課件設(shè)計中，人們開始注意學(xué)習(xí)者的內(nèi)部心理過程，開始研究并強調(diào)學(xué)習(xí)者的心理特征與認(rèn)知規(guī)律；不再把學(xué)習(xí)看作是，對外部刺激被動地作出的適應(yīng)性反應(yīng)；而是把學(xué)習(xí)看作是，學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的態(tài)度、需要、興趣、愛好，利用自己的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，對當(dāng)前外部刺激所提供的信息主動作出的、有選擇的信息加工過程。

這一時期將認(rèn)知學(xué)習(xí)理論應(yīng)用于CAI的著名學(xué)者是安德遜(Anderson)。

他于80年代初期根據(jù)認(rèn)知學(xué)習(xí)理論提出一種思維適應(yīng)控制方法(AdaptiveControlofThought,簡稱ACT)，該方法強調(diào)高級思維的控制過程，試圖揭示思維定向與思維轉(zhuǎn)移的控制機制和控制原則，安德遜將這種方法應(yīng)用于建造認(rèn)知型學(xué)生模型，以實現(xiàn)對學(xué)生求解幾何問題思維過程的自動跟蹤與控制，并取得很大的成功。

他所研制的高中幾何智能輔助教學(xué)系統(tǒng)也就成為這一時期運用認(rèn)知學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)ICAI的杰出代表作。

⒊建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論與教學(xué)理論第三次是以建構(gòu)主義作為理論基礎(chǔ)，時間是從90年代初至今，這是計算機輔助教學(xué)的成熟階段。

建構(gòu)主義的最早提出者可追溯至瑞士的皮亞杰(J.Piaget)，他是認(rèn)知發(fā)展領(lǐng)域最有影響的一位心理學(xué)家，他所創(chuàng)立的關(guān)于兒童認(rèn)知發(fā)展的學(xué)派被人們稱為日內(nèi)瓦學(xué)派。

他堅持從內(nèi)因和外因相互作用的觀點來研究兒童的認(rèn)知發(fā)展。

他認(rèn)為，兒童是在與周圍環(huán)境相互作用的過程中，逐步建構(gòu)起關(guān)于外部世界的知識，從而使自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展。

由于個體的認(rèn)知發(fā)展與學(xué)習(xí)過程密切相關(guān)，因此利用建構(gòu)主義可以比較好地說明人類學(xué)習(xí)過程的認(rèn)知規(guī)律。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的基本觀點認(rèn)為，知識不是通過教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過建構(gòu)意義的方式而獲得。

所要建構(gòu)的意義是指：

事物的性質(zhì)、規(guī)律以及事物之間的內(nèi)在聯(lián)系。

在學(xué)習(xí)過程中幫助學(xué)生建構(gòu)意義就是要幫助學(xué)生對當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容所反映的事物的性質(zhì)、規(guī)律以及該事物與其它事物之間的內(nèi)在聯(lián)系達到較深刻的理解。

這種理解在大腦中的長期存儲形式就是關(guān)于當(dāng)前所學(xué)內(nèi)容的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

由于學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人的幫助，即通過人際間的協(xié)作活動而實現(xiàn)的主動建構(gòu)知識意義的過程，因此建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)以學(xué)生為中心，認(rèn)為情境、協(xié)作、會話和意義建構(gòu)是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素或四大屬性。

在研究兒童認(rèn)知發(fā)展基礎(chǔ)上產(chǎn)生的建構(gòu)主義，不僅形成了全新的學(xué)習(xí)理論，也正在形成全新的教學(xué)理論。

如上所述，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)以學(xué)生為中心，它不僅要求學(xué)生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識意義的主動建構(gòu)者；而且要求教師要由知識的傳授者、灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動建構(gòu)意義的幫助者、促進者。

這就意味著教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過程中采用全新的教學(xué)模式(徹底摒棄以教師為中心、強調(diào)知識傳授、把學(xué)生當(dāng)作知識灌輸對象的傳統(tǒng)教學(xué)模式)、全新的教學(xué)方法和全新的教學(xué)設(shè)計思想，因而必然要對傳統(tǒng)的教學(xué)理論、教學(xué)觀念提出挑戰(zhàn)，從而在形成新一代學(xué)習(xí)理論──建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的同時，也逐步形成了與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境相適應(yīng)的新一代教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計思想。

由以上分析可見，CAI理論基礎(chǔ)的第三次演變有兩大特征：

一是學(xué)習(xí)理論由一般的認(rèn)知主義演變?yōu)榻?gòu)主義(目前心理學(xué)界公認(rèn)，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論是認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的最新發(fā)展)；二是不僅強調(diào)要以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論作為計算機輔助教學(xué)的理論基礎(chǔ)，而且也強調(diào)要以建構(gòu)主義的教學(xué)理論作為計算機輔助教學(xué)的理論基礎(chǔ)。

