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基于多媒体网络的课件脚本设计
何克抗
北京师范大学 现代教育技术研究所
1999年5月4日
第一章 教学设计理论与课件脚本设计
任何教学系统要想达到良好的教学效果都必须遵循教学设计的理论与方法。基于多媒体网络的辅助教学系统也不例外。为了使研制出的基于多媒体网络的辅助教学课件能达到理想的教学效果，必须对课件的灵魂即“脚本”给予高度的重视，并要在脚本设计的每一环节中认真考虑教学设计问题。
§1.1教学设计（ID）理论概述
从六十年代后期逐步发展起来的“教学设计”（Instructional Design，简称ID）理论，经过30年的研究，日趋成熟，并且已形成两大流派：一是以“教”为中心的ID理论，二是以“学”为中心的ID理论[1]。
九十年代以前的ID理论基本上都是以教为中心，即面向教师的“教”，其主要内容是研究如何帮助教师把课备好、教好，而很少考虑学生“如何学”的问题。这种以教为中心的ID理论（也称传统教学设计理论）是目前的主流，传统的教学设计通常包含下列步骤[2]：
（1）确定教学目标(我们期望学生通过学习应达到的结果)；
（2）分析教学目标并根据分析结果确定教学内容(为达到教学目标所需掌握的知识单元)，至于教学顺序(对各知识单元进行教学的顺序)可以通过教学目标的分析来确定，也可以通过其他方法确定；
（3）分析学习者的特征(是否具有学习当前内容所需的知识基础，以及具有哪些认知特点和个性特征等)；
（4）根据教学内容和学习者特征的分析确定教学的起点（即确定在哪种难度等级和知识基础上对当前的学习者进行施教）；
（5）根据教学目标、教学内容和教学对象的要求选择与设计教学媒体；
（6）根据教学内容和学习者特征的分析设计教学策略；
（7）对教学作形成性评价(以确定学生达到教学目标的程度)，即根据搜集到的课堂教学信息，对教学内容或教学策略修改或调整，并对学生作出适当的反馈。
经过多年来众多教学设计专家的努力，传统教学设计已发展成为具有较完整、严密的理论方法体系和很强可操作性的独立学科，并且已有大量的专著及教材问世，但是其基本内容都离不开上述七个方面。传统教学设计有许多优点，但也存在一个较大的弊病：以教师为中心，只强调教师的“教”而忽视学生的“学”，全部教学设计理论都是围绕如何“教”而展开，很少涉及学生如何“学”的问题。按这样的理论设计的课堂教学，学生参与教学活动的机会少，大部分时间处于被动接受状态，学生的主动性、积极性很难发挥，更不利于创造型人材的成长。
以学为中心的ID理论，则是进入九十年代以后随着多媒体和网络技术的日益普及（特别是基于Internet的教育网络的广泛应用），才逐渐发展起来的。多媒体和网络技术由于能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境（这有利于激发学生的学习兴趣和进行协商会话、协作学习），能提供图文声像并茂的多种感官综合刺激（这有利于情境创设和大量知识的获取与保持），还能按超文本、超链接方式组织管理学科知识和各种教学信息，目前在Internet上按这种方式组织建构的知识库、信息库浩如烟海，并已成为世界上最大的信息资源（这不仅有利于学生的主动发现、主动探索，还有利于发展联想思维和建立新旧知识之间的联系），因而对学生认知结构的形成与发展，即促进学生关于当前所学知识的意义建构是非常有利的，也是其他的教学媒体或其他学习环境无法比拟的。而“情境创设”、“协商会话”和“信息资源提供”正是建构主义学习理论所要求的学习环境必须具备的基本属性或基本要素[2]，可见，多媒体和网络技术的普及，实际上为实现建构主义的学习环境提供了最理想的条件。这就不难理解，自进入九十年代以来，为什么随着多媒体和网络技术的普及建构主义学习理论会在西方迅速流行。
建构主义学习理论和学习环境强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者，而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。可见在建构主义学习环境下，教师和学生的地位、作用和传统教学相比已发生很大变化。这就意味着教师应当在教学过程中采用全新的教育思想与教学模式(彻底摒弃以教师为中心、强调知识传授、把学生当作知识灌输对象的传统教育思想与教学模式)、全新的教学方法和全新的教学设计。以“学”为中心的教学设计理论正是顺应建构主义学习环境的上述要求而提出来的，因而很自然地，建构主义的学习理论与教学理论就成为以“学”为中心教学设计的主要理论基础。
以学为中心的教学设计通常包含以下步骤[1][2]：
（1）教学目标分析（通过教学目标分析以确定当前所学知识的主题，即意义建构的对象，通常是与基本概念、基本原理、基本方法或基本过程有关的知识内容）；
（2）情境创设（创设与当前学习主题相关的、尽可能真实的情境）；
（3）信息资源的设计与提供（确定学习本主题所需信息资源的种类和每种资源在学习中的作用。教师应提供必要的信息资源，或是当学生在获取和利用有关信息资源的过程中遇到困难时给予帮助）；
（4）自主学习策略的设计（自主学习策略的设计是整个以学为中心教学设计的核心内容，是实现学习者主动建构知识意义的关键所在）；
（5）协作学习环境设计（设计协作学习环境的目的是在个人自主学习、自我建构知识意义的基础上，通过小组或班级讨论、协商，以进一步完善和深化对当前学习主题的意义建构）；
（6）学习效果评价（相当于以教为中心教学设计的“形成性评价”，它包括小组对个人的评价和学习者的自我评价）；
（7）强化练习设计（根据小组评价和自我评价结果设计出有针对性的学习材料和强化练习，以纠正原来的错误理解或片面认识，最终达到符合要求的意义建构）。
以学为中心的教学设计注意在学习过程中发挥学生的主动性、积极性，教学设计主要围绕“自主学习策略”和“学习环境”两个方面进行。前者是整个教学设计的核心--通过各种学习策略激发学生去主动建构知识的意义（诱发学习的内因）；后者则是为学生主动建构创造必要的环境和条件（提供学习的外因）。目前常用的自主学习策略有“支架式”、“抛锚式”、“随机进入式”、“自我反馈式”和“启发式”等多种。这种教学设计由于强调学生是认知过程的主体，是意义的主动建构者，因而有利于学生的主动探索、主动发现、有利于创造型人材的培养，这是其突出的优点。但是，这种教学设计由于强调学生的“学”，往往忽视教师主导作用的发挥，忽视师生之间的情感交流和情感因素在学习过程中的重要作用；另外，由于忽视教师主导作用，当学生自主学习的自由度过大时，还容易偏离教学目标的要求，这又是其不足之处。由于以学为中心ID的主要理论基础是建构主义的学习理论与教学理论，所以上述以学为中心ID的优缺点正是建构主义理论本身优缺点的具体体现，在我们应用与推广建构主义理论的过程中必须清醒地认识到这一点。
由以上分析可见，两种教学设计理论各有其优势与不足，不能简单地用后者去取代或否定前者，也不能反过来用前者去否定或取代后者。而是应当彼此取长补短，相辅相成，要根据教学目标、教学内容和教学对象的不同，将二者结合起来并加以灵活运用。努力做到既发挥教师的主导作用，又能充分体现学生的认知主体作用，既注意教师的教，又注意学生的学，把教师和学生两方面的主动性、积极性都调动起来。其最终目标是要通过这种新的教学设计思想来优化学习过程和学习效果，以便培养出具有高度创新能力的跨世纪新型人材。为了与前面的以教为中心的ID和以学为中心的ID相区别，我们把按照这种思想和目标实现的教学设计称之为“双主模式”教学设计（以强调这种ID既要发挥教师的主导作用，又要充分体现学生的认知主体作用；要调动教与学两个方面的主动性、积极性。应当着重指出，这里所说的“双主”和前几年有些人所主张的“学生是主体，教师也是主体”的“双主”是有原则区别的两个不同概念。如上所述，我们所说的“双主”是指既发挥教师主导作用，又要充分体现学生的认知主体作用，这里的认知主体只有一个──就是学生；而有些人所主张的“双主”，则是指双主体，其重点是强调“教师也是主体”，所以其实质仍是维护“教师中心论”，这是我们不能苟同的）。
§1.2“双主模式”教学设计的理论基础
