教育技术学-杨九民-第二章.ppt
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1、第二章 教学系统设计的理论基础,第一节 教学系统设计的方法论基础 第二节 教学系统设计的学习论基础 第三节 教学系统设计的教学论基础 第四节 教学系统设计的传播学基础,能够使用言语教学系统设计理论基础的基本构成以及各种理论基础之间的相互关系。能够使用言语陈述系统科学的基本原理以及系统科学的基本方法,并且能够运用这些基本原理与方法来分析教学系统中的具体问题。能够陈述行为主义、认知主义以及建构主义学习理论的基本观点以及他们对教学系统设计的意义。,学习目标:,能够陈述程序教学理论、结构主义课程与教学理论、赞可夫发展性教学理论、巴班斯基教学最优化理论以及罗杰斯非指导性教学理论的基本观点,并且能够分析它
2、们对教学系统设计的意义;能够描述几种基本的传播模式,并且能够阐述传播理论引入教学系统的意义。,学习目标:,本章主要内容涉及教学系统设计的理论基础。教学系统设计的理论基础主要包括系统理论、学习理论、教学理论和传播理论。系统理论是教学系统设计的方法论来源,而学习理论、教学理论和传播理论则为教学系统设计奠定了科学知识的基础。在学习理论、教学理论和传播理论三者之间的关系上,可以认为,传播理论把学习理论和教学理论通过传播的概念沟通起来,传播理论成为学习理论与教学理论之间的中介。,学习指导:,知识地图:,系统理论 学习理论 教学理论 传播理论,本章关键词:,第一节 教学系统设计的方法论基础,系统理论作为一
3、种科学的方法论对教学设计产生举足轻重的影响。教学设计必须以系统的方法为指导,系统理论构成了教学系统设计的最重要的理论基础方法论基础。,系统科学三原理系统分析方法 教学系统方法,反馈原理 有序原理整体性原理,一、系统科学三原理,一、系统科学三原理:反馈原理,要达到预定的教学目的,必须有适当的控制机制,必须加强师生间、学生间信息交流的有效性和及时性。通过预先反馈、及时反馈、延时反馈等形式实现对教学过程的有效控制。,一、系统科学三原理:有序原理,有序性原理的主要内容有:1任何系统都有特定结构,结构合理系统有序度高,功能就好,反之亦然。混乱是一种低度有序状态。2系统由低级结构转变为高级结构趋向有序,反
4、之趋向无序。如学习过程就是低有序状态转向高有序状态的过程,知识老化过程就是高有序化向低有序状态转变的过程,还有改革就是提高系统有序化的举措。3要实现并维持系统有序,前提条件是保持系统的开放,从环境中不断吸收物质、能量、信息,以抵制系统熵的增加。,一、系统科学三原理:有序原理,根据有序原理,教学系统必须是开放的。我们所设计的教学应当 1.为学生的讨论交流创设情境和条件;2.要引导学生自觉地主动地把自己作为一 个开放系统,善于交往、勇于发表自己的见解、乐于倾听别人的意见。3.要尽可能启发学生思考,给他们留有足够的思考时间,使大脑这一巨系统的各子系统也成为开放系统。,一、系统科学三原理:有序原理,所
5、谓整体性原理,就是把对象作为各个组成部分构成的有机整体,从研究整体的构成及其发展中发现系统的规律性。它是系统方法的最基本原理。它揭示了系统的一个显著特点:系统的整体功能不等于它的组成部分孤立状态时的功能之总和;系统的整体功能可大于、也可等于或小于部分之和。,一、系统科学三原理:有序原理,整体性原理,是我们进行系统分析的出发点。,一、系统科学三原理:整体性原理,系统模拟方法 黑箱方法最优化方法,二、系统分析方法,二、系统分析方法:系统模拟方法,系统模拟方法是用系统模型代替真实系统进行模拟(模仿)实验的方法。这种方法是把研究对象作为整体,设计出系统模型来代替真实系统,通过对系统模型的研究来掌握真实
6、系统的本质和规律。其实施步骤,一般是先从整体出发进行系统综合,形成可能的系统方案;再进行系统分析,分析系统的各要素及其相互关系,建立模型;然后,进行系统选择(最优化),重新综合成整体。系统模拟方法使系统方法能进行定性、定量研究。从模拟的侧重方面的不同,系统模拟方法又可划分为:物理模拟、数学模拟、结构模拟、功能模拟等。,二、系统分析方法:黑箱方法,“黑箱”(Black box)是指系统的内部构造和机理还不清楚,但可以通过外部观测和试验去认识它的功能和特性。黑箱方法就是不打开黑箱,而通过外部观测和试验,利用模型进行系统分析,通过信息的输入和输出来研究系统的功能和特性,探索其构造和机理的一种科学方法