而在此之前(例如在計算機輔助教學(xué)的前兩個階段，即初級階段和發(fā)展階段中)在廣大計算機教育工作者中是只強調(diào)學(xué)習(xí)理論(行為主義或認(rèn)知主義)的指導(dǎo)作用，而往往忽視現(xiàn)代教學(xué)理論(尤其是教學(xué)設(shè)計理論)的指導(dǎo)作用。

盡管在CAI課件的開發(fā)過程中(尤其是在CAI課件腳本的編寫過程中)實際上離不開教學(xué)設(shè)計理論的指導(dǎo)，但是在CAI發(fā)展的前兩個階段中，許多計算機教育工作者(包括CAI課件開發(fā)人員)并未意識到這一點，或者并未自覺地意識到這一點。

這種狀況開始有所改變，即認(rèn)識到CAI課件設(shè)計應(yīng)當(dāng)重視教學(xué)理論和教學(xué)規(guī)律還是在80年代中期以后的事情(1986年6月美國教育技術(shù)雜志，第一次用?？问介_展對這個學(xué)術(shù)問題的討論，在討論中，專家門一致強調(diào)，課件開發(fā)者應(yīng)加強對教學(xué)理論和教學(xué)規(guī)律的研究，就是這種狀況開始改變的主要標(biāo)志)。

真正確立教學(xué)理論在CAI中的指導(dǎo)地位則有賴于九十年代以來建構(gòu)主義的迅速發(fā)展。

建構(gòu)主義成為CAI的主要理論基礎(chǔ)這個事實，標(biāo)志著人們對CAI的認(rèn)識已日益深化、日益全面、日益成熟。

二、以學(xué)為中心的課件設(shè)計⒈以教為中心的課件設(shè)計原則如上所述，在80年代后期(即CAI發(fā)展的第二階段后期)，人們已開始認(rèn)識到教學(xué)理論(尤其是教學(xué)設(shè)計理論)對CAI課件開發(fā)的重要意義，因而逐漸自覺地應(yīng)用教學(xué)設(shè)計理論作為CAI課件腳本設(shè)計的指導(dǎo)思想。

不過，那時候運用的還是傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計理論，其特點是以教師為中心，只強調(diào)教師的教而忽視學(xué)生的學(xué)，全部教學(xué)設(shè)計理論都是圍繞如何教而展開，很少涉及學(xué)生如何學(xué)的問題。

按這樣的理論設(shè)計的課堂教學(xué)，學(xué)生參與教學(xué)活動的機會少，大部分時間處于被動接受狀態(tài)，學(xué)生的主動性、積極性很難發(fā)揮，更不利于創(chuàng)造型人材的成長。

按這種理論設(shè)計的CAI課件也存在同樣的弊病。

這種以傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計理論為指導(dǎo)的，即以教為中心的課件設(shè)計原則可概括如下：

⑴確定教學(xué)目標(biāo)(我們期望學(xué)生通過學(xué)習(xí)應(yīng)達到什么樣的結(jié)果)；⑵分析學(xué)習(xí)者的特征(是否具有學(xué)習(xí)當(dāng)前內(nèi)容所需的預(yù)備知識，以及具有哪些認(rèn)知特點和個性特征等)；⑶根據(jù)教學(xué)目標(biāo)確定教學(xué)內(nèi)容(為達到教學(xué)目標(biāo)所需掌握的知識單元)和教學(xué)順序(對各知識單元進行教學(xué)的順序)；⑷根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)者特征的分析確定教學(xué)的起點；⑸制定教學(xué)策略(包括教學(xué)活動進程的設(shè)計和教學(xué)方法的選擇)；⑹根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的要求選擇與設(shè)計教學(xué)媒體；⑺進行教學(xué)評價(以確定學(xué)生達到教學(xué)目標(biāo)的程度)，并根據(jù)評價所得到的反饋信息對上述教學(xué)設(shè)計中的某一個或某幾個環(huán)節(jié)作出修改或調(diào)整。

⒉以學(xué)為中心的課件設(shè)計原則由于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)以學(xué)生為中心，認(rèn)為學(xué)生是認(rèn)知的主體，是知識意義的主動建構(gòu)者；教師只對學(xué)生的意義建構(gòu)起幫助和促進作用，并不要求教師直接向?qū)W生傳授和灌輸知識。

可見在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下，教師和學(xué)生的地位、作用和傳統(tǒng)教學(xué)相比已發(fā)生很大的變化。

相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計理論與傳統(tǒng)教學(xué)相比也有很大不同，對于CAI課件開發(fā)來說，以學(xué)為中心的課件設(shè)計原則可以概括為：