由于双主模式ID是在以教为中心ID和以学为中心ID的基础上形成的，所以为了阐明双主模式ID的理论基础必须先了解以教为中心ID和以学为中心ID的理论基础。上一节我们已简要论述了以学为中心ID的主要理论基础--建构主义，本节再对以教为中心ID的主要理论基础作一扼要介绍。
以学为中心ID由于是九十年代以后随着建构主义的日益流行才逐渐发展起来的教学设计，所以其理论基础比较单一，就是建构主义的学习理论与教学理论；而以教为中心的ID则比较复杂，教学设计（ID）这门分支学科尽管只有三十年左右的历史，但是以教为中心这种教学模式却已存在了几百年。从十七世纪三十年代捷克的夸美纽斯发表《大教学论》，提出班级授课制度，开创以教为中心的教学模式以来，经过历代众多教育学家、教育心理学家的努力，使这一领域的实践探索不断深入，理论研究成果也层出不穷。其中比较突出的有十九世纪德国赫尔巴特的“五段教学”理论（预备、提示、联系、统合、应用），二十世纪前苏联凯洛夫的教学理论（他运用马克思主义认识论对赫尔巴特的五段教学加以改造，提出一种新的五段教学论－－激发学习动机、复习旧课、讲授新课、运用巩固、检查效果），赞可夫的“发展观”（认为教学不仅应当为掌握知识和技能服务，而且应当促进儿童的一般发展，即儿童心理各个方面的发展），巴班斯基的“最优化”理论（“最优化”是指要从实际情况的具体条件出发，确定效果和时耗的双重质量标准，选定最佳教学方案，按照实施中的反馈信息及时调整教学活动进程，以期达到最大效益，并使每个学生都能得到最合理的教育和发展），以及美国布鲁纳的“学科结构论”（认为不应强调增加教材的量，而应按照学科内容自身的体系结构即围绕学科的基本概念、基本原理和基本方法来进行教学，才能有效地促进儿童的智力发展），布鲁姆的“掌握学习”理论（认为绝大多数甚至90％以上的学生都能很好地掌握教学目标的要求），加涅的“联结－认知”学习理论和他的“九段教学法”，直到二十世纪后半叶奥苏贝尔的“学与教”理论等等。
综观上述以教为中心领域的众多理论，尽管其中每一种都对这一领域从不同的角度作出了自己的贡献，但是真正能作为主要的理论基础对以教为中心教学模式给以全面支持的恐怕只有奥苏贝尔的“学与教”理论。这是因为，学习过程既涉及认知因素，也涉及情感因素。因此，若要对以教为中心的教学给以全面的理论支持，必须既研究认知因素对学习过程的影响，又要研究情感因素对学习过程的影响；为了能实现对教学过程的优化，真正提高学习的质量与效率，最好还能在上述两方面研究的基础上提出一套可以付诸实施的有效教学策略。按照这样的要求，再来看看上述各种理论，不难发现，其中有些理论完全没有认知心理学的研究基础（如赫尔巴特和凯洛夫的理论），有些虽然考虑了认知因素，但对认知学习理论的坚持不够彻底（如加涅和布鲁纳的理论），其它或是对情感因素在学习过程中的影响重视不够，或是未能提出一套行之有效的教学策略。只有奥苏贝尔对这三个方面都作了较为深入的探索并取得重要成果。因此我们认为，以奥苏贝尔的“学与教”理论作为以教为中心教学设计的主要理论基础是恰当的（但是并不否认、更不排斥其它学习理论和教学理论也能对这种教学设计在某些方面提供支持）。下面就是关于奥苏贝尔理论的介绍。
（一）奥苏贝尔的“学与教”理论
奥苏贝尔的“学与教”理论内容很丰富，主要涉及三个方面：“有意义接受学习”理论、“先行组织者”教学策略和“动机理论”。分述如下：
1．“有意义接受学习”理论
美国著名教育心理学家奥苏贝尔在对学习类型做深入研究的基础上，将“学习”按照其效果划分为“有意义学习”与“机械学习”两种类型。所谓有意义学习，其实质是指[4]：“符号表示的观念，以非任意的方式和在实质上（而不是字面上）同学习者已经知道的内容联系在一起。所谓非任意的和实质上的联系是指这些观念和学习者原有认知结构中的某一方面（如一个表象、一个已经有意义的符号、一个概念或一个命题）有联系。”换句话说，要想实现有意义的学习--真正习得知识的意义，即希望通过学习获得对知识所反映事物的性质规律及事物之间关联的认识，关键是要在当前所学的新概念、新知识（即“符号表示的观念”）与学习者原有认知结构中的某个方面（表象、概念或命题）之间建立起非任意的实质性联系。只要能建立起这种联系就是有意义的学习，否则就必然是死记硬背的机械学习。奥苏贝尔认为，能否建立起新旧知识之间的这种联系，是影响学习的唯一的最重要因素，是教育心理学中最基本、最核心的一条原理。正如他的代表性论著“教育心理学--一种认知观点”一书的扉页中用特大号字所表述的[4]：“假如让我把全部教育心理学仅仅归结为一条原理的话，那么，我将一言以蔽之曰：影响学习的唯一最重要因素就是学习者已经知道了什么。要探明这一点，并应据此进行教学。”
奥苏贝尔指出，要想实现有意义学习可以有两种不同的途径或方式：接受学习和发现学习。接受学习的基本特点是[4]：“所学知识的全部内容都是以确定的方式被（教师）传递给学习者。学习课题并不涉及学生方面的任何独立的发现。学习者只需要把呈现出来的材料（无意义音节或配对形容词；一首诗或几何定理）加以内化或组织，以便在将来某个时候可以利用它或把它再现出来。”发现学习的基本特点则是[4]：“要学的主要内容不是（由教师）传递的，而是在从意义上被纳入学生的认知结构以前必须由学习者自己去发现出来。”可见，前者主要是依靠教师发挥主导作用，并通过“传递-接受”教学方式（奥苏贝尔简称之为“接受学习”）来实现；后者则主要是依靠学生发挥认知主体作用，并通过“自主发现”学习方式（也称“发现式”教学，奥苏贝尔则简称之为“发现学习”或“发现教学法”）来实现。奥苏贝尔认为这两种教学方式都可以有效地实现有意义学习，关键是要能在新概念、新知识与学习者原有认知结构之间建立起非任意的实质性联系。反之，如不能建立起这种“联系”，不仅“传递-接受”教学方式将是机械的、无意义的，就是“发现式教学”也不可能实现有意义学习的目标。奥苏贝尔还强调指出，如果根据学习引起的能力变化来区分学习类型（能否实现有意义学习是引起能力发展变化的关键），即根据用何种方式来引起能力变化(也就是用何种方式来实现有意义学习)，那么，就只能区分出“接受学习”与“发现学习”两种，而所有其他的学习类型皆可併入到这两大类型之中。他认为目前学术界对学习类型的众多分类（如“辨别学习”、“概念学习”、“尝试错误学习”、“条件反应学习”、“配对联想学习”……等等）实际上都是“没有按照这些学习类型所引起的能力变化来区分学习”的结果[4]。因此，在后面的论述中我们也将只对“接受学习”和“发现学习”两种学习类型（也就是“传递椊邮堋苯萄Х绞胶汀胺⑾质健苯萄Х绞剑┙行讨论，对于其他的学习类型与教学方式则不予涉及。显然，这两种学习类型与教学方式所要求的教学设计是完全不同的，这正是前面所述的以教为中心ID和以学为中心ID两大流派形成与发展的实践基础。“传递-接受”教学方式采用的就是以教为中心的ID，“发现式”教学方式采用的则是以学为中心的ID。
2．“先行组织者”教学策略
奥苏贝尔不仅正确地指出通过“发现学习”和“接受学习”均可实现有意义学习，而且还对如何在这两种教学方式下具体实现有意义学习的教学策略进行了研究，特别是对“传递-接受”教学方式下的教学策略作了更为深入的探索，并取得了成为教学论领域一座丰碑的出色成果--“先行组织者”教学策略。这是在分析与操纵三种认知结构变量基础上而实施的一种教学策略（在第四章中有关于这种策略的详细论述），由于它具有认知学习理论作基础又有很强的可操作性，自奥苏贝尔于1978年提出以来，其影响日益扩大，目前，它已成为实现“有意义接受学习”的最有代表性、最具影响力、也是最见实际效果的教学策略之一。
3．动机理论
奥苏贝尔不仅在对学习过程的认知条件、认知因素进行深入研究的基础上提出了“有意义接受学习”理论和“先行组织者”教学策略，而且他还注意到影响学习过程的另一重要因素即情感因素的作用，并在这方面提出了独到的见解（在当代众多教育心理学家中，能重视情感因素的作用并对此进行认真研究的并不多见），这些见解可归纳如下：
他认为，情感因素对学习的影响主要是通过动机在以下三个方面起作用[4][8]：
①动机可以影响有意义学习的发生--由于动机并不参与建立新旧概念、新旧知识之间的联系，所以并不能直接影响有意义学习的发生，但是动机却能通过使学习者在“集中注意”、“加强努力”、“学习持久性”和“挫折忍受力”等方面发挥出更大潜能而加强新旧知识的相互作用（起催化剂作用），从而有效地促进有意义的学习。