7、。,二、系统分析方法:黑箱方法,黑箱方法示意图,二、系统分析方法:最优化方法,最优化方法就是为了使系统达到最优的目标所提出的各种求解方法。最优化方法解决问题一般可以分为以下几个步骤:(1)提出需要进行最优化的问题,开始收集有关资料和数据;(2)建立求解最优化问题的有关数学模型,确定变量,列出目标函数和有关约束条件;,二、系统分析方法:最优化方法,(3)分析模型,选择合适的最优化方法;(4)求解方程。一般通过编制程序在电子计算机上求得最优解;(5)最优解的验证和实施。通过上述五个相互独立和互相渗透的步骤,最终求得系统的最优解。,三、教学系统方法,里奇(Richey,Rita C.)指出,任何系统
8、都包括五个要素:人、物、过程、外部限制因素和可用资源。而这五个要素间又存在着三种联系形式:1过程的时间顺序;2各因素间数据或信息流程;3从一个系统中输入或输出的原材料(人或物)。,三、教学系统方法,视听教学论的代表人物戴尔(Edgar Dale)在60年代末对教学系统方法作了这样的论述:“今天,我们正把教育的整个过程看作为一种系统方法组织教育经验的系统方法有:1尽量准确地确定希望取得的最终教学结果即终点行为,这称为任务分析。2测量个体的起始行为包括知识、态度和一般的学习技能。3考虑各种人力和物力资源的使用,为达到既定终点行为目标提供经验。4用实验方法确定学习内容的最佳顺序安排,确定用于设计这些
9、内容的各种媒体,以及确定评价学习结果的方法。系统方法将整个教育方案看作是由相互联系的部分组成的一个系统。”,三、教学系统方法,詹姆斯与布朗(James W,etc.Brown)等人在视听教学:媒体与方法(Audiovisual Instruction:Media&Methods)(1969年第三版)中提出了系统化教学的模型。此模型的一个显著特点是所有的教学设计活动都以学生为中心,充分考虑学生的需要和能力,根据学生达到学习目标的情况修改教学。教师的主要作用是对系统化的教学进行设计,整个过程分为8个步骤:,1解释目标:明确要求学生达到的学习目标的性质与类型(如认知的、情感的和心理运动的),列出与学
10、习目标有关的学习内容。2选择合适的方法:指确定有助于学生达到学习目的的最佳教学策略或教学程序。3选择合适的学习经验:即确定学生学习活动的形式如讨论、观察、听讲、阅读等。4选择合适的教材、媒体:指开展教与学活动所需要的资源、工具、环境。,三、教学系统方法,5分配任务:使整个教学过程的参与者(教师、教辅人员、技术人员、学生等)明确自己的任务和职责。6实施教学计划:对设计的教学计划进行试行(可在小范围进行实施,也可在全部学生中试行)。7评价结果:以预先确定的学习目标作为标准,衡量教学系统的输出教学效果。8修改教学:根据评价结果,对整个过程中有关的缺陷进行修正改进,以达到提高教学效果的目的。,三、教学
11、系统方法,三、教学系统方法,教学系统方法的概念推动了教学系统设计的进一步发展,具体表现在:1教学系统方法说明教学设计的外在物质表现尽管经常是具体的媒体或设备,但是其实质上是一个过程。这一基本观点强化了传播理论和程序教学中的重要命题,即传播是一个过程,程序教材的设计与开发是一个过程。2教学系统方法要求把解决教学问题的过程作 为一个整体加以考虑,重视其各组成部分之间的相互联系。,三、教学系统方法,3教学系统方法把行为科学的基本概念都吸收到自己的理论架构中。如行为目标、标准参照评价等。4应用教学系统方法解决教学问题的过程可以分为“设计”、“实施”和“评价”等环节。5教学系统方法给该领域引进了“整体大
12、于部分之和”的系统论思想(贝塔朗菲定律)。,行为主义学习理论 认知主义学习理论建构主义学习理论,第二节 教学系统设计的学习论基础,学习理论是探究人类学习的本质及其形成机制的心理学理论,而教学设计是为学习而创造环境,根据学习者的需求,设计不同教学计划,促进人类潜力的发展。因而教学设计是以相关的学习理论作为基础的。,一、行为主义学习理论,行为主义学习原理行为主义的教学设计 原则,一、行为主义学习原理,美国心理学家普莱西(S.Pressey)在二十年代就提出了利用机器进行教学的想法,并在1924年自行设计了一台自动教学机器。这台机器的诞生却表明了机器辅助教学的思想已经开始萌芽。,作为程序教学(pro
