基于认知弹性理论的多媒体课件设计
时间：2020-05-06 05:16:57 来源：千叶帆 本文已影响人
随着多媒体技术的日趋成熟，多媒体课件在教学中的应用也越来越广泛。简单地说“多媒体课件”就是根据一定的教学目标、教学内容和教学策略等，经过严格的教学设计与系统设计，以多种媒体的表现方式和超文本的结构制作的教学课件。多媒体课件具有丰富的表现力，能够极大地激发学生的学习联趣并提供良好的交互控制，教师可以运用适当的教学策略，根据学生的特点“因材施教”。然而一些多媒体课件的设计者只注重从媒体的角度进行设计，忽视了教学理论的指导，忽视了学生的特点，使得多媒体课件难以发挥其应有的作用。因此，要制作出一件融科学性、教育性、艺术性与技术性为一体的多媒体课件，科学合理地对多媒体课件进行设计就显得尤为重要。
一、多媒体课件设计的理论基础
多媒体课件的应用以为教学服务为目标，旨在提高教学质量和学生的学习效率，因此多媒体课件的设计必须以现代教育理论和科学的教育思想为指导，符合客观的教学规律。从计算机辅助教学的发展史看，行为主义、认知理论、建构主义的学习理论是我们在设计多媒体课件时常用的学习理论。
行为主义理论对早期的课件设计产生了重要的影响。该理论认为学习是由经验的反复练习而引起的行为的比较持久的变化，这种变化的实质是刺激——反应联结的形成，同时，强化作为关键环节，对行为的变化进行巩固或消退。在行为主义学习理论的指导下，教学被视为知识的传递过程，多媒体课件的设计就是要在人机之间形成刺激——反应——强化的学习机制。
认知理论强调个体的心理结构和认知结构在学习活动中的作用，主张学习就是将外在的事物关系内化为学习者内在的认知结构的过程。学习者利用个人的知识和认知结构，主动做出有选择的学习。认知理论强调基本概念的形成，强调概念之间的关系，因此多媒体课件的设计要注重概念特征的突出以及概念之间清晰合理的逻辑关系。
建构主义学习理论认为知识是学习者通过主动建构意义的方式获得的，强调“非结构性”课件的设计。“非结构性”课件注重学生学习的多样性和灵活性，为每个学习者提供自我建构知识的空间，课件有多个学习入点及多条学习路径，学生可以从课件的任何部分开始学习。
上述三种教学理论从不同的侧面指导了多媒体课件的设计。行为主义与认知理论对手结构良好的知识的学习较为适用，然而对结构不良的知识的学习却显得力不从心，且容易忽视学生的主观能动性。建构主义学习理论克服了前两种理论的不足，但又容易忽视教师的指导作用，导致学习者知识结构不完整。
20世纪90年代初，美国伊利大学的斯皮罗等人倡导的认知弹性理论支持建构主基本观点，即“学习是学习者主动建构内部心理的过程”，同时反对忽视知识的结构性与系统性的极思想。笔者认为，探讨认知弹性理论指导下的多媒体课件的设计具有重要的理论意义与实践意义。
二、认知弹性理论简述
认知弹性理论的提出，为解决结构不良知识的习得问题提供了理论依据与实践策略。所谓“结构不良的知识”，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。认知弹性理论的主要观点如下：
(一)高级学习
认知弹性理论认为学习可以分为两种类型，即初级学习与高级学习。初级学习是学习中的低级阶段，高级学习是认知弹性理论倡导的基本学习方式。高级学习与初级学习的区别在于：从学习内容上看，初级学习涉及的是结构良好的知识领域，高级学习涉及的是结构不良的知识领域；从学习结果上看，初级学习的结果是将所学知识简单地再现出来，高级学习的结果是把握知识的复杂性，从而将其灵活运用于具体情境中。