②动机可以影响习得意义的保持--由于动机并不参与建立新旧知识之间的联系和新旧知识的相互作用，所以也不能直接影响习得意义的保持，但是保持总是要通过复习环节来实现，而在复习过程中动机仍可通过使学习者在“集中注意”、“加强努力”、和“持久性”等方面发挥出更大潜能来提高新获得意义的清晰性和巩固性，从而有效地促进保持。
③动机可以影响对知识的提取（回忆）--动机过强，可能产生抑制作用，使本来可以提取的知识提取不了（回忆不起来），考试时由于心理紧张，动机过强，影响正常水平发挥就是一个例子；反之，有时动机过弱，不能调动起学习者神经系统的全部潜力，也会减弱对已有知识的提取。
（2）他认为，动机是由三种内驱力组成的[4][8]：
由于动机是驱使人们行动的内部力量，所以心理学家常把动机和内驱力视为同义词。奥苏贝尔认为通常所说的动机是由“认知内驱力”、“自我提高内驱力”和“附属内驱力”等三种成分组成的。
认知内驱力是指要求获得知识、了解周围世界、阐明问题和解决问题的欲望与动机，与通常所说的好奇心、求知欲大致同义。这种内驱力是从求知活动本身得到满足，所以是一种内在的学习动机。由于有意义学习的结果就是对学习者的一种激励，所以奥苏贝尔认为，这是“有意义学习中的一种最重要的动机”。例如，儿童生来就有好奇心，他们越是不断探索周围世界，了解周围世界，就越是从中得到满足。这种满足感（作为一种“激励”）又会进一步强化他们的求知欲，即增强他们学习的内驱力。
自我提高内驱力是指儿童希望通过获得好成绩来提高自己在家庭和学校中地位的学习动机。随着年龄增长，儿童自我意识增强，他们希望在家庭和学校集体中受到尊重。这种愿望也可以推动儿童努力学习，争取好成绩，以赢得与其成绩相当的地位。自我提高内驱力强的学习者，所追求的不是知识本身，而是知识之外的地位满足（受人敬重、有地位），所以这是一种外在的学习动机。
附属内驱力是指通过顺从、听话从父母和老师那里得到认可，从而获得派生地位的一种动机。这种动机也不是追求知识本身，而是追求知识之外的自尊满足（家长和老师认可），所以也是一种外在的学习动机。
上述三种不同成分的动机对每个人来说都可能具有，但三种成分所占的不同比例，则依年龄、性别、文化、社会地位和人格特征等因素而定。在童年时期，附属内驱力是获得良好学业成绩的主要动机；童年晚期和少年期，附属内驱力降低，而且从追求家长认可转向同龄伙伴的认可；到了青年期和成人，自我提高内驱力则逐渐成为动机的主要成分。前面强调了内在动机（认知内驱力）的重要性，但决不应由此贬低外部动机（特别是自我提高内驱力）的作用。在个人的学术生涯和职业生涯中自我提高内驱力是一种可以长期起作用的强大动机。这是因为，与其他动机相比，这种动机包含更为强烈的情感因素--既有对成功和随之而来的声誉鹊起的期盼、渴望与激动，又有对失败和随之而来的地位、自尊丧失的焦虑、不安与恐惧。
由上面关于“动机理论”（包括动机成分的组成与动机的作用等两个方面）的介绍可以看出，奥苏贝尔确实对情感因素在认知过程中的作用与影响作了较深入的研究。如果我们在教学设计或在课件脚本设计过程中能根据学习者的不同年龄特征，有意识地帮助学习者逐步形成与不断强化上述三种动机并在教学过程的不同阶段（例如在有意义学习发生、习得意义保持及知识提取等阶段）恰当地利用这些动机，那么，由于学习过程中认知因素与情感因素能得到较好的配合，所以定将取得更为良好的教学效果。
4．奥苏贝尔理论的缺陷
通过以上分析不难看出，以教为中心的教学设计和“传递-接受”教学方式面对以学为中心的教育思想和“自主发现”学习方式日益扩大的影响与冲击，之所以能岿然不动，仍维持其相当稳固的地位，其最主要的理论支撑就是奥苏贝尔的“学与教”理论，即他的“有意义接受学习”理论、“动机”理论和他的“先行组织者”教学策略。
但是，令人遗憾的是，当奥苏贝尔为以教为中心的传递-接受式教学奠定理论基础，为“学与教”理论的发展作出不可磨灭贡献的同时，他也作出了一个并不科学的论断--贬低甚至否定发现式教学的重要作用。在缺乏科学论证的前提下，奥苏贝尔在其发表于1968年并于1978年再版的代表性论著《教育心理学--一种认知观点》一书中，对“发现学习”与“发现教学法”下了一个很武断的结论[4]：“在实验室的情境中，发现学习能使人深入地了解科学方法，也能导致人为地再发现已知的命题。……然而在更加典型的课堂教学情境中，通过问题解决活动来发现新颖的命题并不是获得新概念或新知识的一个引人注目的特点。……总而言之，发现教学法几乎不能成为一种高效的传授学科内容的基本方法。”这段话清楚地表明，奥苏贝尔认为“发现学习” 或“发现教学法”只适用于“实验室情境”（即实验课）中，而在更加典型的“课堂教学情境”（即一般的课堂教学）中则不是一个引人注目的特点，“几乎不能成为一种高效的传授学科内容的基本方法。”考虑到奥苏贝尔的上述代表性论著再版时是1978年，当时微型计算机刚问世不久，还没有在教育、教学过程中真正发挥作用，多媒体技术还没有出现，计算机网络的应用还只限于军事和研究部门，以计算机为基础的信息技术对于开发人类智力的重大作用和在教育、教学领域应用的巨大潜能尚未被人们所认识。课堂上除了粉笔、黑板以外，只有幻灯、投影、录音录象这类视听媒体；这类媒体尽管也能作到图文声并茂，但缺乏交互性 ，不能让学生主动参与，只能作为教师的演示工具，而难以作为学生自主学习、进行探索与发现的认知工具。加上缺乏用超文本、超链接方式组织起来的便于学生浏览、查询的丰富信息资源，所以在当时情况下，发现式教学确实难以实施。因此，奥苏贝尔在1978年仍坚持上述论断尽管不恰当，却是可以理解的。而在多媒体和网络（特别是国际互联网Internet）已广泛普及，网上的教学资源愈来愈丰富，多媒体和网络技术在教育、教学领域应用的种种优越性已日益为人们所认识的今天，如果仍坚持奥苏贝尔的上述观点那就大错而特错了。如上所述，自进入九十年代以来，随着多媒体和Internet应用的迅猛发展，建构主义的学习理论与教学理论在西方日渐风行。建构主义学习理论主张以学生为中心，强调学生是信息加工的主体，是知识意义的主动建构者；认为知识不是由教师灌输的，而是由学习者在一定的情境下通过协作、讨论、交流、互相帮助（包括教师提供的指导与帮助），并借助必要的信息资源主动建构的。所以“情境创设”、“协商会话”和“信息提供”是建构主义学习环境的基本要素。建构主义的教学理论则强调教师要成为学生主动建构意义的帮助者、促进者，课堂教学的组织者、指导者，而不是课堂的“主宰”和知识灌输者；要求学生主要通过自主发现的方式进行学习，换句话说，在建构主义学习环境下，“发现式教学”是学生掌握学科内容的最基本方法，也是最重要的一种教学策略。可见奥苏贝尔关于发现式教学的上述论断是完全违背建构主义理论的。建构主义之所以能在九十年代风行，就是因为多媒体和网络技术（特别是Internet）为建构主义学习环境的实现提供了最理想的条件；反之，建构主义学习理论与教学理论，则为实际体现多媒体和网络技术教学应用优越性的以学为中心教学设计提供理论基础。
（二）两种理论的互补性与双主模式ID的理论基础
通过以上分析可以看到，奥苏贝尔的“有意义接受学习”理论、“动机”理论和“先行组织者”教学策略是以教为中心教学设计的主要理论基础，建构主义的学习理论与教学理论则是以学为中心教学设计的主要理论基础。如前所述，这两种教学设计都有其优点与不足。如能将二者结合起来，互相取长补短，优势互补则可相得益彰。双主模式教学设计正是基于这种考虑而提出的。双主模式的理论基础不是别的，就是当代最有影响的两种“学与教”理论的结合，也就是上述奥苏贝尔的“学与教”理论和建构主义的“学与教”理论二者的结合。如上所述，建构主义理论的突出优点是有利于具有创新思维和创新能力的创造型人材的培养；其缺点则是忽视教师主导作用的发挥（因而不利于系统知识的传授，甚至可能偏离教学目标）和忽视情感因素在学习过程中的作用。通过上面对奥苏贝尔理论的介绍可以看到，它刚好与建构主义相反--优点是有利于教师主导作用的发挥（“有意义接受学习”理论和“先行组织者”策略都是建立在充分发挥教师主导作用的基础上，否则无法实施），并重视情感因素在学习过程中的作用（运用奥苏贝尔的动机理论能较好地控制与引导情感因素，使之在学习过程中能发挥积极的促进作用，而不是相反。）；其突出的缺点则是强调传递－接受式，否定发现式，在教学过程中把学习者置于被动接受地位，学习者的主动性、创造性难以发挥，因而不利于创新人材的成长。可见二者正好优势互补，由于能兼取两大理论之所长并弃其所短，因此，双主模式教学设计具有比较科学而全面的理论基础，不仅适用于设计和指导课堂教学，也可适用于多媒体网络环境的辅助教学课件脚本的设计与开发。下面我们就以双主模式的教学设计思想为指导，进一步讨论基于多媒体网络的课件脚本设计的理论与方法。
