第二章 以教为主教学系统设计.docx

1、第二章 以教为主教学系统设计第二章 以教为主教学系统设计（上）【本章内容要点】以教为主的教学系统设计，也称传统教学系统设计，主要基于行为主义学习理论或认知学习理论，设计的焦点在“教学”上，强调教师的主导作用，突出循序渐进、按部就班、精细严谨地应用系统方法对教学进行设计。在教学系统设计领域，应用系统方法对教学进行设计的模式林林总总，让人目不暇接。综合目前国内外有关文献上介绍的各类以教为主的教学系统设计模式的基本组成应如图2.1所示。由图可见，该模式包含学习者分析、学习需要分析、教学目标的分析与确立、教学内容的选择与组织、教学模式、教学方法和教学媒体的选择和运用及教学设计成果评价等诸多因素。尽管以

2、教为主的教学系统设计思想和模式经常受到批评，但是，在我国以教为主的教学系统还大量存在，大班级授课、教师讲学生听还是目前的主要教学形式，而且我国的教学系统设计人员（主要是教师）比较熟悉以教为主的教学系统设计理论和方法，并能在教学实践中较熟练地运用，这就对以教为主的教学系统设计提出很强的客观需求；此外，以教为主的教学系统设计理论和方法经过几十年众多专家的深入研究发展，已形成一套比较完整、严密的理论体系而且可操作性强。因此，本章及下一章将主要依据图2.1所示的模式，对以教为主的教学系统设计的基本要素的主要内容及相关方法进行介绍。图2.1 以教为主的教学系统设计模式【本章内容结构】认知发展特征分析学习

3、者的起点水平分析确定学习者的认知结构变量学习者学习风格的分析学习动机的分析成人学习者特征分析第一节 学习者分析教学系统设计的目的是为了有效促进学习者的学习，而学习者是学习活动的主体，学习者具有的认知的、情感的、社会的等特征都将对学习的信息加工过程产生影响。因此教学系统设计是否与学习者的特点相匹配，是决定教学系统设计成功与否的关键因素。进行学习者分析，目的是为了了解学生的学习准备和学习风格，以便为后继的教学系统设计步骤提供依据。虽然教学设计者不可能对学习者的每个心理因素、生理因素、社会经济因素等都进行分析，但是必须了解那些对教学设计其重要作用的心理因素。一、 认知发展特征分析认知发展是指主体获得

4、知识和解决问题的能力随时间的推移而发生变化的过程和现象。围绕认知发展，讨论得最多的问题就是发展的机制和阶段性问题。在儿童的认知发展研究方面，瑞士心理学家皮亚杰的认知发展阶段理论在国际上国内享有广泛的影响。此外，现代认知心理学关于儿童认知发展的研究对我国也有一定的指导意义。（一） 皮亚杰的认知发展阶段理论皮亚杰经过多年的观察研究，发现自出生到青少年的成长期间，个体的认知发展在连续中呈现出阶段型的特征。为此他将儿童认知发展划分为四个阶段：感知运动阶段、前运算阶段、具体运算阶段、形式运算阶段。由于后三个阶段与学校教育关系较密切，所以，在此主要介绍后三个阶段的主要内容。1.前运算阶段（preopera

5、tional stage）（2-7岁）这一阶段正值入学之前与入学之初，在教育上特别重要。因而对这一时期儿童认知发展所从事饿研究最多。所谓“前运算”是指儿童遇到问题时会运用思维，但思维方式常常是不合逻辑的。其思维主要有以下特征：（1）知觉的集中倾向性（perceptual centration）：指前运算思维期的儿童在面对问题情境时，只凭知觉所及，集中注意于事物的单一维度或层面，忽视事物的其他维度和层面，缺乏守恒。所谓守恒是指物体某方面特征（如重量或体积）的变化，将不因其另一方面特征（如形状）的改变而改变。（2）不可逆性（irreversibility）：不可逆性与可逆性时相对的两个概念。可逆性