由此可见，在高级学习阶段，如果仍然使用初级学习时的教学策略，必然会使教学过于简单化，学生不能将所学知识运用于具体情境中，因而达不到既定的教学目标。相反，认知弹性理论适用于结构不良知识的习得，并不适用一切领域的知识的学习，对于那些结构良好的知识而言，运用该理论则会把简单的问题复杂化。
(二)随机通达教学
随机通达教学是针对高级学习提出的教学方法，该方法的基本原理是，对于同一教学内容，要在不同的时间、处于不同的情境、以不同的目标、从不同的角度进行多次学习，从而实现结构不良知识的习得。在教学中，学生可以通过不同的途径进入教学内容的学习，从不同的视角多次理解同样的教学内容。这样对同一内容的多次学习，并不是简单的重复或巩固，而是使学习者从不同的角度认识知识的复杂性，并结合具体情境对知识进行新的理解。
(三)认知弹性超文本
认知弹性超文本是认知弹性理论应用的具体技术。认知弹性理论要求教学能够揭示知识之间的相互关联性，学习者能够以多种方式从多个视角对不同情境进行认知，从而在认知方面具有较大的灵活性。根据认知弹性理论的思想，斯皮罗等人提出了概念和案例“十字交叉”的学习方式。认知弹性超文本具有非线性的结构，将学习内容置于相关的背景中，让学习者从不同的角度接近概念并建构知识表征，从而理解并掌握知识的复杂性。认知弹性超文本技术开发了情境敏感的知识集群加工方法…。教学内容中涉及的各个概念构成一个纵横交错的知识结构，这个结构中包含了与概念相关的各个案例，构成一个案例群，认知弹性超文本支持学习者在随机访问文档时根据需要动态编辑原有链接，以便更深刻地揭示概念的本质，从而建构属于自己的知识集群。这就为结构不良领域知识的习得提供了技术上的可能性。斯皮罗等人认为，弹性认知超文本是“提高结构不良领域的认知弹性的优秀候选人……。
三、认知弹性理论指导下的多媒体课件设计
在运用认知弹性理论指导多媒体课件的设计时我们需要首先明确的问题是：认知弹性理论并不适用于所有多媒体课件的设计。根据上述认知弹性理论的主要观点可知，该理论主要针对结构不良领域知识的习得提出基本原理与方法技术。结构不良领域的知识有两个特点：一是概念的复杂性，知识应用的每个案例中包含许多应用广泛的概念的相互作用；二是实例间的差异性，同类的各个具体实例中，所涉及的概念及其相互作用模式有很大差异。而认知弹性理论倡导的随机通达教学方法与认知弹性超文本技术，正是为提高学习者解决结构不良领域知识问题的能力提供了教学方法的指导与媒体技术的支持。因此，认知弹性理论适用于指导结构不良领域多媒体课件的设计。
(一)结构不良领域多媒体课件的教学设计
1 确定主题
多媒体课件的设计应该首先明确教学目标，结合学习者的特征(学习者必须已具备初级学习的基础)分析教学内容并找出教学内容中结构不良的知识，设计学习的若干主题(这些主题应当是在传统环境下较难解决的问题)，这样才有助于多媒体特性的发挥，同时主题应保持知识的相关性与整体性。所确定的主题应
具有一定的复杂性和难度，从而激发学生的探索精神和求知欲。
2 基于案例的情境创设
对于结构不良领域知识的习得，传统的教学方法可能会显得力不从心，因为学习者很难将那些抽象的知识应用到真实的情境中。因此多媒体课件的教学设计应当注重创设真实、具体的情境。不良结构领域的知识是由事件和真实世界中知识应用的情境所构成的，这些事件和情境之间的联系是无规律的。而运用认知弹性理论进行多媒体课件情境的创设正是要将这些事件与真实世界结合起来设计大量案例，同一个概念在不同的案例中可能有不同的含义，同一个案例中也可能包含多个相互联系的概念，这样学习者可以将概念与真实情境联系起来，对概念形成多角度的理解，从而主动建构对这一概念的多元认知。
3 教学内容组织