⑴明確以學(xué)生為中心明確以學(xué)生為中心，這一點對于課件設(shè)計有至關(guān)重要的指導(dǎo)意義，因為從以學(xué)生為中心出發(fā)，還是從以教師為中心出發(fā)，將得出兩種全然不同的設(shè)計結(jié)果。

至于如何體現(xiàn)以學(xué)生為中心，建構(gòu)主義認(rèn)為可以從三個方面努力：

①要在學(xué)習(xí)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，要能體現(xiàn)出學(xué)生的首創(chuàng)精神；②要讓學(xué)生有多種機會在不同的情境下去應(yīng)用他們所學(xué)的知識(將知識外化)；③要讓學(xué)生能根據(jù)自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認(rèn)識和解決實際問題的方案(實現(xiàn)自我反饋)。

以上三點，即發(fā)揮首創(chuàng)精神、將知識外化和實現(xiàn)自我反饋可以說是體現(xiàn)以學(xué)生為中心的三個要素。

⑵強調(diào)情境對意義建構(gòu)的重要作用建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)總是與一定的社會文化背景即情境相聯(lián)系的，在實際情境下進行學(xué)習(xí)，可以激發(fā)學(xué)生的聯(lián)想思維，使學(xué)習(xí)者能利用自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗，去同化和索引當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識，從而在新舊知識之間建立起聯(lián)系，并賦予新知識以某種意義。

在傳統(tǒng)的課堂講授中，由于不能提供實際情境所具有的生動性、豐富性，不利于激發(fā)學(xué)生的聯(lián)想思維，因而將使學(xué)習(xí)者對知識的意義建構(gòu)發(fā)生困難。

⑶強調(diào)協(xié)作學(xué)習(xí)對意義建構(gòu)的關(guān)鍵作用建構(gòu)主義認(rèn)為，協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境以及學(xué)習(xí)者與周圍環(huán)境的交互作用，對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解(即對知識意義的建構(gòu))起著關(guān)鍵性的作用。

這是建構(gòu)主義的核心概念之一。

通過這樣的協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者群體(包括教師和每位學(xué)生)的思維與智慧就可以被整個群體所共享，即整個學(xué)習(xí)群體共同完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu)，而不是其中的某一位或某幾位學(xué)生完成意義建構(gòu)。

⑷強調(diào)對學(xué)習(xí)環(huán)境(而非教學(xué)環(huán)境)的設(shè)計建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)習(xí)者可以在其中進行自由探索和自主學(xué)習(xí)的場所。

在此環(huán)境中學(xué)生可以利用各種工具和信息資源(如文字材料、書籍、音像資料、CAI與多媒體課件以及Internet上的信息等)來達到自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

在以學(xué)生為中心思想指導(dǎo)下的課件設(shè)計應(yīng)是針對學(xué)習(xí)環(huán)境而非教學(xué)環(huán)境的設(shè)計。

這是因為，教學(xué)意味著更多的控制與支配，而學(xué)習(xí)則意味著更多的主動與自由。

⑸強調(diào)利用各種信息資源來支持學(xué)(而非支持教)為了支持學(xué)習(xí)者的主動探索和完成意義建構(gòu)，在學(xué)習(xí)過程中要為學(xué)習(xí)者提供各種信息資源(包括各種類型的教學(xué)媒體和教學(xué)資料)。

但是必須明確：

這里利用這些媒體和資料并非用于輔助教師的講解和演示，而是用于支持學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作式探索。

因此對傳統(tǒng)課件設(shè)計中有關(guān)教學(xué)媒體的選擇與設(shè)計這一部分，將有全新的處理方式。

例如在傳統(tǒng)課件設(shè)計中，對媒體的呈現(xiàn)要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知心理和年齡特征作精心的設(shè)計。

現(xiàn)在由于把媒體的選擇、使用與控制的權(quán)力交給了學(xué)生，這種設(shè)計就完全沒有必要了。

反之，對于信息資源應(yīng)如何獲取、從哪里獲取，以及如何有效地加以利用等問題，則成為主動探索過程中迫切需要教師提供幫助的內(nèi)容。

顯然，這些問題在傳統(tǒng)課件設(shè)計中是不會碰到或是很少碰到的，而在以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境下，則成為急待解決的普遍性問題。

⑹強調(diào)學(xué)習(xí)過程的最終目的是完成意義建構(gòu)(而非完成教學(xué)目標(biāo))在傳統(tǒng)課件設(shè)計中，教學(xué)目標(biāo)是高于一切的，它既是教學(xué)過程的出發(fā)點，又是教學(xué)過程的歸宿。

通過教學(xué)目標(biāo)分析可以確定所需的教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)目標(biāo)還是檢查最終教學(xué)效果和進行教學(xué)評估的依據(jù)。