§1.3双主模式教学设计流程
为便于比较、分析，我们先将上述以教为中心和以学为中心的教学设计步骤分别绘成图1-1和图1-2所示的流程图：
对于中小学的课程（或教学单元）来说，其教学目标通常已由教学大纲给出，因而可以省去“确定教学目标”这一步骤。“分析学习者特征”这一环节一般包含对学习者的知识基础、认知能力和认知结构变量等三方面的分析（参看第三章），根据奥苏贝尔的教学理论，要实现“有意义的接受学习”（即有意义的“传递-接受”教学），比较有效的教学策略是“先行组织者”。由于“先行组织者”实际上是对学习者的认知结构变量进行操纵的一种策略，所以我们可以根据学习者的认知结构变量是否适合于运用“先行组织者”策略来决定是否选用“传递-接受”教学方式，从而形成如下面图1-3所示的教学设计流程的两个分支：“传递-接受”教学分支（右分支）和“发现式”教学分支（左分支）。另外，在实施“先行组织者”策略的过程中，如通过形成性评价发现实际效果并不理想，则除了可以调整教学内容和修正“先行组织者”的实施方式以外，还可以采取其它的“传递-接受”教学策略（甚至是自主学习策略）作为补充，以求达到更佳的教学效果。在“传递-接受”分支（右分支）中，由于强调教师主导作用的发挥，而促进习得知识的巩固与迁移是教师主导作用的基本内容之一，所以“传递-接受”教学往往比较重视最后的“知识迁移”环节，但在“发现式”教学分支（左分支）中，这一环节则容易被忽视。
考虑到上述诸因素，通过对图1-1和图1-2两种教学设计流程的取长补短、相辅相成，我们可以得到“双主模式”的教学设计流程，如图1-3所示：
§1.4基于多媒体网络的课件脚本设计流程
为了开发出高质量的基于多媒体网络的CAI课件，必须充分了解多媒体网络教学系统所具有的宝贵特性对于教育、教学过程的重大意义。这些宝贵特性至少有以下五种[3]：
（1）多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和体现学生的认知主体作用；
（2）多媒体计算机提供外部刺激的多样性（使多种感官受到综合刺激）有利于大量知识的获取与保持。
（3）多媒体系统的超文本、超链接特性可实现对教学信息最有效的组织与管理；
（4）计算机网络特性有利于实现能培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习；
（5）超文本、超链接特性与网络特性的结合有利于实现能培养创新精神并促进信息能力发展的发现式学习。
上述五种特性，特别是后面两种特性（即适合于协作式学习和发现式学习的特性），对于培养具有创新能力与合作精神的一代新人有着至关重要的意义。因此在双主模式中，不论是沿着“发现式”教学的左分支还是沿着“传递-接受”教学的右分支进行设计，都应充分考虑上述五种特性，特别是后面两种特性。换句话说，不仅在左分支中要考虑运用协作式和发现式学习策略，就是在右分支中也要充分考虑运用这两种策略。
这里应当注意的是，在图1-3的“发现式”教学分支，即以学为中心的左分支中，由于强调要由学生主动建构知识的意义，所以在学习过程中主要使用“自主学习”策略，“协作学习”则被作为外在于学习者的学习环境来加以考虑。这是因为“协商”、“会话”、“讨论”等协作学习方式都必然要涉及学习者和学习内容以外的其他客体，而在以学为中心的教学设计中，“学习者个体”和“学习内容”以外的其他客体一般均被认为是学习环境的一部分。但是在以教为中心的教学设计中，则是把教师、学生（这里的“学生”是指特定场合内的所有学习者而非某个“学习者个体”）和学习内容以外的其它客体才看作是教学环境的一部分。因此，在以教为中心的教学设计中对于协作学习的看法和以学为中心的教学设计并不相同，它不是把协作学习看成是教学环境的一部分，而是看成教学策略的一部分。换句话说，根据观察角度的不同（从学的角度或是从教的角度）可以把“协作学习”看成是“环境”，也可以看成是一种“策略”，二者并无实质上的差别。这样，对于图1-3中的右分支（“传递-接受”教学分支）来说，就可以统一地把“自主学习”和“协作学习”都看作是“策略”。当右分支的教学设计想要更多地培养学生的合作精神和探索、发现能力，或是“先行组织者”教学策略的运用未能达到预定的教学目标时，即可选择这类“自主学习”或“协作学习”策略作为另一种并用的教学策略，或是作为原定教学策略（“先行组织者”）的一种补充，以便达到特定教学目标的要求或更佳的教学效果。另外，在教学过程中具体运用哪种策略以及策略运用的顺序是要由教学内容和教学对象来决定的，所以对于课件脚本的设计来说，策略的运用顺序实际上有较大的灵活性：可以象图1-3所示的左分支那样，先进行自主学习，然后再协作学习，而在某些情况下，也可以将这个顺序倒过来。综合上述多方面的考虑，我们最后得到的基于多媒体网络的课件脚本设计流程将如图1-4所示。事实上，该流程图不仅适合基于多媒体网络的课件脚本设计，而且也适合于多媒体网络教学系统的课堂教学设计。
图1-4所示的设计流程除了具有图1-3所示流程的四个特点以外，还具有以下两个特点：
（1）不论是左分支还是右分支都可以将“自主学习”和“协作学习”策略作为基本的教学策略加以运用，而在图3中，这两种策略往往只作为“先行组织者”策略的一种补充。
和图1-3相比，对不同教学策略的选择及运用方式具有更大的灵活性，因而更能适合不同学科和不同教学内容课件脚本的设计要求。
由图1-4可见，在双主模式教学设计基础上形成的CAI课件脚本设计框图（如上所述，它也适合基于多媒体网络教学系统的课堂教学设计），由于具有两个分支（右分支对应“传递-接受”教学，左分支对应“发现式”教学），所以显然它应能支持以教为中心和以学为中心这两类不同教学模式的教学设计。此外，由于这两个分支既有公共部分又可相互跳转，因而还可方便地实现双主教学模式的教学设计要求。考虑到教学过程中教师可以选择多种不同的具体教学策略，例如“协作学习”策略还可进一步细分为“竞争”、“协同”、“伙伴”和“角色扮演”等不同子策略，“自主学习”策略也可进一步细分（参看第四章），加上有些策略之间可以相互跳转且有多条不同的出口通路，因而图1-4能够满足多种多样的教学情况。事实上，图1-4所提供的教学设计支持（包括对课件脚本设计的支持）几乎能涵盖除动作技能类以外的所有认知类和情感类（更确切地说，情感类应改称为情操类）教学目标的要求。
下面我们就对图1-4中各个环节的设计方法及有关理论进行阐述。
第二章 教学目标分析
§2.1教学目标分析的意义
进行教学目标分析，对于以教为中心的ID是为了确定实现目标所需要的具体教学内容（关于教学顺序，可以在教学目标分析的基础上确定，也可以用其他方法确定）；对于以学为中心的ID则是为了确定学习的主题，即学生主动建构意义的对象。这是教学设计面临的首要任务。
根据教学目标的含义和表述方式的不同，可以将教学目标分为“总教学目标”和“子教学目标”两类。总目标是针对某个课程（或某个教学单元）内容的整体提出的要求，所以是比较概括和原则性的。例如，在“力学”部分的教学中，通常把“理解力的基本性质和掌握力学量的度量”作为整个“力学”部分的总教学目标，这类目标一般在教学大纲中有明确的表述。总目标从总体上给出了对该课程（或教学单元）的教学要求，但是这种要求是原则性的而不是具体的。在“力学”部分的总目标中要求理解力的基本性质，但并未指出力的基本性质应包含哪些内容，应理解到何种程度以及应通过哪种途径去达到这种理解。因此我们不能直接根据总目标来选择教学内容，安排教学进度，即无法根据总目标来进行教学软件脚本的设计。显然，为了教学软件开发的需要，必须对总教学目标进行认真的分析，求出实现总目标所需完成的具体教学要求和教学步骤，这些具体的教学要求和教学步骤就称为“子教学目标”；这些子目标通常还需继续进行分析，看看是否还能找出实现该子目标所需的更具体的教学要求和步骤，即看看是否还能找出更低一级的子目标。如此进行下去，直至找到不能再划分的最低一级的子目标为止。这里所说的各级子目标即是教材中的“知识元素”，也称“知识点”。