根据认知弹性理论的观点，要实现对知识多角度、多侧面的表征，就需要非线性地组织教学内容。所谓非线性的组织教学内容，就是把教学内容包含的各个概念与相关案例组织成一个个十字交叉的立体网状结构，在这个网状结构中，各知识点之间的链接不止一个，这样便形成了多条学习路径，增强了教学内容组织的灵活性，也为随机通达教学方法的运用提供了可能。此外，概念与案例的表现形式应不局限于文本，充分体现多媒体的特性，将图像、动画、视频、音频等有机组合起来，有助于学习者更好地理解教学内容。
(二)结构不良领域多媒体课件的系统设计
1 屏幕界面设计
屏幕界面是学习者与多媒体课件交互的窗口，好的界面设计不仅方便学习者的使用，更有助于学习者对知识的理解与记忆，激发学习兴趣。不同的学习主题应运用不同的设计风格，对颜色的搭配、字体字号的选择都要力求简洁、美观。此外，还要合理安排多媒体课件屏幕中的各种教学信息和进行交互作用的对象的位置及其大小。由于认知弹性理论强调概念与案例的交叉，因此课件中必然会出现大量的进行交互作用的对象，在进行界面的设计时，要对这些对象的大小、位置、表现形式等进行合理安排，使得界面的布局更合理，更有利于学习者进行自主学习。
2 超文本设计
超文本是一个编写和组织信息的丰富环境。有了超文本链接，学习者可以以自己的顺序和方式浏览学习内容。由于结构不良领域的课件的结构是概念与案例交叉的网状结构，因此概念与案例之间、概念与概念之间以及案例与案例之间应当设计广泛的链接，从而满足随机通达教学的需要。在认知弹性理论指导下，超文本还应提供学习者动态编辑原有链接的功能，以使其更深刻地理解概念的本质。此外，设置一些与学习者原有知识相关的链接、建立新旧知识之间的联系也是十分必要的。
3 导航设计
不良领域多媒体课件因其结构复杂、包含的信息量大而易使学习者迷失路径，因此课件的导航设计就显得尤为重要。随机通达学习使得学习者可以自由灵活地浏览教学内容，复杂的概念和案例交叉结构就要求多媒体课件提供清晰的导航设计。导航的设计可以有多种方式，如：导航图、分层导航、跳转导航等。导航图可以将概念案例的关系清晰地表现出来；分层导航可以使学习者从目录开始逐层搜索，以便选择不同的学习入点；跳转导航可以使学习者根据自己的状况随机进入感兴趣的领域学习。在课件设计中可以综合运用多种导航方式，以达到最佳的学习效果。
四、结构不良领域多媒体课件设计应注意的问题
(一)合理安排与组织案例，避免使学习者产生认知负荷
认知弹性理论强调概念与案例形成十字交叉，通过基于案例的情境创设为学习者提供多维的知识表征，促进学习者建构自己的知识集群。需要注意的是，案例的选择应具有典型性，且数量不能过多。因为案例过多容易变成材料的堆砌，使学习者产生认知负荷，学习者面对如此众多的案例会显得无所适从，不知从何学起。
(二)多媒体课件的设计不能忽视教师的作用以及师生、生生之间的交流
认知弹性理论强调真实情境的创设以及随机通达的学习方式，同时不能忽视教师的指导作用以及师生、生生之间的交流，许多潜在的知识正是通过这些途径获得的。学习者在利用多媒体课件进行结构不良领域知识的学习时建构自己对概念的理解，这些理解往往是不全面的，因此通过师生之间、生生之间的交流，获得彼此对同一概念的不同理解，有助于使学习者对复杂概念和知识得到更全面的理解。
五、结束语
认知弹性理论可以较好地实现结构不良领域知识的习得，将该理论运用到多媒体课件的设计中有利于学习者更好地把握结构不良领域的知识，提高学习者解决实际问题的能力；同时认知弹性理论的应用也给多媒体课件的设计提出了更高的要求。
编辑：成彦平
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