但是在以學(xué)為中心的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境中，由于強調(diào)學(xué)生是認(rèn)知主體、是意義的主動建構(gòu)者，所以是把學(xué)生對知識的意義建構(gòu)作為整個學(xué)習(xí)過程的最終目的。

在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境中，課件設(shè)計通常不是從分析教學(xué)目標(biāo)開始，而是從如何創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生意義建構(gòu)的情境開始，整個課件設(shè)計過程緊緊圍繞意義建構(gòu)這個中心而展開，不論是學(xué)生的獨立探索、協(xié)作學(xué)習(xí)還是教師輔導(dǎo)，總之，學(xué)習(xí)過程中的一切活動都要從屬于這一中心，都要有利于完成和深化對所學(xué)知識的意義建構(gòu)。

在學(xué)習(xí)過程中強調(diào)對知識的意義建構(gòu)，這一點無疑是正確的。

但是，在當(dāng)前建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的課件設(shè)計中，往往看不到教學(xué)目標(biāo)分析這類字眼，教學(xué)目標(biāo)被意義建構(gòu)所取代，似乎在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下完全沒有必要進行教學(xué)目標(biāo)分析。

這種看法則是片面的，不應(yīng)該把二者對立起來。

因為意義建構(gòu)是指對當(dāng)前所學(xué)知識的意義進行建構(gòu)，而當(dāng)前所學(xué)知識這一概念是含糊的、籠統(tǒng)的。

某一節(jié)的課文內(nèi)容顯然是當(dāng)前所要學(xué)習(xí)的知識，但是一節(jié)課總是由若干知識點組成的，而各個知識點的重要性是不相同的：

有的屬于基本概念、基本原理(是教學(xué)目標(biāo)要求必須掌握的內(nèi)容)；有的則屬于一般的事實性知識或當(dāng)前學(xué)習(xí)階段只需要知道還無需掌握的知識(對這類知識教學(xué)目標(biāo)只要求了解)。

可見，對當(dāng)前所學(xué)內(nèi)容不加區(qū)分、一律要求對其完成意義建構(gòu)(即達到較深刻的理解與掌握)是不適當(dāng)?shù)摹?/p>

正確的作法應(yīng)該是：

在進行教學(xué)目標(biāo)分析的基礎(chǔ)上選出當(dāng)前所學(xué)知識中的基本概念、基本原理、基本方法和基本過程作為當(dāng)前所學(xué)知識的主題(或曰基本內(nèi)容)，然后再圍繞這個主題進行意義建構(gòu)。

這樣建構(gòu)的意義才是真正有意義的，才是符合教學(xué)要求的。

⒊以學(xué)為中心的課件設(shè)計的方法與步驟根據(jù)以上分析，不難看出，以學(xué)為中心的課件設(shè)計的方法與步驟應(yīng)如下所述：

⑴教學(xué)目標(biāo)分析對整門課程及各教學(xué)單元進行教學(xué)目標(biāo)分析，以確定當(dāng)前所學(xué)知識的主題。

⑵情境創(chuàng)設(shè)創(chuàng)設(shè)與主題相關(guān)的、盡可能真實的情境。

⑶信息資源設(shè)計信息資源的設(shè)計是指∶確定學(xué)習(xí)本主題所需信息資源的種類和每種資源在學(xué)習(xí)本主題過程中所起的作用。

對于應(yīng)從何處獲取有關(guān)的信息資源、如何去獲取以及如何有效地利用這些資源等問題，如果學(xué)生有困難，CAI系統(tǒng)應(yīng)給以適當(dāng)?shù)膸椭?/p>

⑷自主學(xué)習(xí)設(shè)計在以學(xué)為中心的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境中常用的教學(xué)方法有支架式教學(xué)法、拋錨式教學(xué)法和隨機進入教學(xué)法等。

根據(jù)所選擇的不同教學(xué)方法，對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)應(yīng)作不同的設(shè)計：

①如果是支架式教學(xué)，則圍繞上述主題建立一個相關(guān)的概念框架。

框架的建立應(yīng)遵循維果斯基的最鄰近發(fā)展區(qū)理論，且要因人而異(每個學(xué)生的最鄰近發(fā)展區(qū)并不相同)，以便通過概念框架把學(xué)生的智力發(fā)展從一個水平引導(dǎo)到另一個更高的水平，就像沿著腳手架那樣一步步向上攀升。

②如果是拋錨式教學(xué)，則根據(jù)上述主題在相關(guān)的實際情境中去確定某個真實事件或真實問題(拋錨)。

然后圍繞該問題展開進一步的學(xué)習(xí)--對給定問題進行假設(shè)，通過查詢各種信息資料和邏輯推理對假設(shè)進行論證，根據(jù)論證的結(jié)果制定解決問題的行動規(guī)劃，實施該計劃并根據(jù)實施過程中的反饋補充和完善原有認(rèn)識。

③如果是隨機進入教學(xué)，