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[摘 要] 本文概要介绍了J. Michael Spector, M. David Merrill, Jeroen Van Merrienboer & Marcy P. Driscoll主编的Handbook of Research on Educational Communication and Technology (Third edition)[《教育传播与技术研究手册(第三版)》,Lawrence Erlbaum Associates 2008年出版]第二部分“策略篇”的主要内容。全文分为三个部分:教育传播与技术视角下学的理论、教育传播与技术视角下教的模型,以及教育传播与技术视角下教学设计原则。在学的理论部分,重点回顾了与技术支持有关的学习心理学观点和生成性学习理论;在教的模型部分,概述了九类当前流行的对教学改革产生重大影响的真实性教学模式,并介绍了技术支持探究教学的四类着眼点;在教学设计原则部分,则介绍了首要教学设计原则和有关知识呈现、教学反馈的处方性原则。
[关键词] 教育传播与技术;教学设计的处方性原则;教学策略
[中图分类号] G434 [文献标识码] A [文章编号] 1672—0008(2010)02—0029—06
美国教育传播与技术协会在“教育技术”的1977年定义中指出,“教育技术”旨在“对所有与人类学习有关的问题进行分析,并对解决这些问题的方案进行设计、实施、评价和管理”。教与学的策略,作为影响人类学习的关键因素,是教育技术学科核心理论的立足点。由Dave Merill领衔的《手册》的第二部分展示了这些年来教育传播与技术领域在传统教与学理论、教与学策略上的发展,即着重于技术环境下教与学策略的实施原则,技术环境下涌现出来的新的教与学问题,以及对这些问题所引发的理论思考。
本部分内容共由七章组成,包括:知识表征策略(第8章,Linda L. Lohr & James E. Gall撰写);情境类课程的设计策略(第9章,Sasha A. Barab & Tyler Dodge撰写);生成性学习策略(第10章,Barbara L. Grabowski, Hyeon Woo Lee, & Kyu Yon Lim撰写);互动性学习任务的反馈策略(第11章,Susanne Narciss撰写);探究性学习的技术支持策略(第12章,Yael Kali & Marcia C. Linn撰写);协作活动的分布观(第13章,Tom Satwicz & Reed Stevens撰写);首要教学原则(第14章,M. David Merrill, Matthew Barclay &Andrew van Schaack撰写),分别从不同的角度阐述教育传播与技术的教/学策略。
本文将从教育传播与技术视角下学的理论、教育传播与技术视角下教的模型、教育传播与技术视角下教学设计原则三个方面对这一部分内容进行概括介绍,并简要分析这些教与学策略研究的特点、变化及其对于教育传播与技术研究与开发未来发展的意蕴。
一、教育传播与技术视角下学的理论
学习的内在过程及其激发的方式是教学设计人员首要考虑的因素。对这些过程的理解主要是通过对认知功能、过程以及记忆结构的大量理论和实验研究实现的。运用关于学习的基础理论,教学设计人员形成在学习者内部发生的思维活动的观念,这种观念会指导他们进行学习环境的设计。另外,技术环境下多种媒体对知识的多样表征、使用技术支持有意义的学习,也都是教育传播与技术视角下教/学策略的主要内容,因此教学设计者必须了解相关的理论。
1.与工作记忆相关的理论
与工作记忆相关的理论包括信息加工理论、认知负荷理论、双重编码理论和Baddeley的记忆模型。这些理论都是在Atkinson和Shiffrin(1968)记忆的双重存储模型基础上发展而来的。
所谓学习,从信息加工角度来看,就是将信息从短时记忆的工作记忆中转移到长时记忆,在需要时再从长时记忆中检索出来。使用信息加工理论指导教学设计,就是要研究如何通过管理和操作信息,使之能引起学习者的注意,并以容易合并到长时记忆中的理想形式保存在工作记忆中。
认知负荷理论则关注工作记忆的局限性。认知负荷是指所呈现信息的数量及其与工作记忆的大小是否匹配,它会因学习者的专业水平而不同,通常新手只能加工简单连续的结构,专家则因为已经建立了图式,而能够吸收更多的信息。认知负荷的研究描述了三种负荷:内在负荷、外在负荷和关联负荷(Paas et al.,2003)。其中内在负荷指内容的本质和复杂程度,这是教学设计者不能改变的。外在负荷指传输中的噪音部分,由于它们增加了记忆负荷而成为学习的障碍,是应该减少甚至消除的。例如,在文本的某一部分中使用多种字体而没有增加内容,但却增加了认知负荷,因为阅读者试图为这些变化赋予一定的含义。关联负荷是指那些设计者能够促进最优负荷的事情,如把内容组块、排序,或者提供能够帮助学习者快速理解新信息的模拟物。教学设计者可以通过减少外在负荷和增加关联负荷两种方式来降低一个高的内在负荷。
对于记忆机理的深入研究诞生了多种知识编码理论,其中A. Pavio(1971,1986)的双重编码理论得到了普遍的接受。A. Pavio认为记忆具有言语和表象两个平行的认知编码系统,以言语或视觉形式呈现的信息分别被编码在言语记忆存储器中或视觉记忆存储器中, 这些独立的记忆系统可以相互激活,也可以从一种信息形式转化为另一种形式。视觉编码和言语编码之间的连接可以强化记忆,增加识别和回忆的机会。
Baddeley的记忆模型进一步提出在工作记忆中,除了视觉空间(视觉和空间记忆)和语音回路(听觉记忆)外,还有一个情节缓存,工作记忆既能够从情节缓存中检索信息,创建相关的新表征,同时还可以从长时记忆中检索信息。教学设计者感兴趣的是如何设计和组织信息以达到情节缓存的最佳使用效果。
2.与媒体理解相关的理论
有关文本的认知框架的研究在用计算机表达知识后得以发展,其中有两个核心概念:命题表征和图式理论。所谓命题表征,就是把自然语言解码成命题或一个命题网络(在树状的意义结构中能够涉及其他命题的复杂观点),它提供了表述意义的标准方式。而图式理论则用于表达常规,提供了自上而下的理解视角,当处于新场景中时,学习者常常试图把信息与已有图式匹配起来。
Kintsch 提出了一个文本理解的模型(Kintsch,1988),认为文本的理解包含两个阶段。首先,在建构阶段,阅读者从文本输入、根据自我目的和原有知识建立一个原始的、不连贯的心智模型。第二个阶段为整合阶段,包括巩固那些符合意义的局部建构和抛弃那些不适合意义的局部建构。Kinrsch指出文本基础表征和情景模型之间有着重要区别,文本基础表征是包含在文本中的信息表征,情景模型是读者从文本中获得的信息,包括基于原有知识的精加工和连接。这个模型要重点强调的一点是Kintsch提出的“易学区”,它有意模拟Vygotsky的最近发展区(1978)。Kintsch指出好的文本能提供一个学习者的情景模型(也就是相关的原有知识)和文本中新信息的适当数目的重叠。一个明显的含义是若重叠部分太多,学习者可能不能从文本中获得新信息;不太明显的含义是,术语或字词、结构以及其他内容中熟悉信息的存在是促进深度理解的必要支架。如果信息被分解和背景被删除,那么即使是一段最小的文本也可能像极度复杂的文本一样无法解读。为了支持深层意义的建构,附加和多余的文本可能是必需的。