6、是指考虑问题时可以从正面去想，也可以从反面去想；可以从原因去看结果，也可以从结果去分析原因。因此，不可逆性即指儿童无法改变思维的方向，使之回到起点。（3）自我中心主义（egocentrism）：皮亚杰用“自我中心主义”一词表达前运算阶段儿童的思维特征，其含义并不带有“自私的意思。只是用以说明这一阶段的儿童在面对问题情境时，只会从自己的观点着眼，不会考虑别人的不同看法。换句话说，前运算阶段的儿童只能主观看世界，不能客观地予以分析。 在语言方面，这个阶段的儿童已经掌握了口头语言，头脑中有了事物的表象，而且能用词代表头脑中的表象。他们能进行初级的抽象，能理解和使用从具体经验中学得的概念及其间的关系。

7、2.具体运算阶段（concrete operational stage）（7-11岁） 这一阶段的儿童思维已经具有了明显的符号性合逻辑性，如儿童已能进行如下简单的逻辑推演：如果AB,BC,则AC,基本克服了思维中的自我中心性。但这个阶段的儿童的思维活动，在很大程度上仍局限于具体的事物以及过去的经验，缺乏抽象性。儿童进入具体运算阶段以后所获得的最大是收获是具有了心理操作能力。儿童可以用这种心理操作能力去认识、表征和反映内、外部世界，使其认知活动更具深刻性、灵活性和广泛性，如儿童能在心理自如地转换物体的空间排列方式；能找到物体间的某种一一对应的关系。处于具体运算阶段的儿童已能解决许多问题，但其思维

8、的抽象程度还很低，在面对某些数学问题、物理问题以及社会问题时，仍显得无能为力。3.形式运算阶段（formal operational stage）（11岁以上）这一阶段的儿童或青少年已完全具备进行以下思维的能力：假设-演绎思维，即不仅在逻辑上考虑现实的情境，而且根据可能的情境进行思维；抽象思维，即能运用符号进行思维；系统思维，即在解决问题时，能够在心理上控制若干变量，同时还能考虑到其他几个变量。在此阶段，认知趋于成熟的儿童逐渐摆脱了具体实际的支持，能够理解并使用相互关联的抽象概念。 皮亚杰认为在这一阶段的青少年其思维的抽象性获得了很大的提高。他们可以在头脑中设想出许多诸如社会存在、公正、真理及

9、道德等抽象的社会问题。除了将儿童的认知发展划分为四个阶段外，皮亚杰认为认知发展的阶段性还包括以下几个方面的含义：一是在不同的发展阶段，儿童的认知具有不同的质的特点；二是各阶段之间并非跳跃性的改变，而是连续中呈现出阶段性的特征：三是在同一发展阶段内，各种认知能力的发展水平是平衡的，即在不同的方面，儿童所表现出的能力是和谐的、水平相当的；四是阶段间的顺序不能改变的，任何个体都将按照固定的次序经历相同的发展阶段。（二）现代认知心理学关于儿童认知发展的理论 现代认知心理学关于儿童认知发展的理论探讨主要集中在个体的认知结构、认知发展机制、认知发展阶段以及认知发展的条件等几个方面。代表人物有斯腾伯格（st

10、ernberg）、凯斯（case）、希格勒（sieglar）等。1.关于认知结构的观点现代认知心理学家斯腾伯格等认为儿童认知能力的发展不是由于认知结构本身的变化所导致的，而是通过原有认知结构之功能的不断激活、工作有效性的不断提高及其结构间各元素相互作用的熟练程度的提高而逐渐实现的。认知结构有三种成分组成：元成分、操作成分和知识获得成分，其中元成分的作用是制定计划，选择策略及监控具体的过程；操作成分的作用是执行具体的加工过程，包括编码、联系和反应；知识获得成分的作用是选取问题情景中有关的信息，忽略无关信息，并将新信息与记忆库存储的知识相联系，包括信息的获得、提取及转换三种途径。认知结构的三种成分

11、相互依存、相互联系，推动认知水平的不断提高。2.关于认知发展机制的观点 现代认知心理学对个体认知发展机制的分析更多的是集中在微观的层面上，并不主张用一种统一的变化机制解释儿童的认知发展。其中认知心理学家凯斯提出的与儿童认知加工有效性相关的变化机制较有影响和代表性。凯斯将个体的心理区域分成存储空间和操作空间。存储空间是指用以存储信息的空间范围及所存储的信息容量；操作空间是指在进行具体的认知操作时所需要的空间范围及所投入的心理能量，两者相加则构成整个的心理加工空间。凯斯 认为随着个体存储空间的逐渐增大及操作空间的逐渐缩小，操作空间的心理能量向存储空间的不断转换，儿童的认知结构会越来越稳固，认知策略