设目标Ｂ、Ｃ是目标Ａ的子目标，即在目标Ｂ、Ｃ实现之前目标Ａ不可能实现，我们把目标之间的这种关系称之为“形成关系”，可用图2-1表示。
在教学内容庞杂的情况下，教学目标之间的形成关系将呈现出多层次的网状复杂结构。在这种情况下，要想由总目标出发，根据学科内容确定各级子目标以及各级子目标之间的形成关系图，并不是一件简单的事情。但是确定各级子目标之间的形成关系图正是设计和编写教学软件脚本的必要前提，也是进行教学目标分析的意义所在。因为只有通过教学目标分析，将各级子目标包括最低层次的所有子目标都确定以后，具体 的教学内容和教学顺序才能确定，在此基础上才有可能展开脚本的设计和编写。
§2.2教学目标分析的方法
如上所述，进行教学目标分析的目的是要从大纲所确定的总教学目标出发，逐步确定出各级子目标并求出它们之间的形成关系图。根据教学目标类型特征的不同，可以采用不同的教学目标分析方法，在脚本设计中较有效的目标分析法有以下几种：
1．归类分析法[5]
这种方法适用于具有分类学特征的教学目标分析。例如细胞的化学成分可按图2-2所示进行归类，从而得到相应教学目标的形成关系图。
类似地，对生物学中的“人体”可按头、颈、躯干、上肢、下肢等进行归类；对地理学中的“地域”可按省、市、县进行分类。
2．信息加工分析法[5]
所谓信息加工分析是指按照人们的心理操作过程来分析（按照认知心理学的观点，心理操作过程即是信息加工过程），这种方法适用于分析和问题求解过程或操作过程有关的教学目标。例如求算术平均数的求解过程可按图2-3所示进行信息加工分析，从而得到相应的教学目标形成关系图。
在各学科的教学内容中，有一些问题求解过程其心理操作步骤并不是按图2-3所示的线性方式进行，而是根据上一步的结果来判断下一步该怎么做。在这种情况下，要使用流程图才能表现信息加工过程。流程图的主要特点是，除了能直观表现出整个操作过程及各步骤以外，还设置有若干判断点（通常用菱形框表示），根据判断结果可转向不同的分支。
3.层级分析法[5]
这种方法适用于概念之间具有明确从属关系的教学目标分析。这是一种逆向分析过程，即从已确定的教学目标出发，考虑学习者为了掌握该目标所规定的概念或能力必须先掌握哪些低一级的从属概念或能力；而要掌握这些低一级的概念或能力又要先掌握哪些更低一级的从属概念或能力。图2-4给出了通过层级分析对“掌握整数减法”这一教学目标所作出的目标形成关系图。由图可见，给定的教学目标⑾的实现要以⑺、⑻、⑼和⑽等四个子目标的实现为前提，该层级分析一直继续到最低一级的子目标（简单减法）为止。
4．解释结构模型法（ISM分析法）[6]
解释结构模型法（Interpretative Structral Modelling Method 简称ISM&127;分析法）是用于分析和揭示复杂关系结构的有效方法，它可将系统中各要素之间的复杂、零乱关系分解成清晰的多级递阶的结构形式。当我们分析的各级教学目标不具有简单的分类学特征，或者其中的概念从属关系不太明确，也不属于某个操作过程或某个问题求解过程时，要想通过上面所述的几种方法直接求出各级教学目标之间的形成关系是很困难的，这时就要使用ＩＳＭ分析法。这种分析方法包括以下三个操作步骤：
第一，抽取知识元素──确定教学子目标。
这一步要由有经验的教师或该学科的教学专家通过主题分析和技能分析把实现给定教学目标的教学内容分解为众多的知识元素（即“知识点”）。这些知识元素可以是某个概念或原理，也可以是某项技能的基本组成部分。显然，对这些知识元素的理解、掌握与运用即是为实现给定教学目标所需要的各级子目标。表2-1所示就是由教学专家围绕“掌握不同分母分数的加减法”这一教学目标，而从教材中抽取出来的有关知识元素及相应的教学子目标。
表2-1 知识元素的抽取及教学子目标的确定示例
知识元素（教学子目标）
知识元素（教学子目标）
(1)
分数的概念（理解分数概念）
(9)
同分母真分数的加减(掌握同分母真分数加减法)
(2)
真分数（了解真分数）
(10)
同分母分数的加减(掌握同分母分数的加减)
(3)
分数线（了解分数线）
(11)
约数(了解什么是约数)
(4)
带分数（了解带分数）
(12)
倍数(了解什么是倍数)
(5)
假分数（了解假分数）
(13)
最大公约数及最小公倍数(了解什么是最大公约数和最小公倍数)
(6)
同分母分数的大小(能比较同分母分数大小)
(14)
通分(掌握通分方法)
(7)
大小相等的分数(理解大小相等分数的含义)
(15)
约分(掌握约分方法)
(8)
约分和通分的概念(理解约分和通分的概念)
(16)
不同分母分数的加减(掌握不同分母分数的加减)
第二、确定各个子目标之间的直接关系，作出目标矩阵。
这一步也要由有经验的教师或学科教学专家来完成。如果教师认为学生在对目标Ｇi进行学习之前必须先掌握目标Ｇj，则称Ｇi与Ｇj之间具有“直接关系”（可用图2-5所示的有向图表示），并称Ｅj为教学目标Ｅi的直接子目标。以表2-1为例，其中各个子目标之间的直接关系，如图2-6所示。根据各个子目标之间的直接关系，按照下述方法可以作出相应的目标矩阵：
以横轴表示某级的教学目标，以纵轴表示各级的直接子目标；
令某级目标与其直接子目标对应的位置为“１”，其余位置为空白。这样就得到图2-6所示的直接关系矩阵，也称目标矩阵。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(1)
1
(2)
1
1
1
(3)
1
1
(4)
1
(5)
1
(6)
1
1
(7)
1
(8)
1
1
(9)
1
(10)
1
(11)
1
(12)
1
(13)
1
(14)
1
(15)
1
(16)
图2-7 与图2-6对应的直接关系矩阵（目标矩阵）
第三、利用目标矩阵求出教学目标形成关系图。
观察图2-7所示目标矩阵的横轴可知，对应⑴、⑶、⑾和⑿等四个目标的列均无“１”出现，这表示⑴、⑶、⑾和⑿不存在直接子目标，即它们应处于目标形成关系图的最底层（预备知识），我们把这类预备知识称作第１层目标。
将目标矩阵纵轴上⑴、⑶、⑾和⑿所在行上的“１”全部置为空白，由此可得到剩余的目标矩阵，如图2-8所示。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(1)
(2)
1
1
1
(3)
(4)
1
(5)
1
(6)
1
1
(7)
1
(8)
1
1
(9)
1
(10)
1
(11)
(12)
(13)
1
(14)
1
(15)
1
(16)
图2-8
观察图2-8的横轴可知，除⑴、⑶、⑾和⑿以外，目标⑵和⒀所在列也无“１”出现，我们就把⑵和⒀称作第２层目标。
将图2-8纵轴上目标⑵和⒀所在行上的“１”全部置为空白，由此可得到一个新的剩余目标矩阵。
观察这个新的剩余目标矩阵的横轴可知，除目标⑴、⑶、⑾、⑿以及⑵和⒀以外，目标⑷、⑹和⑼的所在列也无“１”出现，我们就把⑷、⑹和⑼称作第３层目标。
层次
教学目标
1
⑴ ⑶ ⑾ ⑿
2
⑵ ⒀
3
⑷ ⑹ ⑼
4
⑸ ⑽
5
(7)
6
(8)
7
(14) (15)
8
(16)(给定的教学目标Ｇ)
表2-2 教学目标的层次分类
图2-9关于“不同分母分数加减 的教学目标形成关系图
如此继续下去，可以得到关于“掌握不同分母分数加减法”的教学目标层次分类如表2-2所示。
有了表2-2，再结合图2-6给出的各子目标之间的直接关系，就可以进一步作出教学目标形成关系图。具体作法如下：
按照表2-2所示的层次分类将所有目标由下而上排列成８个等级；
再根据图2-6，用有向弧线标出各级目标与其直接子目标之间的关系。
这样我们就最终得到了图2-9所示的关于“掌握不同分母分数的加减”这一教学目标的形成关系图。