对于音频信息的研究,Bishop和Cates(2001)从认知教学的视角对Shannon和Weaver所提出的三类噪音进行了解释,其中接收噪音为相互矛盾的内部和外部刺激造成的讯息传输问题,干扰了教学信息的接收,但通过内容冗余(如音频信息的转播和放大)可以抗噪;加工噪音是指对已经被接收讯息的解释出了问题,提供情境冗余(如以多媒体方式呈现语义信息,能确保其被正确地接收)增加解释性框架可以消除;检索噪音是在提示/图示与原有知识、经验和态度之间的不匹配造成信息理解问题,通过以适当的线索(如强调信息和原有知识的连接)构建信息理解可以抗噪。上述理论对于视觉信息也同样适用。
3.与意义形成相关的理论
生成性学习理论是对学习的内在过程及其激发的方式的一种解释。脑神经研究、关于知识和认知发展结构的研究都为生成性学习理论及其模型、生成性教学设计提供了依据。在前两版手册中,都各有一章介绍生成性学习理论及相关研究,第三版也不例外,在第10章中用图示的方法归纳了生成性学习模型的核心概念,并综述了相关研究发现。
威特罗克(Wittrock,1974a,b)在研究解释提高阅读理解能力的教学策略时提出了生成性学习理论。其理论强调了一个十分重要的基本假设:学习者不是信息的被动接收者,而是学习过程的主动参与者,正是他对环境中的信息建构了有意义的理解才产生了学习。威特罗克指出生成性学习中有四个关键要素,即知识生成、动机、学习过程和知识创造过程。
生成性学习的本质就是知识生成。“虽然学生可能不理解老师所说的内容,他很可能会通过自己生成意义来理解这些内容”。只有通过学习者自己将知识和经验之间生成联系和理解,才能有意义地生成知识。学习者不仅要生成系统整体的联系,而且要建构个人的意义。一部分意义的生成来自于将记忆中的先前概念、抽象知识、日常经验、专业知识与新知识建立联系(Wittrock,1974,b)。
生成性学习的发生要求学习者在学习中负有责任和义务,他们需要积极地思考以在已有知识和正在学习的知识之间建构联系(Wittrock,1990),因此动机是生成性学习产生的第二个重要成分。只有当学习者将成功归因于自己在知识生成方面所做出的努力时,兴趣才能被提升(Wittrock,1991)。
生成性学习理论对学习过程的解释与信息加工理论类似,不同的是生成性学习理论不仅强调信息的转化,而且强调新的概念性理解的生成。对于知识创造过程,威特罗克(Wittrock,1991)强调学习者应该控制自己生成意义的过程,因此自我调节这项元认知能力在生成性学习中至关重要(Zimmeman,1998)。在自我监控的基础上,学习者对自己的努力程度以及可获得的资料进行管理,并调节学习策略来生成意义。
有关生成性学习理论的应用研究有两类:一类是研究学习过程中的学习策略,比如诸如划线、记笔记、附加或插入问题等简单编码策略;分等级、列标题、总结、画概念图或目标操作(manipulation of objects)等更复杂的编码组织策略;还有如进行表达、举例、解释或类比等精加工策略。另一类是从学习结果的角度研究生成性学习策略对回忆、理解、高阶思维及自我调节技能的作用。遗憾的是研究结果经常与策略类型、测量工具以及个体差异等因素相混杂,研究结果不能互相支持,无法对应用产生一致或明确的指导作用。
二、教育传播与技术视角下教的模型
在教育传播与技术视角下看待教的模型,会比较关注那些能够促进技术在学习过程中发挥催化作用的研究,会比较关心那些通过技术手段将学习发展显性化后而发现的学习规律。借助技术构建真实感的学习环境以及借助技术支持对真实问题的探究,这些真实化情境类课程的设计策略以及如何使用技术予以实现,一直是教育技术领域研究和实践的热点。
1.真实性情境化课程设计策略
手册的第9章将常见的情境化课程设计划分为三大类,第一类的情境是被设计出来的,包括抛锚式教学、基于问题的学习和认知学徒制,其基本假设是:课堂活动应当与现实世界的实践者所参与的活动尽可能地相似,这包括事实的特征真实性、过程真实性,以及任务真实性(Petraglia,1998)。比如,抛锚式教学是将学习锚——即包含所要学习的内容——定于有意义的问题解决活动的境脉当中;基于问题的学习(PBL)是将学生置于问题解决者的积极角色中,使其面对反映现实世界问题的劣构问题,来同时发展问题解决策略和学科知识基础和技能;认知学徒制则强调让教师或更有知识的他人清晰地说明其所采取行动背后的思考,从而通过一种认知学徒制形式来为学生示范,然后教师给予训练(coaches)和支架(scaffolds),目标则是教师干预的逐步淡出,这样学生能够在没有教师支持下参与行为。
上述三种课程在学习开始之前就已经开发了大部分学习境脉,限制主要设置在资源当中,并且可接受的结果被相当好地界定了;在很大程度上,设计者知道什么是正确的解决方案。
第二类情境化课程则是将许多交互情境化于任务当中,让参与者对许多活动结构进行社会性协商,其学习结果具有一定的变数。这包括基于案例的推理、基于项目的学习和课堂学习共同体。对于基于案例的推理(Case-Based Reasoning, CBR)而言,站在学习者这方面来看,这些案例的劣构性质提供了一种可以被感觉得到的真实(Jonassen & Hernandez-Serrano, 2002)。不管是亲身体验还是假手他人,通过对嵌入在这些案例之中的理解和认识进行解读、思考和应用,新的理解与认识就会自然而然地生发出来,这些理解与认识通过“具体、真实、及时的反馈”,可以让学习者的经验得到丰富和发展。基于项目的学习和课堂学习共同体都强调教师建立学习环境,学生通过合作工作发展能力。
第三类情境课程是让学生在从事现实任务时参与真实实践,并时常将新手和更熟练的老手组成共同体成员,来建立一种真实感(Lave & Wenger,1991),比如,国家地理学会的儿童网络课程(Bradsher & Hogan,1995;Karlan et al.,1997)让来自50个国家超过150万的儿童参与到关于现实世界问题的合作调查研究中,期间他们会得到科学家所使用的基本数据。一些实践共同体项目也是采取新老结队的方式,让学生从合法的边缘性参与者向核心参与者移动。
这三类情境类课程具有一个共同的信念,即当所要教授的潜在内容通过真实应用而得到情境化时,它改变了这些内容对于学习者的根本意义,体验丰富的情境下的有意义的参与会促进学生的学习,但是三者在真实程度上存在差异,这也反映了在学校环境下建立一个情境化课程是一个巨大的挑战,这不仅是因为要使这些潜在的形式体系得以真实化需要选择合适的场景,而且还要确定噪声(noise)的数量。当一个学习环境被过度地裁剪时,就会使人觉得学校更像是一个工厂,体验性就会变得比较少(Dewey, 1938/1997);要想置身于其中的可能性变得极小,而且知识也更有可能会变得了无生机(Whitehead,1929)。随着环境的情境化程度不断增强,它在神秘性、现实性和探索性上的潜力不断增加,但同时却会牺牲导向性、效用性和明晰性。事实上,学校之所以出现,部分原因就是为了让形式体系摆脱这种噪声而呈现出来,这种矛盾性也让真实类情境化教学的实践与研究风生水起。