12、会越来越丰富，相应的认知能量也因此而获得了发展。3.关于认知发展的阶段 现代认知心理学虽然也承认个体认知发展具有阶段性，但大多数心理学家更强调个体认知发展的不平衡性。他们认为儿童对不同信息的加工组织和解释是依据不同的原则进行的，其水平是受每个儿童加工、表征信息的方式与一次所能加工的信息数量以及原有知识结构状况影响的； 同一个体在不同领域的认知表现也具有很大的差异性，表现为个体认知的非协调性发展，如某些儿童虽然能很好完成守恒性任务，但却不能顺利完成简单的记忆任务。由此，现代认知心理学家认为用水平或者步骤来描述儿童认知发展的渐进性似乎比用阶段描述更为合适。4。关于个体认知发展的条件 现代认知心理学

13、更强调教育和训练在儿童认知发展中的重要作用，并认为教育和训练的具体功效主要体现在对儿童元认知能量的促进作用上。他们将教育训练对儿童认知发展的影响做了 如下的表述：教育、训练（包括成熟的作用）-元认知的发展-具体认知能力的提高。 70年代中期以来，现代认知心理学家们开展了大量的关于儿童元认知三种成分：元认知知识、元认知体验、元认知监控的特征及其培养的研究，发展年幼儿童在元认知的三个成分上都明显不如年长儿童，并发现这是导致年幼儿童不能很好地完成认知任务的重要原因。现代认知心理学家们对儿童元认知的第三个成分元认知监控的研究最多。元认知监控是指个体在认知活动中主动地产生策略、选择策略、自我控制及调节的

14、过程。有关研究发现年幼儿童有时并不缺少完成某项认知任务的基本能力要素，所缺少的是将这些能力要素协调起来，组成策略并从中获益的能力。元认知能力的获得不单是由于个体的成熟，个体缺乏基本训练，即使到成人阶段，在这方面也不一定能达到理想的水平。二、学习者的起点水平分析任何一个学习者都是把他原来所学的知识、技能、态度带入新的学习过程中的，因此教学系统设计者必须了解学习者原来具有的知识、技能、态度，我们称之为起点水平或起点能力。评定学习者在新的教学开始之前的起点水平，其目的有两个：明确学习者对于面临的学习是否有必备的行为能力，应该提供给学习者哪些“补救”活动，我们称之为“预备能力分析”；了解学习者对所要学

15、习的东西已经知道了多少，我们称之为：“目标能力的分析”。1.预备能力分析在传统课堂教学中，对预备能力的预估通常需要编制一套预测题。教学系统设计者可以根据经验先在学习内容分析图上设定一个教学起点，将该起点以下的知识技能作为预备能力，并以此为依据边下预测题，如图2.2所示。如果将进位加法和三个数的连加作为教学起点，那么教学起点线以下的内容就可作为编写预测试题的依据。通过测验可以发现：对特定课题内容，哪些方面学习者已经准备就绪，哪些方面学习者需要补习。预备技能（编写测试项目的依据）2。目标技能的分析 对目标技能的预测有助于我们在确定教学内容方面做到详略得当。当然，假如教师知道学习内容对学习者是完全陌

16、生的，这类预测就失去意义。教学系统设计强调教学效果的评价以预先确定的目标为依据。在学习结束时，以以原定学习目标为基础编写测试题目，来检查学习者达到目标的程度，这样，学习目标与测试题之间就存在一种内在的联系。据此，有学者提出，可以直接使用期终考试题在学程开始之前对整个学程的教学目标所要求的能力一并进行预测，从理论上说，同样的考试题如分别用于预测和后测，前后两次成绩的差距即反映了教学效果。也有人建议，对目标能力的预测可以从期终考试题库中选择和组合一部分试题，对学习者进行预测。3.学习态度分析 对教学设计者来说，学习者对待所学内容的态度对教学的效果也会产生重要影响。判断学习者态度最常用的方法是态度量