13、grammed instruction)的代表人物,美国行为主义心理学派的重要代表人物斯金纳(B.F.Skinner)是与计算机辅助教学的研究与应用紧密联系在一起的。他认为:行为是人类生活的一个基本方面。通过对行为的研究,可以获得对各种环境刺激的功能进行分析的方法,从而可以影响和预测有机体(包括人和动物)的行为。比较有实际意义的是斯金纳(B.F.Skinner)创立的操作性条件(operant conditioning)作用学说和强化理论(reinforcement theory)。,一、行为主义学习原理,斯金纳把机体由于刺激而被动引发的反应称为“应激性反应”,机体自身主动发出的反应称为“操作
14、性反应”。操作性反应可以用来解释基于操作性行为的学习,如人们读书或写字的行为。为了促进操作性行为的发生,必须有步骤地给予一定的条件作用,这是一种“强化类的条件作用”,强化包括正强化和负强化两种类型,,一、行为主义学习原理,正强化可以理解为机体希望增加的刺激,负强化则是机体力图避开的刺激。增加正强化物或减少负强化物都能促进机体行为反应的概率增加。这一发现被提炼为“刺激反应强化”理论。,(一)行为主义学习原理,当一个刺激被重复呈现,且都能引起适当的反应时,则称该反应是受刺激控制的。建立刺激控制取决于二个条件:(1)积极练习,多次练习作正确反应;(2)跟随强化,练习后紧接着给反应以强化。,(一)行为
15、主义学习原理,刺激控制可以在四个技能习得水平上建立:辨别:学习从若干并列刺激中确定一特定刺激;泛化:学习对属于同一类的任何刺激作反应;联结:学习使一个适当的反应与一个或一类刺激相联系;链接:学习将多个SR联结组合成一个完整的链,形成执行复杂任务的能力。,(一)行为主义学习原理,在把操作性条件作用学说和强化理论 应用于人类学习研究的基础上,斯金纳提出了程序教学的概念,并且总结了一系列的教学原则,如小步调教学原则、强化学习原则、及时反馈原则等,形成了程序教学理论。,(一)行为主义学习原理,(一)行为主义学习原理,程序教学的基本过程,以行为主义理论为基础的程序教学在大量实践的基础上形成了一系列设计原
16、则,这些原则成为早期计算机辅助教学(Computer-Aided Instruction,简称CAI)设计的理论依据。,(二)行为主义的教学设计原则,这些原则主要是:1规定目标:将教学期望明确表示为学生所能显现的行为,保证行为主义心理学的基本方面可观测的反应;2经常检查:在课程的学习过程中经常复习和修正,以便保证能够适当地形成预期的行为;,(二)行为主义的教学设计原则,(二)行为主义的教学设计原则,格鲁帕(G.Groper,1983)对行为主义的教学设计原理作了系统性的总结。他将教学过程分为初期练习、中期练习和终期练习三个阶段,并且确定了用于支持教学过程的六种“工具”(tools):提示量、学
17、习单元长度、刺激与反应模式、练习任务种类、内容类型以及练习频度。,(二)行为主义的教学设计原则,(二)行为主义的教学设计原则,1957年,乔姆斯基(Chomsky)对斯金纳(B.F.Skinner)的言语学习(Verbal Learning)提出了尖锐的批评,之后,学习心理学经历了一场科学的变革。学习理论从运用行为主义原则,转移到运用认知科学的学习理论和模型。,二、认知主义仪学习理论,认知主义学习理论的兴起 认知学习理论的基本概念 认知主义的教学原则,一般认为,认知主义学习理论的真正形成是以美国心理学家奈塞尔(U.Neisser)1967年发表的认知心理学(Cognitive psycholo
18、gy)为标志。人的认知过程是认知主义理论的主要研究对象,其研究目标是要说明和解释人在完成认知活动时是如何进行信息加工的,包括信息的获取、存储、加工和转换等方面。,(一)认知主义学习理论的兴起,随着计算机技术的发展,以西蒙(H.A.Simon)为代表的一些学者开始研究运用计算 机模拟的方法来模拟人类的解决问题的过程。西蒙(H.A.Simon)与纽厄尔(Newell)设计了一个被称为“逻辑理论家”的程序。此程序可以用来证明形式逻辑中的各种定理,成功地模拟了人类的思维过程。,(一)认知主义学习理论的兴起,短时记忆与长时记忆知识表征编码与提取认知负担元认知 知识状态,(二)认知学习理论的基本概念,人的