2.关于探究性学习的技术支持原则
在过去的二十多年中,随着计算机的发展和普及,对于如何使用技术设计学习支持环境,已经有了不少成功的经验。为了帮助设计者在以往工作的基础上进行设计,也希望帮助研究者报告在当前工作环境中的新发现,研究人员创建了“设计原理数据库(http://www.design-principle.org),集中在用技术支持科学学习的原则研究。第12章在这个数据库基础上,归纳介绍了用技术支持探究性学习的四条元原则和八条实用原则。
首先,通过连接学习者的兴趣和观点,对有效的多种探究方式的支持可以使得科学可接近(Krajcik et al.,1998;Linn & Hsi,2000)。当学生设法解决生活中的问题时,他们能够评估自己的直觉观点,并将它们与规范的观点相区别。
第二,通过动画、图像、语音、符号等多种方式展示复杂的现象,可以有效支持使得对科学现象的思考可视化(Linn et al.,2006)。现代技术为不能够看到的科学现象打开了一扇窗户,为解释这些现象提供支持,如组织思想的模板、表示知识的工具和认识事物的三维软件。
第三,通过要求学生解释自己的观点以及对别人的观点提出评论,使用工具有效地帮助学生归纳讨论、收集项目评价,可以促进相互学习(Davis,2006)。当学生们讨论他们的观点时,他们可以确立区分这些观点的评价标准。
第四,通过激励学习者监控他们的进步并反思他们的学习,有效地支持探索的可视化模型能够提高学生学习的自主性(White & Frederiksen,1998)。当学生评价自己的观点时,能够学会对他们的进步进行批判性思考,那些支持反思的笔记类工具特别有用。
一个优秀的技术支持的学习环境通常都会满足这四项元原则。对于如何利用设计数据库中的原则设计有效的学习环境还在进一步探索中。
三、教育传播与技术视角下教学设计原则
教学设计是教学技术领域最为基本且核心的专业活动。几十年的实践产生了众多的教学设计理论和模型,也归纳形成了一系列的处方性设计原则。所谓处方性原则是对教学过程中某种潜在的、根本关系的描述,被各种各样的广泛且成功的项目和实践所践行着。研究教学设计基本的处方性原则的意义在于:这些设计原则可以应用于任何一个教学项目和活动中,无论该项目和活动是根据什么理论或模型设计的。当一个特定的教学计划或实践违背了或无法实施一个或多个这些潜在的原则时,学习或绩效就会受到阻碍与消极影响。
在手册的第二部分,介绍了三类处方性原则及相关研究发现:即关于教学策略设计的处方性原则(第14章)、关于知识呈现设计的处方性原则(第8章)和关于教学反馈设计的处方性原则(第11章)。
1.关于教学策略设计的处方性原则
2002年,Merrill在对众多教学设计模型归纳总结的基础上曾提出过教学设计的七个处方性原则,即以任务为中心的方法、激活原则、展示原则、应用原则和整合原则。Merrill那篇文章的发表推动了对各类教学的处方性原则、运用条件及运用方式的研究。
M. David Merrill, Matthew Barclay和Andrew van Schaack撰写的“首要教学原则(第14章)”这一章的内容可以分为三个部分,第一部分在概要介绍了2002年所提出的七个处方性原则后,介绍了自那篇文章发布后一些重要的修正性、细化性、验证性的研究成果,如发现提供指导和教练在内的任务中心的方法要好于只有最少指导、纯粹以学生为中心的教学方法(Kirschner et al.,2006;Mayer,2004),首要教学原则可以通过将教学策略分级而不断提升与改进复杂任务的绩效(Merrill,2006a,b);在激活——演示——应用——整合阶段,让学生意识到信息的具体结构有助于他们对信息进行总结,并因此能够更有效地使用这些信息(Marzano,2001);使用首要教学原则指导开发的课程其学习用时和学习效果都明显好于常规教学(Thomson,2002;Margaryan,2006)。
文章的第二部分则罗列了一些其他研究者研究的各类教学设计的处方性原则,并将这些原则映射到Merrill处方性原则的集合中。这包括Clark和Mayer(Clark & Mayer,2003; Mayer,2001)有关媒体组合呈现达到更好学习效果的七项原则,Allen(2003)关于e-learning的三类有效性原则,Van der Meij(1998)以任务为中心的极简主义教学设计原则,Foshay等(2003)关于培训课程的17个设计要素,Seidel等(2004)从对学习的获得和迁移影响因素的实证研究中识别出来的教学设计指导框架。
文章的第三部分是关于如何综合运用这些处方性原则进行教学设计的模型,包括Van Merrienboer的4C/ID模型(Van Merrienboer,1997; Van Merrienboer & Kirschner,2007)和Merrill等提出的水波圈(Pebble-in-the-pond)模型(Merrill,2002b)。这两个模型的共同特点是将教学开发过程中的活动分级,采用整体任务分解、成分技能分析,分别设计实现的过程。
正如这章结语部分所述:对于开发有效果的、有效率的和引人入胜的教学需要什么样的处方性教学设计原则,人们已经形成了很多共识。未来的应用和研究将深入到更多的学习情境、面向更多的学生和更为丰富的学科内容,在实施这些原则的同时评价检验这些原则的有效性。
2.关于知识呈现设计的处方性原则
信息怎样呈现才能引起学习者注意?怎样组织才能促进其记忆和回想?对这些问题的研究和实践,便形成了知识呈现设计的处方性原则。在前两版手册中,有关知识呈现的处方性原则有多章内容,分别探讨文本信息、图形信息、声音信息、动画/视频信息以及多种媒体的呈现原则,但是在这一版中只有第8章一章的内容,从理论、模型、策略三个层次概述了知识表征方面的研究成果。
关于多媒体设计的基本原则,比较著名的两个研究成果是Park和Hanafin(1993)关于交互多媒体设计的20条设计原则,和Mayer(2001)的多媒体设计七项原则,这两个研究成果在认知负荷理论框架下可以做如下对比:
具体的各种媒体,也有不同的处方性原则。比如,在选择文字时,选择那些最不模糊并最熟悉的文字,因为采用熟悉字词、熟悉的文本结构,会有助于对文本材料的理解;文本的组织像文字一样重要,一个完整清晰的文本的使用会让阅读者需要较少的预备知识;而当文本和学习者的已有知识不重叠时,文本将难以理解(所有的加工都仅仅是在最低的文字水平上);当文本和学习者的已有知识重叠太多时,该文本对阅读者就没有教育价值。
对于图像等静态视觉信息,通常会很讲究其所表达的信息的结构,如上下级、同级关系,时间、方向和类别,对于同等状态的要素会用颜色、大小和形状等标识,并将相似的项放在一起。
至于声音类信息,可以根据声音要承担的作用,比如是引起注意、集中注意还是保持注意,而采用不同的呈现策略。有时候声音还可以帮助组织信息,促进与原有知识的关联。对于动画和视频这样具有时间成分、动态或变化显示的信息,对其研究发现比较适合于知识水平低和空间能力低的学习者(Hays,1996)。Koroghlanian和Klein(2004)也发现那些与动画接触的实验对象会比只接触静态画面的实验对象要花更多的教学时间。所以在接触动态的、交互的可视化信息之前辅以静态的信息资源,会支持学习(Bodemer et al.,2005)。