17、表。此外，观察、会谈等评价技术也可用与态度分析。下面给出的是一份了解中学生对化学学科态度问卷的部分题例，通过学生对问卷的回答，可以从中了解到学习者对化学学科学习的态度。（1） 对于成为一名化学家，我觉得：1. 毫无兴趣2尚无兴趣3感兴趣4非常感兴趣（2） 在校外，我使用化学的情况是：1. 从不想用2.很少用3有时使用4.经常使用（3） 在校外娱乐、阅读、消遣或观看电视时，我使用化学的情况是：1. 从未有过2.很少会用3有时使用4.经常使用在实际的教学系统设计工作中，对于学习者起点水平分析的上述三个方面（预备技能分析、目标技能分析、对待所学内容态度的分析）往往是结合在一起的。三、确定学习者的认知

18、结构变量（一）认知结构的含义按照奥苏贝尔的定义，认知结构是指个体的观念的全部内容和组织，或者就教材而言，指个体关于特殊知识领域的观念的内容和组织。所谓“个体的观念的全部内容和组织”就是指学习者在长期的认识与改造客观世界的过程中，在其大脑内逐渐形成并按一定组织结构存储的全部知识与经验系统；所谓“个体关于特殊知识领域的观念的内容和组织”则是指学习者大脑中按照一定组织结构存储的、关于某个特点学科领域的知识与经验。原有的认知结构是影响新的有意义学习与保持的关键因素，即有意义学习的发生与习得意义的保持皆取决于认知结构的状况，随学习者的认知结构而变化。（二）三个主要的认知结构变量经过长期的实验研究和理论探

19、索，奥苏贝尔发现在认知结构中有三方面的特性对于有意义学习的发生与保持具有至关重要的意义和最为直接的影响。由于这三方面的特性并不是恒定不变的常量，而是因人而异的变量，所以奥苏贝尔就把学习者认知结构饿这三方面特性称之为三个认知结构变量。第一个认知结构变量是指认知结构的“可利用性”-即学习者原有认知结构中是否存在可用来对新观念（即新概念、新命题、新知识）其固定、吸收作用的观念，这个起固定、吸收作用的原有观念必须在包容范围、概括性和抽象性等方面符合认知同化理论的要求。第二个认知结构变量是指认知结构的“可分辨性”-即这个起固定、吸收作用的原有观念与当前所学新观念之间的异同点是否清晰可辨。新旧观念之间的区

20、别愈清楚，愈有利于有意义学习的发生与保持。第三个认知结构变量是指认知结构的“稳固性”-即这个起固定、吸收作用的原有观念是否稳定、牢固。原有观念愈稳固，也愈有利于有意义学习的发生与保持。所谓确定学习者的认知结构变量。就是要确定学习者认知结构的上述三方面的特性，而首先要确定的就是学习者的认知结构是否具有“可利用性”。对于当前所学的新概念、新命题、新知识（新观念）来说，有可能起固定、吸收作用的原有观念与新观念之间 通常有以下三种关系。1. 类属关系类属关系也称上下位关系，是指当前所学内容（新观念）类属于学习者认知结构中某个包容性更广、抽象概括程度更高的原有观念，即原有观念处于上位，新概念处于下位。这

21、是新概念与原有观念之间最常见的一种关系。 处于下位的新观念（类属观念）又有两种形式：一种是“派生类属”，即新学习内容只是学习者原有认知结构中包容性更广的命题的一个例证，或是能由原有命题直接派生出来。例如,若儿童已经知道“猫会逮老鼠”这一命题，那么，“邻居的小花猫逮了一只大老鼠”这一命题就可类属原有命题。在掌握汉字的“间架结构”概念的基础上，进一步学习“左右结构字”、“上下结构字”或“包围结构字”也有这种类属关系。显然，具有这种类属关系的新命题是比较容易学习的，因为在这种情况下，学习者原有命题只需稍作修改或扩展就能产生新命题的意义。具有“派生类属”的上下位关系可用图2.3表示。在派生类属中，新概

22、念a5与上位观念A相联系，而且表示A的另一个例证或A的补充。在此种关系中观念A的基本属性不改变。另一种下位关系的形式是“相关类属”。当新概念是对原有概念的一种扩充、修饰或限定时。就构成相关类属。例如，若学习者有“平行四边形”的概念，则我们可以通过“菱形是四条边一样长的平行四边形”这一命题来界定菱形。在这种情况下，通过对原有概念“平行四边形”予以适当限定（四边等长），就得出菱形这一新概念。具有“相关类属”的上下位关系可用图2.4表示。 在相关类属中，新概念a4与原有观念A相联系，而且是A的一种扩充、修饰或限定。在此种关系中，原有观念A的基本属性将随和相关类属关系而改变。2，总括关系 总括关系是指