不难看出，上述分析过程（包括生成目标层次分类表和求出目标形成关系图）由于步骤明确、可操作性强，很容易转换成计算机的算法，用某种程序设计语言去实现。换句话说，ISM分析法的第三个操作步骤可以交给计算机去自动完成，&127;从而使教学目标分析的效率得以提高。
§2.3教学内容序列的确定
进行教学目标分析的最终目的是要确定实现给定教学目标所需的教学内容即各个知识元素。至于这些元素的排列顺序，即教学内容序列的确定问题，可以在教学目标形成关系图的基础上来解决，也可以运用第四章所介绍的教学内容组织策略来解决。这里我们先介绍前一种解决方法。通过作出教学目标形成关系图已经解决了如何选择知识元素的问题，对于已选定的元素在时间轴上应当如何排列，即教学内容序列应如何确定，则尚需在目标形成关系图的基础上按下列原则加以考虑：
目标形成关系图的直线（即无分支）部分，按低级子目标先于高级子目标的原则排列；
在多个同一级别的教学目标中，先安排有较多直接子目标的教学目标；
在多个同一级别的教学目标中，先安排基础性的教学目标；
在多个同一级别的教学目标中，对于基础性和直接子目标数目均相同的场合，可根据教师经验决定排列的顺序。
以图2-9所示的目标形成关系图为例，按照上述原则变换到时间轴上以后，各个知识元素（与各个教学子目标对应）的排列顺序应为：
⑴ → ⑶ → ⑾ → ⑿ → ⑵ → ⒀ → ⑷ → ⑹ → ⑼ → ⑽ → ⑸ → ⑺ → ⑻ → ⒁ → ⒂ → ⒃
各个知识元素的内容和排列顺序均已确定以后，教学软件脚本的总体结构以及各个框面脚本的主要内容也就确定了。
第三章 学习者特征分析
学习者的特征涉及智力因素和非智力因素两个方面。与智力因素有关的特征主要包括知识基础、认知能力和认知结构变量；与非智力因素有关的特征则包括兴趣、动机、情感、意志和性格[7]。由于迄今为止，计算机还难以对非智力因素作出形式化的处理，另外，在课件脚本设计的其它环节中（如情境创设、协作学习以及形成性评价的过程中），将会不同程度地考虑激发兴趣、动机、陶冶情操等方面的问题，所以目前在CAI课件设计中，关于“学习者特征的分析”这一环节一般只考虑与智力因素有关的内容。换句话说，对学习者的特征进行分析就是要运用适当的方法来确定学习者关于当前所学概念的原有知识基础、认知能力和认知结构变量。了解学习者的原有知识基础和认知能力是为了确定当前所学新概念、新知识的教学起点；分析学习者的认知结构变量则是为了据此判定对当前学习者是否适合采用“传递--接受”教学方式。所以，对学习者特征进行认真分析是实现个别化教学和因材施教的重要前提。下面我们就来介绍对学习者的上述三种特征进行分析的方法。
§3.1确定学习者的知识基础
对于学习者原有知识基础的确定可以使用“分类测定法”或“二叉树探索法”。
分类测定法对学习者关于当前所学概念的原有知识基础的确定按以下步骤进行：
先对当前所学概念的原有知识基础进行仔细的分类；
利用与知识基础分类密切相关的问题对学习者进行测试。
根据这样的测试结果即可推知学习者关于当前所学概念的知识基础类型。下面我们以“滑轮的滑轮组”的学习为例(即当前所学概念是“滑轮和滑轮组”)说明原有知识基础的分类及确定方法。
为了进行滑轮和滑轮组的学习，显然要求学习者具有杠杆原理方面的预备知识。每个学习者都是根据自己原有的杠杆原理知识来学习有关滑轮和滑轮组的新知识。按照教师的经验和对学生的调查不难发现，就滑轮和滑轮组的学习来说，其原有知识基础(即对杠杆原理的认识)可划分为五种不同类型，如表3-1所示。
表3-1 关于“滑轮和滑轮组”概念的知识基础分类
类 型
对 杠 杆 原 理 的 认 识
1
由力矩＝力Ｘ力臂公式求出力矩，再根据两侧力矩的大小决定杠杆向哪侧倾斜
2
力臂相同时杠杆朝力大的一侧倾斜；力相同时杠杆朝力臂大的一侧倾斜；当力臂大的一侧所受力较小时不能判定杠杆的倾斜方向
3
不考虑力臂，仅由力的大小关系决定杠杆的倾斜
4
不考虑力，仅由力臂的大小关系决定杠杆的倾斜
5
对杠杆的平衡条件完全不了解
在设计CAI软件时根据上述五种知识基础分类，&127;选择若干个与之相对应的杠杆问题对学生进行测试，即可确定该生关于当前所学概念(滑轮和滑轮组)的原有知识基础类型，从而可以做到对该生进行更有针对性的教学。
二叉树探索法是根据已学过概念的难易程度对问题进行仔细划分，并将它们按由易到难的程度线性排列。在教学过程中，CAI&127;软件运用“二叉树搜索算法”即可从中选择出最符合学生实际水平的问题，从而也就确定了该生关于当前所学概念的原有知识基础。
以“加减法运算能力”的探索为例，我们可以将“个位加”作为能力轴线上的起点(最容易)，把３位数的加减法作为终点(最困难)，中间再划分２０个(或３０个)等级，则起点的难度级为０，终点的难度为２０(如图3-1所示)。学习开始时，先提出能力轴中点位置的问题Q1，让学生回答，如果回答正确表示该生这方面的能力已超出Q1水平，下一次应选Q1与终点中间的问题Q2让学生回答，如果这次回答出错，表示该生这方面的能力低于Q2，下一次应选Q1与Q2中间的问题让学生回答……如此继续下去，很快可以找到适合当前学习者实际水平的问题，从而也就确定了该生在“加减法运算能力”方面的原有知识基础。
§3.2确定学习者的认知能力
为了确定学生的认知能力必须首先解决认知能力如何表征的问题。按照美国著名教育心理学家布鲁姆(B.S.Bloom)的“教育目标分类”理论，&127;教育目标应当包括三个领域的内容即：认知能力领域、动作技能领域和情感领域。其中认知能力的目标按智力活动的复杂程度又可划分为六个等级：
识记 记忆或重复以前呈现过的信息的能力(即知识保持能力)；
理解 用自己的语言来解释(说明)所获得的信息的能力；
应用 将知识(概念、原理或定律)应用于新情况的能力(即知识迁移能力)；
分析 将复杂的知识分解为若干个彼此相关的组成部分的能力；
综合 将有关的知识元素综合起来形成新知识块或新模式的能力；
评价 根据已有知识或给定的标准对事物作出评价和鉴定的能力。
上述六个等级的认知能力划分是按智力活动从简单到复杂和从具体到抽象的程度依次递增的，即识记和理解属于较简单的低级认知能力，而应用、分析、综合和评价则属于较复杂的高级认知能力。显然我们应当特别重视学生高级认知能力的培养。
在课堂教学中，教师对于学生的认知能力一般是采取“预估”---根据原来对学生的了解、接触所得到的印象作出估计。为了使计算机能了解学生的认知特点，在CAI&127;系统中则要用适当的数据结构来描述认知能力，这就不仅需要解决认知能力的表征问题，而且还要进一步解决认知能力的定量评估与测量问题。根据认知能力的评估与测量方法的不同，可以有不同的确定学生认知能力的方法，其中比较适合于在CAI中采用的是“逐步逼近法”。
逐步逼近法的实施步骤可叙述如下：
1．首先由学生本人填写关于自己认知能力的评估表，评估表的格式见表3-2，表中每个学生的认知能力值由每个学生本人给出。能力值的范围是0--1闭区间内的任一实数值，但为了便于学生估值，这时将0--1闭区间分成11个等级即0.0,0.1,0.2....0.9,1.0，其中1.0和0.0分别对应最强和最弱的认知能力。学生可根据自我感觉给出关于自己每一项认知能力的估计值。例如，若自我感觉“分析”能力为中等，则可在0.4&127;与0.6中间选取某一个值作为估计值(此值不要求很准确，取0.45,0.50或0.55均可，&127;因为以后在逐步逼近过程中还可加以修正)。这样，我们就可以得到表3-2所示的六项认知能力值，我们称之为“初始估计值”。
表3-2 认知能力自我评估表
认知能力
能力值
学生代号
识记能力
理解能力
应用能力
分析能力
综合能力
评价能力
1
0.6
0.6
0.8
0.7
0.6
0.5
2
0.8
0.9
0.7
0.8
0.8
0.7
3
0.7
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
.
.
.
40
0.6
0.4
0.3
0.5
0.3
0.3
2．利用这个初始估计值，&127;就可以从领域知识库中选出与该学生认知能力相适应的知识进行教学。这里应当指出，采用逐步逼近法有一个先决条件，就是事先必须对领域知识进行认知分类──即在领域知识库中要对每个知识元素标出它在学生认知能力培养方面的特性。例如若某个知识元素主要对学生“分析”能力的培养起作用，则将此知识元素标记为“分析类”；若是对“综合”能力的培养起作用则标记为“综合类”。