上述各种媒体设计的处方性原则组织架构尚未统一,非常依赖研究的视角,这也会影响这些处方性原则的搭配使用,未来的研究需要更严谨的分类方法,或者更为综合的理论模型。
3.关于教学反馈设计的处方性原则
“反馈”这一来自控制论(Wiener, 1954)的概念,在教学领域被普遍地认为是实现高效学习的一个基本原则,或者至少是教学中的一个重要因素(Colies et al.,2001; Dick et al., 2001)。近一个世纪以来,研究人员对教学场景中所包含的反馈的因素和效果进行了各种研究,因此,有关反馈的研究文献相当丰富。但是在教学实施过程中,人们更多地是凭着本能,而不是基于心理学设计原则来提供教学反馈。理论研究对教学实践的指导作用不显著。
Susanne Narciss撰写的第13章“互动性学习任务的反馈策略”分为两部分,第一部分介绍了她自己的一个研究成果,即解释互动性教学中反馈概念的“互动双环反馈模型” (the interactive, two-feedback-loop model, ITFL模型)(Narciss, 2006),并用这个模型解释互动性教学中反馈的一些核心因素和效果;第二部分则综述了有关反馈研究的多维视角,包括从功能角度的分类,从内容角度的分类,以及从呈现技术角度的分类。
Susanne Narciss将在教学情境下的反馈定义为:反馈是指在学习者对学习任务做出反应后提供给学习者的、目的是告知学习者其学习表现实际状况的所有信息。她所提出的“互动双环反馈模型”有很明显的控制论痕迹,包括传感器、参考值、控制器,双环指的是:“处理学习者可以直接感知的实际值的内部反馈环路”和“处理由学习媒介(如教师、课件、实验师等)所确定的实际值的外部反馈环路”,这两个反馈环路之间的相互影响及互动会对学习效果发生影响。
强调并区分外部反馈和内部反馈,这是反馈研究的一贯做法,因为研究者试图通过消除或者控制内部信息源来研究外部反馈对学习或绩效的效果。在分析设计反馈策略时,我们也应记住这两者之间的区别。
根据ITFL模型,决定内部反馈环路效率的核心因素包括:学习者对学习任务要求的理解力,学习者对自身反应和表现的判断力(即内部传感器的质量),学习者将内部和外部信息与参考值进行比较分析的能力(内部控制器的质量),学习者改正错误和克服困难的意愿和技能(控制执行器)。而影响外部反馈环路效率的因素则包括:与教学目标相关的学习任务要求的可操作性(受控变量的参考值定义);评估学习者反应的诊断过程的精确性(外部传感器的质量);教学媒介在分析学习者反应(即错误)提出纠正性行为和策略的针对性(外部控制器的质量);以及教学媒介在传达这些纠正性行为方面的有效性(相当于外部反馈的质量)。
无论是理论模型的分析,还是实验研究证明,都发现对于相对高级的学习任务,很难采用反馈理论,因为学生无法对任务进行正确的判断(从ITFL模型的角度,他们无法生成可靠的内部反馈),学生的反应不能作为改变反馈的一个可靠测量值(Mory,1994,1996,2004)。
第13章的第二部分是关于反馈分类的综述。对反馈的分类可以从反馈的功能、反馈的内容和反馈的方式三个维度进行不同的划分。
不同学习理论指导下的反馈实践会关注反馈的不同作用,比如行为主义认为反馈能够强化正确反应,因此,研究兴趣更多的是放在反馈信息呈现的形式和技术方面(如频率、时间、方式、数量、形式等),使用与结果相关的反馈类型,如正确答案知识(Kulik,1988)。认知主义认为反馈是纠正不正确反应所必需的信息源(Anderson et al., 1971; Kulhavy & Stock,1989),所以很在意反馈内容的复杂程度,关心反馈详细到什么程度最能确认或改变学习者的知识。建构主义则认为反馈的最重要作用是辅导或指引学习者成功地规范学习过程(Bulter & Winner, 1995)。
这也表明反馈可以在不同层次上影响学习过程,因此可以有很多不同的功能,一些研究者对反馈功能做了详细的分类(Butler & Winne, 1995; Cusella, 1987; Sales, 1993; Wager & Mory,1993),将这些反馈功能的分类进行比较,我们可以发现所有这些研究者都认为反馈具有确定或加强、告知以及某种形式的指导和引导作用,具有调整和矫正功能,可以激活诸如监控或寻求信息之类的元认知过程。对反馈功能更详细的分类能使我们更清楚什么信息在什么样的情形下有用,对期望的反馈功能的精心选择和确定为设计指导性反馈建立了基础。
关于反馈信息的组成,根据其详细程度也可以有不同的划分。通常反馈信息的内容会包括两个部分(Kulhavy &Stock, 1989)。第一个部分是评估类内容,与学习者的学习结果相关,表明所达到的学习水平(即答案的正误、答对的比例、与学习标准的差距等);第二个部分是信息类内容,包含任务限制条件、概念性知识、错误种类或来源分析、元认知知识等。通常这些反馈信息来自认知任务分析、典型错误分析和犯错过程分析。
反馈类型不仅在内容方面有所不同,在反馈呈现的形式和技术方面也各有不同。比如,Holding(1965)使用形式标准(比如时间、频率)区分了32种不同类型的反馈。在信息技术环境下,反馈种类和策略更为灵活多样(Hannafin et al., 1993)。虽然从理性上感觉反馈的时机、呈现方式非常重要,但是有关反馈时机的研究结果却相当混乱。根据斯金纳的行为学习理论,反馈应当在反应后马上给出,但是抑制持续假说(interference preservation hypothesis)(Kulhavy & Anderson,1972)、双重痕迹信息处理解释 (a dual-trace information-processing explanation)(Kulik,1988)和一些实验又证明延迟反馈可能优于即时反馈。Clariana关于反馈时机的联结机制(connectionist)研究则指出延迟反馈对错误答案有加强作用,而即时反馈弱化了错误答案与项目之间的联系(Clariana & Koul,2005),这似乎又是在给及时反馈翻案。
近来,Mathan和Koedinger(2005)从元认知的角度重新研究了有关反馈时机把握的辩论。他们认为,在错误发生后的什么时候给出反馈的问题,必须在什么是期望的表现的基础上进行回答。如果这一模型包括错误发现和纠正的元认知技能,那么提供正确答案的反馈不应马上提供,因为它无助于这些技能的获得。相比而言,如果是可多次尝试、要求学生分析错误答案并辨别错误纠正步骤的题目,则可即时提供结果知识及与错误有关的知识的反馈(参见Mathan & Koedinger,2005; Moreno &Valdez, 2005; Narciss & Huth, 2006)。