23、当前所学的内容（新观念）具有较广泛的包容性与概括性，因而能把一系列原有观念总括于其中（也就是使一系列的原有观念类属其下）。在此情况下，新观念处于上位，而原有观念则处于下位。例如，当学习者学习了“萝卜”、菠菜、扁豆“-等下位概念后，再来学习”蔬菜“这一上位概念时就属于这种情况。识字教学中独体字、合体字与汉字结构的关系，物理学中动能、势能与机械能的关系也是如此。”总括关系“可用图2.5表示。 在总括关系中，原有观念a1，a2和a3被认为是新观念A的具体例证，并且与A形成联系。2. 并列组合关系并列组合关系是指当前所学的内容（新观念）与学习者认知结构中的原有观念既不存在类属关系，也不存在总括关系，但

24、却具有某种共同或相关属性的情况。在已有“回声“概念的基础上学习”雷达“原理，就是利用并列组合关系的一个例子，因为在这种场合，无线电波的反射既不类属与声波的反射，也不能总括声波的发射。在自然科学和社会科学领域中，有许多新概念的学习都要应用到和原有概念的并列组合关系。例如”质量与能量“、”功与能“、”遗传与变异“、”需求与价格”“生产力与生产关系“，经济基础与上层建筑”、物质文明与精神文明“等等。虽然在这类新旧概念之间不存在上述类属关系和总括关系（由以上分析可知，通过上述两种关系可以很容易地直接建立起当前所学新知识与认知结构中原有知识之间的非任意的实质性联系，而建立这种联系是实现有意义学习的关键所

25、在），但是通过仔细分析可以发现，他们之间仍然具有某种或某些相关的甚至共同的属性，正式通过这类或共同的属性才使新旧知识之间仍然能够建立起某种非任意的实质性联系，从而达到有意义而非机械的学习。 要确定认知结构是否具有“可利用性“（即确定第一个认知结构变量），就是要确定在当前所学的新概念、命题或知识之间是否存在上述三种关系中的某一种关系，如能找到类属或总括关系这是最理想的，因为在这两种情况下，如上所述，可以直接建立起新旧知识之间的非任意的实质性联系，学习者所需要进行的认知加工比较简单，因而可以较轻松地完成学习任务。如果找不到类属或总括这两种关系，那就只能去寻找新旧知识之间的并列组合关系。这就要求在新

26、旧知识（或新旧概念、命题）之间做比较深入分析对比，以便从中找出某种或某些相关的甚至是共同的属性（例如，在上述关于”回声“与”雷达“的关系中，”回声是学习者认知结构中通过日常生活经验建立起来的原有概念，而“雷达”则是当前要学习的新概念、新知识。通过分析对比不难发现，拨的反射与接收“就是本例中原有概念与新概念的共同属性）。 第一个认知结构变量（可利用性）被确定以后。接着要确定第二个认知结构变量，即要分析学习者认知结构中起固定、吸收作用的原有概念与当前所学新概念之间的“可分辨性“。这一步工作实际上 可以和前一步工作（确定第一个认知结构变量的工作）几乎同步完成，这是因为：如果可利用的原有概念与当前所学

27、的新概念之间是属于第一种关系（即类属关系），那么，由于类属关系就是上下位关系-原有概念为上位，新概念为下位，这两者之间的关系无需我们做进一步的分析就已经泾渭分明，清晰可见了；如果可利用的原有概念与当前所学新概念之间是属于第二中关系（即总括关系）。那么，由于总括关系实际上是“下上位关系”-原有概念为下位，新概念为上位，所以这两者之间的区别实际上和第一种关系中一样，无需进一步分析即已清晰可辨；如果可利用的原有概念与当前所学新概念之间是属于第三中关系（即并列组合关系），这时新旧概念之间的区别就不像在第一、二种关系中那样能直接观察出来，而是要求对新旧概念做比较深入的分析对比，在努力寻找它们共同（或相关