19、记忆系统由三个存储器组成:感觉登录器、短时记忆(short term memory)和长时记忆(long term memory)。,1、短时记忆与长时记忆,记忆信息加工模型,人的记忆过程为:来自环境的刺激经过过滤首先进入感觉寄存器,通过选择性知觉,信息被临时存入短时记忆(STM)。STM是一个过渡性的记忆缓冲器,其容量有限,只能记录72个信息组块(chunk),且只能保持大约1530秒钟。STM中的信息经过复述和编码过程转化为长时记忆(LTM),长时记忆是一个相当持久的容量极大的信息库。,1、短时记忆与长时记忆,假定LTM中的信息有多种知识表征方式:命题:是最小的信息单位,用于表示概念之类的
20、陈述性知识。产生式:类似于计算机语言中if-then语句,用于表示过程性知识。多个产生式可以联结成为产生式系统,是推理系统的基础。心象:是知觉的信息表征。图式:是先验知识组成的网络。,2、知识表征,一般信息一旦被编码并存入LTM就不会丢失。而如何从LTM成功提取(检索)信息,就取决于信息编码的质量和检索方法的好坏。对编码和检索起关键作用的认知过程有:,3、编码与提取,细化(elaboration)组建(organization)活性扩散(spread of activation),细化过程:它将已存于STM中的知识加强、扩充或修正STM中的新信息,或将它转化为LTM;组建过程:它将LTM中的信
21、息作有意塑造,形成有意义的部件,在网络结点间添加路径;活性扩散:它是在信息检索时在LTM中有关的命题之间建立联系线索。,3、编码与提取,认知负担是学习时学生必须加工的信息量,它取决于学生的STM容量、先验知识和课程内容的涵意,也与课程的教学步调、编码要求以及学生对课程内容的熟悉程度有关。,4、认知负担,元认知(metacognition)是学习者对自己认知过程的自觉意识,是通过对自己所用认知加工策略效验的不断监测来选择、评价与修正认知策略的能力。这种能力允许学习者检出那些无效策略,评估特定任务的认知加工要求,以及修正当前策略,甚至产生全新的策略。,5、元认知,认知学者力图使学习达到可持久、可迁
22、移和自我调控,促成从生手向专家的转变。在这一转变过程中要经历增生(accretion)、重建(restructuring)和调整(tuning)三种知识状态。增生本质上属事实和新知识的积累阶段;重建是将新获得的事实进行蓄意组构,从而沟通新信息和先验知识之间的联系;在调整阶段,学习者提高提炼他们的知识储备,基本达到反应自动化的程度。,6、认知状态,(三)认知主义的教学设计原则,认知教学理论的模型,以认知主义学习理论为依据,专家们提出 了一系列指导教学设计的原则:,(三)认知主义的教学设计原则,1用直观的形式向学习者显示学科内容结构,应该让学习者了解教学内容中涉及的各类知识元之间的相互关系;2学习
23、材料的呈示应适合于学习者认知发展水平,按照由简到繁的原则来组织教学内容。这儿所说的由简到繁是指由简化的整体到复杂的整体;3学习以求理解才能有助于知识的持久和可迁移;,4向学生提供认知反馈可以确认他们的正确知识和纠正他们的错误学习。5学习者自定目标是学习的重要促动因素;6学习材料既要以归纳序列提供,又要以演绎序列提供;7学习材料应体现辩证冲突,适当的矛盾有助于引发学习者的高水平思维。,(三)认知主义的教学设计原则,建构主义是学习理论中行为主义发展到认知主义以后的进一步发展。用乔纳森(Jonassen)的话,即向与客观主义(objectivism)更为对立的另一方向主观主义(subjectivis
24、m)方向的发展。,三、建构主义学习理论,行为主义、认知主义与建构主义之关系,建构主义的知识观建构主义的学习观建构主义的教学观 建构主义教学设计原则,三、建构主义学习理论,(一)建构主义的知识观,建构主义知识观的主要观点有:1知识不是对现实的纯粹客观的反映,是人们对客观世界的一种解释、假设或假说。2知识并不能绝对准确无误地概括世界的法则,提供对任何活动或问题解决都适用的方法。3知识不可能以实体的形式存在于个体之外。,学习是一种建构的过程学习是一种活动的过程学习必须处于真实的情境中,(二)建构主义的学习观,(三)建构主义的教学观,教学应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点,引导学习者从原有的
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