关于学习者在得到反馈后再给他多少次尝试的机会,Clariana研究了30篇比较单一尝试的各种反馈方法(直接给出答案详解、直接给出正确答案、延迟反馈、无反馈)和 “不断尝试直到正确为止”(Answer-until-correct,AUC)多次反馈研究后发现,所有的反馈方式都优于没有反馈,但在单一尝试和多次尝试之间并无差别(Clariana,1993),多次反馈对非纯记忆性的内容(比如画出及标记生物学图解)较为有效(Clariana & Koul, 2005)。关于详细反馈是同时呈现(即所有信息一次性给出)好,还是相继呈现(信息一步步给出)好,仅有的几个研究指导性反馈类型的实验都发现相继呈现复杂详细反馈的效果更好(Albacete & VanLehn, 2000; Heift, 2004; Nagata, 1993; Nagata & Swisher, 1995; Narciss &Huth, 2006; VanLehn et al., 2005),这也符合认知负荷理论的解释。
对反馈孜孜不倦研究背后的根本动因是希望开展个别化教学,但何时使用适应性反馈、如何适应,则与学习者特点(知识水平、元认知状态、动机)、任务性质有很大关系。事实上,外部反馈的效果并不通用,而只是在特定的情境和个别化的条件下出现。比如,通过外部反馈的帮助使错误消失所需要的时间有赖于:①学习者的个人特征;②外部反馈成分的质量;③任务的类型、复杂性和难度;④错误的种类。又比如,对于高度熟练的学习者,或容易的学习任务、或简单的错误而言,给出答案就足以在下一次引出正确的答案。而对于学习技能较低的学习者、或高度复杂、或难度较大的学习任务、或发生严重错误时,即使是信息指导反馈也可能不足以让学习者达到那种高层次的要求。
因此在设计反馈的时候,除了认知方面的要求(如已有知识、策略性知识)之外,还要考虑学生个人的动机因素(如自我认知和对任务价值的意识)和个人的元认知因素(如自我监控性能力和策略)。
四、结语
1963年,James D. Finn在论证教育传播与技术领域在当年是否可以成为一个学科的时候,曾经指出:一个学科存在的标志之一是要有自己的理论体系。一个理论体系分为几个层次,最高是哲学范式、形式系统,其次是理论模型和原则,而策略是理论指导实践的形式。手册的第二部分就是在介绍教育传播与技术领域的理论体系。虽然很多基础理论都来源于教育学、心理学、社会学,但是这些年来教育传播与技术领域也形成了一些具有自己独特兴趣的理论园地,诸如生成性学习理论与有意义课程设计、媒体呈现原则与教学信息设计、教学设计模型与处方性策略、技术环境下的学习支持和反馈策略等,都是有众多研究人员几十年耕耘的研究主题。
教育传播与技术领域有关教/学策略的研究是如此众多,这一版的文章似乎是放弃了对相关话题的历史的梳理(因为前两版有比较多的历史综述),而试图构造理论框架概括描述所综述的某类研究,这样做的好处是手册篇幅明显变短,坏处是如果读者缺乏背景知识,从这一两篇文章中收获有限,所以建议看第三版的时候,最好把第二版相关文章也找出来读一读。
致谢:
本文在撰写过程中参考和引用了本《手册》第二部分各章的译文初稿,谨对这一部分的译者和校对者金慧、汪晓东、何美、郑旭东、郑葳、吕林海、吴筱萌、赵建华、石敏、闫志明表示衷心感谢。
[作者简介]
汪琼,北京大学教育学院教育技术系教授,主要研究方向为教学设计、学习环境设计、数字化学习、教育技术项目评估(wangqiong@pku.edu.cn)。
Instructional Strategy Research Based on Educational Communication and Technology
Wang Qiong
(e-learning lab, Graduate School of Education, Peking University, Beijing 100871)
【Abstract】 The paper summarizes Part II “Strategies” of the newly published Handbook of Research on Educational Communication and Technology (3rded.) edited by Spector, Merrill, Van Merri?nboer and Driscoll. Three parts of the paper deal respectively with learning theories, instructional models and prescriptive principles for instructional design. The first part reviews the several researches related to work memory, media representation and generative learning. The second part divides the nine kinds of embodied course into three categories and introduces four meta-principles for technical supported inquery learning with examples. Finally, three research areas are briefly discussed with richest prescriptive principles.
【Keywords】 Educational communication and technology; Prescriptive principles for instructional design; Instructional strategies
本文责编:陶侃
[关键词] 教育传播与技术;教学设计的处方性原则;教学策略
[中图分类号] G434 [文献标识码] A [文章编号] 1672—0008(2010)02—0029—06
美国教育传播与技术协会在“教育技术”的1977年定义中指出,“教育技术”旨在“对所有与人类学习有关的问题进行分析,并对解决这些问题的方案进行设计、实施、评价和管理”。教与学的策略,作为影响人类学习的关键因素,是教育技术学科核心理论的立足点。由Dave Merill领衔的《手册》的第二部分展示了这些年来教育传播与技术领域在传统教与学理论、教与学策略上的发展,即着重于技术环境下教与学策略的实施原则,技术环境下涌现出来的新的教与学问题,以及对这些问题所引发的理论思考。
本部分内容共由七章组成,包括:知识表征策略(第8章,Linda L. Lohr & James E. Gall撰写);情境类课程的设计策略(第9章,Sasha A. Barab & Tyler Dodge撰写);生成性学习策略(第10章,Barbara L. Grabowski, Hyeon Woo Lee, & Kyu Yon Lim撰写);互动性学习任务的反馈策略(第11章,Susanne Narciss撰写);探究性学习的技术支持策略(第12章,Yael Kali & Marcia C. Linn撰写);协作活动的分布观(第13章,Tom Satwicz & Reed Stevens撰写);首要教学原则(第14章,M. David Merrill, Matthew Barclay &Andrew van Schaack撰写),分别从不同的角度阐述教育传播与技术的教/学策略。