28、）属性的同时，也要注意发现它们彼此之间相区别的属性。仍以上述“回声“与”雷达“的关系为例，在找出“波的反射与接收”是二者共同属性的同时，还应注意到前者是属于“声波”的发射与接收，而后者则属于“无线电波”的反射与接收，如能注意到这点（两种不同性质的波动），则新旧概念显然是清晰可辨的。 可见，即使是在第三中关系的情况下，“可利用性”和“可分辨性”的确定也几乎是在同一过程中完成的。 在第一、第二两个认知结构变量均已确定以后，接着就要确定第三个认知结构变量，即要分析学习者认知结构中起同化、吸收作用的原有观念的“稳固性”，一般来说，若能找到和新观念具有类属关系或总括关系的原有观念，那么，这种原有观念通常

29、对于绝大多数的学习者都是比较稳定而牢固的；假如原有概念与新概念之间是并列组合关系，则这种原有观念的稳固性将随不同的学习内容而有较大的差异。这里又分三种不同的情况： 如果原有观念贴近学生的日常生活，则这种“原有观念”是比较稳固的。例如通过以“回声”作为原有概念去固定、吸收“雷达”这个新概念就属于这种情况。 如果原有观念和已学过的某种知识相关，而且该知识的习得意义又能较好地保持，那么这种原有观念也是比较稳固的，并且对新知识的学习能起有效的促进作用。例如物理学中，在掌握“功”的概念的基础上去学习“能”的概念，会容易得多。如果原有观念和已学过的某种知识相关，但对该知识的习得意义不能有效保持，那么这种原

30、有观念将是不稳固的，因而将对新知识的学习不会有什么帮助。例如学习者若对“功”未能先建立正确的概念，则在学习“能”的概念时会感到困难。对于第三个认知结构变量进行分析的意义在于，明确地区分关于认知结构稳固性的上述各种不同的情况，如果分析结果属于前面几种情况，这就表明学习者认知结构中的原有观念是比较稳固的，可以放心地加以利用；如果分析结果属于最后一种情况，则应在教学过程中设法采取补救措施努力使当前教学中将要加以利用的原有观念变得稳定、牢固，以免它对新的有意义学习的发生及保持产生不利的影响。四、学习者学习风格的分析在各种学习情境中，每一个学习者都是带着自己的特点进入学习的。而学习者之间存在着生理和心理

31、上个体差异，不同学习者获取信息的速度不同，对刺激的感知及反应也不同。因此，要实现真正意义上的个别化教学，必须了解学习者的学习风格，并在此基础上为每一个学习者提供适合其特点的学习计划、学习资源和学习环境，而多媒体技术的发展和网上丰富的教学资源，是个别化教学成为可能。（一） 学习风格的含义及其构成要素由于学习风格的研究历史不长，至今尚未公认的定义，有人将学习风格定义为：“学习者感知不同刺激、并对不同刺激做出反应这两个方面产生影响的所有心理特征。”还有人认为：“学习风格是学习者持续一贯的带有个性特征的学习方式，是学习策略和学习倾向的综合。这里学习策略指学习方法，而学习倾向指的是学习者的学习情绪、态度

32、、动机、坚持以及对学习环境、学习内容等方面的偏爱。有些学习策略和学习倾向会随学习任务、学习环境的不同而变化，而有些则表现出一贯性，成为一种相对稳定的个性特征。那些持续稳定的表现出来的学习策略和学习倾向就构成了学习者所具有的学习风格”。前一定义对学习风格的界定过于笼统、模糊，相对而言，在目前没有其他更合适的定义的情况下，我们认为后一种定义更为恰当。 目前关于学习风格的研究比较多，大多数重于认知的研究，也有从情景的、综合的维度对学习风格进行研究。下面就其中比较有影响的分类研究做一些介绍。（二） 学习风格的认知因素的研究1. 关于认知方式的场依存性和场独立性研究场依存性和场独立性这两个概念来源于威特金（H.A。Witkin）对知觉的研究。第二次世界大战期间，威特金为了研究飞行员怎样利用来自身体内部的线索和见到的外部仪表的线索调整身体的位置，专门设计了一种可以摇摆的座舱，舱内置一座椅。当座舱倾斜时，被试可调整座椅，使身体保持垂直。研究发现，有些被试主要利用来自仪表的视觉线索，不能使自己的身体恢复垂直有些人则主