在教学过程中，系统记录下学生所学习的新内容，由于每个新内容均带有认知分类标记，所以系统很容易检验出学生通过本次学习后各项认知能力的进步情况，据此，系统即可修改该学生的初始估计值。例如可通过以下方式进行修改：用不同认知分类的知识元素对学生进行提问或测验，学生每答对一个一般难度的问题可将他相应的认知能力值加0.05分；每答错一个一般难度的问题则扣0.05分，当问题的难度较大时，答对加分值可大于0.05，答错扣分值可小于0.05；当问题较容易时，答对加分值应小于0.05，而答错扣分值则应大于0.05(如前所述，认知能力值共分11级，每级之间的级差为0.1分)。这样就可得到该生经过一次学习后的六项认知能力的修正值，我们称之为“一次评估值”。显然一次评估值与初始估计值相比，在对学生认知能力的评估上要更切合实际一些。
3．然后根据一次评估值，&127;再次到领域知识库中去选取与该学生认知能力相适应的知识，继续对该生进行教学，在教学过程中，系统同样记录下学生的学习内容和在认知能力方面的进步情况。于是经过第二次学习后系统根据学生的实际学习情况，可再次修改评估值，从而得到六项认知能力的“二次评估值”。显然，二次评估值与一次评估值相比，在对学生认知能力的评估上又接近了一步。如此继续下去，学生每学习一遍，认知能力评估值就要修改一次，而每一次修改都要比前一次朝精确的估计值更接近一步，这就是“逐步逼近法”名称的由来。
§3.3确定学习者的认知结构变量
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”[8]。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一定组织结构存储的关于某个特定学科领域的知识与经验。
由于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，也就是随学习者的认知结构而变化。经过长期的实验研究和理论探索，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的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” ---即学习者的原有认知结构中是否存在可利用来对新观念（即新概念、新命题、新知识）起固定、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中上述三方面的特性，首先就是要确定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：
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种包容性更广、抽象概括程度更高的原有观念，即原有观念处于上位，新观念处于下位。这是新观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[9]：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，或是能由该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”这一新命题就可类属于原有命题。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出新命题的意义。具有“派生类属”的上下位关系可用图3-2表示[4]：
图3-2 派生类属图示
在派生类属中，新观念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”。当新观念是对原有观念的一种扩充、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”这一新命题来界定菱形。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3-3表示[4]：
图3-3 相关类属图示
在相关类属中，新观念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的基本属性将随相关类属关系而改变。
总括关系
总括关系是指当前所学的内容（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，新观念是处于上位，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3-4表示[4]：
图3-4 总括关系图示
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。
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于声波的反射，也不能总括声波的反射。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在），但是通过仔细分析可以发现，它们之间仍然具有某种或某些相关的甚至共同的属性，正是通过这类相关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、新命题、新知识与学习者原有认知结构中的某种概念、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。这就要求在新旧知识（或新旧概念、命题）之间作比较深入的分析对比，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，“波的反射与接收”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，这二者之间的关系无需我们作进一步的分析就已经泾渭分明，清晰可辨了；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种关系（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，所以这二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种关系（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作比较深入的分析对比，在努力寻找它们共同（或相关）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”的反射与接收，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，即使是在第三种关系的情况下，“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步、吸收作用的原有观念的“稳固性”。一般说来，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，这种原有观念通常对于绝大多数的学习者都是比较稳定而牢固的；假如原有观念与新观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别。这里又分三种不同情况：
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”的概念时会感到很困难。
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影响。
第四章 教学策略设计
按照“现代汉语词典”的解释，“策略”是指行动的指导方针和工作的方式、方法，所以教学策略就是指教学方面的指南和处方。目前在各级各类学校课堂教学中使用的教学策略种类较多，但是若从本质上看则大致可划分为三大类：以教为主的策略、以学为主的策略和教与学通用策略。教与学通用策略中最具代表性的是协作式教学策略，所以下面我们分别对以教为主、以学为主和协作式这三大类教学策略的设计进行阐述。