本文将从教育传播与技术视角下学的理论、教育传播与技术视角下教的模型、教育传播与技术视角下教学设计原则三个方面对这一部分内容进行概括介绍,并简要分析这些教与学策略研究的特点、变化及其对于教育传播与技术研究与开发未来发展的意蕴。
一、教育传播与技术视角下学的理论
学习的内在过程及其激发的方式是教学设计人员首要考虑的因素。对这些过程的理解主要是通过对认知功能、过程以及记忆结构的大量理论和实验研究实现的。运用关于学习的基础理论,教学设计人员形成在学习者内部发生的思维活动的观念,这种观念会指导他们进行学习环境的设计。另外,技术环境下多种媒体对知识的多样表征、使用技术支持有意义的学习,也都是教育传播与技术视角下教/学策略的主要内容,因此教学设计者必须了解相关的理论。
1.与工作记忆相关的理论
与工作记忆相关的理论包括信息加工理论、认知负荷理论、双重编码理论和Baddeley的记忆模型。这些理论都是在Atkinson和Shiffrin(1968)记忆的双重存储模型基础上发展而来的。
所谓学习,从信息加工角度来看,就是将信息从短时记忆的工作记忆中转移到长时记忆,在需要时再从长时记忆中检索出来。使用信息加工理论指导教学设计,就是要研究如何通过管理和操作信息,使之能引起学习者的注意,并以容易合并到长时记忆中的理想形式保存在工作记忆中。
认知负荷理论则关注工作记忆的局限性。认知负荷是指所呈现信息的数量及其与工作记忆的大小是否匹配,它会因学习者的专业水平而不同,通常新手只能加工简单连续的结构,专家则因为已经建立了图式,而能够吸收更多的信息。认知负荷的研究描述了三种负荷:内在负荷、外在负荷和关联负荷(Paas et al.,2003)。其中内在负荷指内容的本质和复杂程度,这是教学设计者不能改变的。外在负荷指传输中的噪音部分,由于它们增加了记忆负荷而成为学习的障碍,是应该减少甚至消除的。例如,在文本的某一部分中使用多种字体而没有增加内容,但却增加了认知负荷,因为阅读者试图为这些变化赋予一定的含义。关联负荷是指那些设计者能够促进最优负荷的事情,如把内容组块、排序,或者提供能够帮助学习者快速理解新信息的模拟物。教学设计者可以通过减少外在负荷和增加关联负荷两种方式来降低一个高的内在负荷。
对于记忆机理的深入研究诞生了多种知识编码理论,其中A. Pavio(1971,1986)的双重编码理论得到了普遍的接受。A. Pavio认为记忆具有言语和表象两个平行的认知编码系统,以言语或视觉形式呈现的信息分别被编码在言语记忆存储器中或视觉记忆存储器中, 这些独立的记忆系统可以相互激活,也可以从一种信息形式转化为另一种形式。视觉编码和言语编码之间的连接可以强化记忆,增加识别和回忆的机会。
Baddeley的记忆模型进一步提出在工作记忆中,除了视觉空间(视觉和空间记忆)和语音回路(听觉记忆)外,还有一个情节缓存,工作记忆既能够从情节缓存中检索信息,创建相关的新表征,同时还可以从长时记忆中检索信息。教学设计者感兴趣的是如何设计和组织信息以达到情节缓存的最佳使用效果。
2.与媒体理解相关的理论
有关文本的认知框架的研究在用计算机表达知识后得以发展,其中有两个核心概念:命题表征和图式理论。所谓命题表征,就是把自然语言解码成命题或一个命题网络(在树状的意义结构中能够涉及其他命题的复杂观点),它提供了表述意义的标准方式。而图式理论则用于表达常规,提供了自上而下的理解视角,当处于新场景中时,学习者常常试图把信息与已有图式匹配起来。
Kintsch 提出了一个文本理解的模型(Kintsch,1988),认为文本的理解包含两个阶段。首先,在建构阶段,阅读者从文本输入、根据自我目的和原有知识建立一个原始的、不连贯的心智模型。第二个阶段为整合阶段,包括巩固那些符合意义的局部建构和抛弃那些不适合意义的局部建构。Kinrsch指出文本基础表征和情景模型之间有着重要区别,文本基础表征是包含在文本中的信息表征,情景模型是读者从文本中获得的信息,包括基于原有知识的精加工和连接。这个模型要重点强调的一点是Kintsch提出的“易学区”,它有意模拟Vygotsky的最近发展区(1978)。Kintsch指出好的文本能提供一个学习者的情景模型(也就是相关的原有知识)和文本中新信息的适当数目的重叠。一个明显的含义是若重叠部分太多,学习者可能不能从文本中获得新信息;不太明显的含义是,术语或字词、结构以及其他内容中熟悉信息的存在是促进深度理解的必要支架。如果信息被分解和背景被删除,那么即使是一段最小的文本也可能像极度复杂的文本一样无法解读。为了支持深层意义的建构,附加和多余的文本可能是必需的。
对于音频信息的研究,Bishop和Cates(2001)从认知教学的视角对Shannon和Weaver所提出的三类噪音进行了解释,其中接收噪音为相互矛盾的内部和外部刺激造成的讯息传输问题,干扰了教学信息的接收,但通过内容冗余(如音频信息的转播和放大)可以抗噪;加工噪音是指对已经被接收讯息的解释出了问题,提供情境冗余(如以多媒体方式呈现语义信息,能确保其被正确地接收)增加解释性框架可以消除;检索噪音是在提示/图示与原有知识、经验和态度之间的不匹配造成信息理解问题,通过以适当的线索(如强调信息和原有知识的连接)构建信息理解可以抗噪。上述理论对于视觉信息也同样适用。
3.与意义形成相关的理论
生成性学习理论是对学习的内在过程及其激发的方式的一种解释。脑神经研究、关于知识和认知发展结构的研究都为生成性学习理论及其模型、生成性教学设计提供了依据。在前两版手册中,都各有一章介绍生成性学习理论及相关研究,第三版也不例外,在第10章中用图示的方法归纳了生成性学习模型的核心概念,并综述了相关研究发现。
威特罗克(Wittrock,1974a,b)在研究解释提高阅读理解能力的教学策略时提出了生成性学习理论。其理论强调了一个十分重要的基本假设:学习者不是信息的被动接收者,而是学习过程的主动参与者,正是他对环境中的信息建构了有意义的理解才产生了学习。威特罗克指出生成性学习中有四个关键要素,即知识生成、动机、学习过程和知识创造过程。
生成性学习的本质就是知识生成。“虽然学生可能不理解老师所说的内容,他很可能会通过自己生成意义来理解这些内容”。只有通过学习者自己将知识和经验之间生成联系和理解,才能有意义地生成知识。学习者不仅要生成系统整体的联系,而且要建构个人的意义。一部分意义的生成来自于将记忆中的先前概念、抽象知识、日常经验、专业知识与新知识建立联系(Wittrock,1974,b)。
生成性学习的发生要求学习者在学习中负有责任和义务,他们需要积极地思考以在已有知识和正在学习的知识之间建构联系(Wittrock,1990),因此动机是生成性学习产生的第二个重要成分。只有当学习者将成功归因于自己在知识生成方面所做出的努力时,兴趣才能被提升(Wittrock,1991)。
生成性学习理论对学习过程的解释与信息加工理论类似,不同的是生成性学习理论不仅强调信息的转化,而且强调新的概念性理解的生成。对于知识创造过程,威特罗克(Wittrock,1991)强调学习者应该控制自己生成意义的过程,因此自我调节这项元认知能力在生成性学习中至关重要(Zimmeman,1998)。在自我监控的基础上,学习者对自己的努力程度以及可获得的资料进行管理,并调节学习策略来生成意义。
有关生成性学习理论的应用研究有两类:一类是研究学习过程中的学习策略,比如诸如划线、记笔记、附加或插入问题等简单编码策略;分等级、列标题、总结、画概念图或目标操作(manipulation of objects)等更复杂的编码组织策略;还有如进行表达、举例、解释或类比等精加工策略。另一类是从学习结果的角度研究生成性学习策略对回忆、理解、高阶思维及自我调节技能的作用。遗憾的是研究结果经常与策略类型、测量工具以及个体差异等因素相混杂,研究结果不能互相支持,无法对应用产生一致或明确的指导作用。
二、教育传播与技术视角下教的模型
在教育传播与技术视角下看待教的模型,会比较关注那些能够促进技术在学习过程中发挥催化作用的研究,会比较关心那些通过技术手段将学习发展显性化后而发现的学习规律。借助技术构建真实感的学习环境以及借助技术支持对真实问题的探究,这些真实化情境类课程的设计策略以及如何使用技术予以实现,一直是教育技术领域研究和实践的热点。
1.真实性情境化课程设计策略
手册的第9章将常见的情境化课程设计划分为三大类,第一类的情境是被设计出来的,包括抛锚式教学、基于问题的学习和认知学徒制,其基本假设是:课堂活动应当与现实世界的实践者所参与的活动尽可能地相似,这包括事实的特征真实性、过程真实性,以及任务真实性(Petraglia,1998)。比如,抛锚式教学是将学习锚——即包含所要学习的内容——定于有意义的问题解决活动的境脉当中;基于问题的学习(PBL)是将学生置于问题解决者的积极角色中,使其面对反映现实世界问题的劣构问题,来同时发展问题解决策略和学科知识基础和技能;认知学徒制则强调让教师或更有知识的他人清晰地说明其所采取行动背后的思考,从而通过一种认知学徒制形式来为学生示范,然后教师给予训练(coaches)和支架(scaffolds),目标则是教师干预的逐步淡出,这样学生能够在没有教师支持下参与行为。
上述三种课程在学习开始之前就已经开发了大部分学习境脉,限制主要设置在资源当中,并且可接受的结果被相当好地界定了;在很大程度上,设计者知道什么是正确的解决方案。
第二类情境化课程则是将许多交互情境化于任务当中,让参与者对许多活动结构进行社会性协商,其学习结果具有一定的变数。这包括基于案例的推理、基于项目的学习和课堂学习共同体。对于基于案例的推理(Case-Based Reasoning, CBR)而言,站在学习者这方面来看,这些案例的劣构性质提供了一种可以被感觉得到的真实(Jonassen & Hernandez-Serrano, 2002)。不管是亲身体验还是假手他人,通过对嵌入在这些案例之中的理解和认识进行解读、思考和应用,新的理解与认识就会自然而然地生发出来,这些理解与认识通过“具体、真实、及时的反馈”,可以让学习者的经验得到丰富和发展。基于项目的学习和课堂学习共同体都强调教师建立学习环境,学生通过合作工作发展能力。
第三类情境课程是让学生在从事现实任务时参与真实实践,并时常将新手和更熟练的老手组成共同体成员,来建立一种真实感(Lave & Wenger,1991),比如,国家地理学会的儿童网络课程(Bradsher & Hogan,1995;Karlan et al.,1997)让来自50个国家超过150万的儿童参与到关于现实世界问题的合作调查研究中,期间他们会得到科学家所使用的基本数据。一些实践共同体项目也是采取新老结队的方式,让学生从合法的边缘性参与者向核心参与者移动。
这三类情境类课程具有一个共同的信念,即当所要教授的潜在内容通过真实应用而得到情境化时,它改变了这些内容对于学习者的根本意义,体验丰富的情境下的有意义的参与会促进学生的学习,但是三者在真实程度上存在差异,这也反映了在学校环境下建立一个情境化课程是一个巨大的挑战,这不仅是因为要使这些潜在的形式体系得以真实化需要选择合适的场景,而且还要确定噪声(noise)的数量。当一个学习环境被过度地裁剪时,就会使人觉得学校更像是一个工厂,体验性就会变得比较少(Dewey, 1938/1997);要想置身于其中的可能性变得极小,而且知识也更有可能会变得了无生机(Whitehead,1929)。随着环境的情境化程度不断增强,它在神秘性、现实性和探索性上的潜力不断增加,但同时却会牺牲导向性、效用性和明晰性。事实上,学校之所以出现,部分原因就是为了让形式体系摆脱这种噪声而呈现出来,这种矛盾性也让真实类情境化教学的实践与研究风生水起。
2.关于探究性学习的技术支持原则
在过去的二十多年中,随着计算机的发展和普及,对于如何使用技术设计学习支持环境,已经有了不少成功的经验。为了帮助设计者在以往工作的基础上进行设计,也希望帮助研究者报告在当前工作环境中的新发现,研究人员创建了“设计原理数据库(http://www.design-principle.org),集中在用技术支持科学学习的原则研究。第12章在这个数据库基础上,归纳介绍了用技术支持探究性学习的四条元原则和八条实用原则。
首先,通过连接学习者的兴趣和观点,对有效的多种探究方式的支持可以使得科学可接近(Krajcik et al.,1998;Linn & Hsi,2000)。当学生设法解决生活中的问题时,他们能够评估自己的直觉观点,并将它们与规范的观点相区别。
第二,通过动画、图像、语音、符号等多种方式展示复杂的现象,可以有效支持使得对科学现象的思考可视化(Linn et al.,2006)。现代技术为不能够看到的科学现象打开了一扇窗户,为解释这些现象提供支持,如组织思想的模板、表示知识的工具和认识事物的三维软件。
第三,通过要求学生解释自己的观点以及对别人的观点提出评论,使用工具有效地帮助学生归纳讨论、收集项目评价,可以促进相互学习(Davis,2006)。当学生们讨论他们的观点时,他们可以确立区分这些观点的评价标准。
第四,通过激励学习者监控他们的进步并反思他们的学习,有效地支持探索的可视化模型能够提高学生学习的自主性(White & Frederiksen,1998)。当学生评价自己的观点时,能够学会对他们的进步进行批判性思考,那些支持反思的笔记类工具特别有用。
一个优秀的技术支持的学习环境通常都会满足这四项元原则。对于如何利用设计数据库中的原则设计有效的学习环境还在进一步探索中。
三、教育传播与技术视角下教学设计原则
教学设计是教学技术领域最为基本且核心的专业活动。几十年的实践产生了众多的教学设计理论和模型,也归纳形成了一系列的处方性设计原则。所谓处方性原则是对教学过程中某种潜在的、根本关系的描述,被各种各样的广泛且成功的项目和实践所践行着。研究教学设计基本的处方性原则的意义在于:这些设计原则可以应用于任何一个教学项目和活动中,无论该项目和活动是根据什么理论或模型设计的。当一个特定的教学计划或实践违背了或无法实施一个或多个这些潜在的原则时,学习或绩效就会受到阻碍与消极影响。
在手册的第二部分,介绍了三类处方性原则及相关研究发现:即关于教学策略设计的处方性原则(第14章)、关于知识呈现设计的处方性原则(第8章)和关于教学反馈设计的处方性原则(第11章)。
1.关于教学策略设计的处方性原则
2002年,Merrill在对众多教学设计模型归纳总结的基础上曾提出过教学设计的七个处方性原则,即以任务为中心的方法、激活原则、展示原则、应用原则和整合原则。Merrill那篇文章的发表推动了对各类教学的处方性原则、运用条件及运用方式的研究。