§4.1以教为主教学策略的设计
以教为主的教学策略，实际上就是以教为中心教学设计中所采用的策略。实施这种策略必然要求选择“传递-接受”教学方式，其核心是强调教师主导作用的发挥。目前较流行的以教为主教学策略有“先行组织者”策略、“五段教学”策略、“九段教学”策略、“假设-推理”策略、“示范-模仿”策略……等多种。这里我们着重介绍“先行组织者”策略（如上所述，它有奥苏贝尔的“学与教”理论的支持，有较好的理论基础），对于其它几种以教为主的策略也作简要的介绍。在实际教学过程中或课件脚本设计过程中，可以根据教学内容和教学对象的不同而灵活选用。
先行组织者教学策略
1.先行组织者的含义
奥苏贝尔认为，能促进有意义学习的发生和保持的最有效策略，是利用适当的引导性材料对当前所学新内容加以定向与引导。这类引导性材料与当前所学新内容（新概念、新命题、新知识）之间在包容性、概括性和抽象性等方面应符合认知同化理论要求，即便于建立新、旧知识之间的联系，从而能对新学习内容起固定、吸收作用。这种引导性材料就称为“组织者”。由于这种组织者通常是在介绍当前学习内容之前，用语言文字表述或用适当媒体呈现出来，目的是通过它们的先行表述或呈现帮助学习者确立有意义学习的心向，所以又被称为“先行组织者”。不难看出，先行组织者实际上就是上面第三章§3.3节所述学习者认知结构中“原有观念”的具体体现---即通过适当的语言文字表述或通过某种媒体呈现出来的、与当前所学内容相关的“原有观念”。所以先行组织者不仅有助于建立有意义学习的心向，而且还能帮助学习者认识到当前所学内容与自己头脑中原有认知结构的哪一部分有实质性联系，从而有效地促进有意义学习的发生和习得意义的保持。
由于原有观念和新观念（即当前学习内容）之间，如前所述，可以有“类属关系”（又分“派生类属”和“相关类属”）、“总括关系”和“并列组合关系”等三种不同关系，所以先行组织者也可以分成三类：
（1）上位组织者---组织者在包容性和抽象概括程度上均高于当前所学的新内容，即组织者为上位观念，新学习内容为下位观念。新学习内容类属于组织者，二者存在类属关系。
（2）下位组织者---组织者在包容性和抽象概括程度上均低于当前所学新内容，即组织者为下位观念，新学习内容为上位观念。组织者类属于新学习内容，二者存在总括关系。
（3）并列组织者---组织者在包容性和抽象概括程度上既不高于、也不低于新学习内容，但二者之间具有某种或某些相关的甚至是共同的属性，这时在组织者与新学习内容之间存在的不是类属或总括关系而是并列组合关系。
2．“先行组织者”策略的理论假设
先行组织者教学策略是建立在以下两个理论假设的基础之上[10]：
（1）认知结构中的知识按层次结构组织，抽象概括程度较高的知识处于较高层次，随着抽象概括程度降低，其所处层次也逐步降低;
（2）认知结构中的知识是相互作用、相互联系的。
由第一个假设可以推论出：不管新概念（或新命题、新知识）是通过类属关系（即上下位关系）习得，还是通过总括关系（即下上位关系）习得，最后都要被归入到学习者原有认知结构的某一层次之中，并类属于包容范围更广、抽象概括程度更高的概念系统之下。
由第二个假设可以推论出：按照新旧知识之间是类属、总括或并列组合这三种关系之一而选择出来的先行组织者，可以有效地促进新旧知识之间的相互作用、相互联系，因为它可以帮助学习者从长期记忆中提取出与当前所学新知识有关的内容，以便将新知识与旧知识进行分析、对比、综合，从中找出彼此之间的关联，从而建立起新旧知识之间的非任意的实质性联系。显然，这一过程即是建构知识意义的过程，也就是著名教育心理学家皮亚杰所说的认知结构的“同化”过程---把新知识整合到学习者认知结构的某一层次组织之中的过程。可见，先行组织者的作用就是在学习者能够有意义地学习新内容之前，在他们“已经知道的”（原有观念）和“需要知道的”（新概念、新知识）之间架起桥梁[4]，从而使原有观念能对新概念、新知识真正起到固定、吸收作用（成为新知识的“固着点”），即实现认知结构的同化。教师虽然不能直接参与学习者认知结构的同化过程，但却可以通过对教学策略的具体运用对这一过程产生重要的影响。
3．“先行组织者”策略的实施步骤
先行组织者教学策略的实施通常包括以下两个步骤：
第一，确定先行组织者。
实施这一策略的第一步是要确定先行组织者。如上所述，先行组织者实际上是学习者认知结构中“原有观念”的具体体现---即通过语言文字表述或通过某种媒体呈现出来的、与当前所学内容相关的原有观念。而学习者认知结构中是否存在与当前所学内容具有某种关系（例如类属关系、总括关系或并列组合关系）的“原有观念”这一问题，在“学习者特征分析”环节中已经解决（若未能解决这一问题，即无法确定当前学习内容与学习者认知结构中的哪一部分具有某种相关性，则不可能转入“传递--接受”教学分支，也就不可能运用先行组织者策略），因而当前要确定先行组织者不会有任何困难，只需把“学习者特征分析”环节中已经选定的“原有观念”，用适当的语言文字表述出来或用某种媒体呈现出来（也可以文字表述和媒体呈现二者相结合）就是先行组织者。至于先行组织者如何用语言文字表述或是用何种媒体呈现以及呈现的方式等问题，由于要考虑“注意”、“感知”等心理因素的影响，所以通常是在“教学媒体的选择与设计”环节中专门予以讨论（参看第五章），这里就不赘述了。
第二，设计教学内容的组织策略
由于有三类不同的先行组织者（上位组织者、下位组织者、并列组织者），所以对教学内容的组织相应地也有三种不同的策略。
（1）“渐进分化”策略
当先行组织者在包容性和抽象概括程度上均高于当前教学内容，即组织者为上位观念时，奥苏贝尔建议对教学内容的组织采用“渐进分化”策略。所谓渐进分化是指，应该首先讲授最一般的，即包容性最广、抽象概括程度最高的知识，然后再根据包容性和抽象程度递减的次序逐渐将教学内容一步步分化，使之越来越具体、越深入。根据上面所述的第一个理论假设可以推知，若按这种渐进分化策略组织教学内容，则人们习得知识的顺序将和大脑认知结构中的组织层次、存储方式完全吻合。显然，对于学习者来说，为了建立新旧知识之间的实质性联系，这种情况所要求付出的认知加工量是最小的，因而最有利于知识意义的习得与保持。在贯彻这种策略时应注意的是，不仅整门课程的内容（即学科内容）要按渐进分化组织，就是课程内各个教学单元的内容以及各单元之内的各种概念也要按照包容性递减的次序渐进分化地组织。
为了便于渐进分化策略的实施，美国著名教育技术学家瑞奇鲁斯（C.M.Reigeluth）经过多年研究提出了一套比较完善而且便于操作的理论方法---细化理论（Elaboration Theory，简称ET）[11]。下面就是对这一理论的基本内容及应用方法的介绍。
① 细化理论的基本内容[10]
细化理论的基本内容可以用“一二四”概括即：一个目标、两个过程、四个环节。
一个目标：是指ET的全部内容都是为了达到一个目标棗按照渐进分化策略实现对教学内容(即当前所教学科知识内容)最合理而有效的组织。
两个过程：是指ET主要通过两个设计过程来实现上述目标，这两个设计过程，一是“概要”设计，二是一系列细化等级设计。
概要设计是指从学科内容中选出包容性最广、抽象概括程度最高的学习任务作为初始概要。学科知识内容通常可划分为三种类型：概念性内容(说明“是什么”)、过程性内容(说明“如何做”)和理论性内容(说明“为什么”)，但在某个教学单元之中占优势的往往只是其中的一种内容，因此我们就可以从这种内容中选出初始概要，这个初始概要就是“先行组织者”，也就是用来对新概念、新知识起同化、吸收作用的“固着点”。如果当前选出的知识内容是概念性的，则初始概要应包含一个概念定义、若干个概念实例和把概念应用于新情境的练习；如果当前选出的知识内容是过程性的，则初始概要应包含该过程的基本功能及主要实施步骤；如果当前选出的知识内容是理论性的，则初始概要应包含该理论的基本原理及主要观点。如果某个概念或原理很抽象或者较难理解，就要利用形象化的比喻或多媒体技术来辅助讲解。任何学科内容都可按照细化理论的方法加以组织和排序，而不管这些内容是概念性、过程性或是理论性的。
一系列细化等级的设计，要求对选出的?
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