M. David Merrill, Matthew Barclay和Andrew van Schaack撰写的“首要教学原则(第14章)”这一章的内容可以分为三个部分,第一部分在概要介绍了2002年所提出的七个处方性原则后,介绍了自那篇文章发布后一些重要的修正性、细化性、验证性的研究成果,如发现提供指导和教练在内的任务中心的方法要好于只有最少指导、纯粹以学生为中心的教学方法(Kirschner et al.,2006;Mayer,2004),首要教学原则可以通过将教学策略分级而不断提升与改进复杂任务的绩效(Merrill,2006a,b);在激活——演示——应用——整合阶段,让学生意识到信息的具体结构有助于他们对信息进行总结,并因此能够更有效地使用这些信息(Marzano,2001);使用首要教学原则指导开发的课程其学习用时和学习效果都明显好于常规教学(Thomson,2002;Margaryan,2006)。
文章的第二部分则罗列了一些其他研究者研究的各类教学设计的处方性原则,并将这些原则映射到Merrill处方性原则的集合中。这包括Clark和Mayer(Clark & Mayer,2003; Mayer,2001)有关媒体组合呈现达到更好学习效果的七项原则,Allen(2003)关于e-learning的三类有效性原则,Van der Meij(1998)以任务为中心的极简主义教学设计原则,Foshay等(2003)关于培训课程的17个设计要素,Seidel等(2004)从对学习的获得和迁移影响因素的实证研究中识别出来的教学设计指导框架。
文章的第三部分是关于如何综合运用这些处方性原则进行教学设计的模型,包括Van Merrienboer的4C/ID模型(Van Merrienboer,1997; Van Merrienboer & Kirschner,2007)和Merrill等提出的水波圈(Pebble-in-the-pond)模型(Merrill,2002b)。这两个模型的共同特点是将教学开发过程中的活动分级,采用整体任务分解、成分技能分析,分别设计实现的过程。
正如这章结语部分所述:对于开发有效果的、有效率的和引人入胜的教学需要什么样的处方性教学设计原则,人们已经形成了很多共识。未来的应用和研究将深入到更多的学习情境、面向更多的学生和更为丰富的学科内容,在实施这些原则的同时评价检验这些原则的有效性。
2.关于知识呈现设计的处方性原则
信息怎样呈现才能引起学习者注意?怎样组织才能促进其记忆和回想?对这些问题的研究和实践,便形成了知识呈现设计的处方性原则。在前两版手册中,有关知识呈现的处方性原则有多章内容,分别探讨文本信息、图形信息、声音信息、动画/视频信息以及多种媒体的呈现原则,但是在这一版中只有第8章一章的内容,从理论、模型、策略三个层次概述了知识表征方面的研究成果。
关于多媒体设计的基本原则,比较著名的两个研究成果是Park和Hanafin(1993)关于交互多媒体设计的20条设计原则,和Mayer(2001)的多媒体设计七项原则,这两个研究成果在认知负荷理论框架下可以做如下对比:
具体的各种媒体,也有不同的处方性原则。比如,在选择文字时,选择那些最不模糊并最熟悉的文字,因为采用熟悉字词、熟悉的文本结构,会有助于对文本材料的理解;文本的组织像文字一样重要,一个完整清晰的文本的使用会让阅读者需要较少的预备知识;而当文本和学习者的已有知识不重叠时,文本将难以理解(所有的加工都仅仅是在最低的文字水平上);当文本和学习者的已有知识重叠太多时,该文本对阅读者就没有教育价值。
对于图像等静态视觉信息,通常会很讲究其所表达的信息的结构,如上下级、同级关系,时间、方向和类别,对于同等状态的要素会用颜色、大小和形状等标识,并将相似的项放在一起。
至于声音类信息,可以根据声音要承担的作用,比如是引起注意、集中注意还是保持注意,而采用不同的呈现策略。有时候声音还可以帮助组织信息,促进与原有知识的关联。对于动画和视频这样具有时间成分、动态或变化显示的信息,对其研究发现比较适合于知识水平低和空间能力低的学习者(Hays,1996)。Koroghlanian和Klein(2004)也发现那些与动画接触的实验对象会比只接触静态画面的实验对象要花更多的教学时间。所以在接触动态的、交互的可视化信息之前辅以静态的信息资源,会支持学习(Bodemer et al.,2005)。
上述各种媒体设计的处方性原则组织架构尚未统一,非常依赖研究的视角,这也会影响这些处方性原则的搭配使用,未来的研究需要更严谨的分类方法,或者更为综合的理论模型。
3.关于教学反馈设计的处方性原则
“反馈”这一来自控制论(Wiener, 1954)的概念,在教学领域被普遍地认为是实现高效学习的一个基本原则,或者至少是教学中的一个重要因素(Colies et al.,2001; Dick et al., 2001)。近一个世纪以来,研究人员对教学场景中所包含的反馈的因素和效果进行了各种研究,因此,有关反馈的研究文献相当丰富。但是在教学实施过程中,人们更多地是凭着本能,而不是基于心理学设计原则来提供教学反馈。理论研究对教学实践的指导作用不显著。
Susanne Narciss撰写的第13章“互动性学习任务的反馈策略”分为两部分,第一部分介绍了她自己的一个研究成果,即解释互动性教学中反馈概念的“互动双环反馈模型” (the interactive, two-feedback-loop model, ITFL模型)(Narciss, 2006),并用这个模型解释互动性教学中反馈的一些核心因素和效果;第二部分则综述了有关反馈研究的多维视角,包括从功能角度的分类,从内容角度的分类,以及从呈现技术角度的分类。
Susanne Narciss将在教学情境下的反馈定义为:反馈是指在学习者对学习任务做出反应后提供给学习者的、目的是告知学习者其学习表现实际状况的所有信息。她所提出的“互动双环反馈模型”有很明显的控制论痕迹,包括传感器、参考值、控制器,双环指的是:“处理学习者可以直接感知的实际值的内部反馈环路”和“处理由学习媒介(如教师、课件、实验师等)所确定的实际值的外部反馈环路”,这两个反馈环路之间的相互影响及互动会对学习效果发生影响。
强调并区分外部反馈和内部反馈,这是反馈研究的一贯做法,因为研究者试图通过消除或者控制内部信息源来研究外部反馈对学习或绩效的效果。在分析设计反馈策略时,我们也应记住这两者之间的区别。
根据ITFL模型,决定内部反馈环路效率的核心因素包括:学习者对学习任务要求的理解力,学习者对自身反应和表现的判断力(即内部传感器的质量),学习者将内部和外部信息与参考值进行比较分析的能力(内部控制器的质量),学习者改正错误和克服困难的意愿和技能(控制执行器)。而影响外部反馈环路效率的因素则包括:与教学目标相关的学习任务要求的可操作性(受控变量的参考值定义);评估学习者反应的诊断过程的精确性(外部传感器的质量);教学媒介在分析学习者反应(即错误)提出纠正性行为和策略的针对性(外部控制器的质量);以及教学媒介在传达这些纠正性行为方面的有效性(相当于外部反馈的质量)。
无论是理论模型的分析,还是实验研究证明,都发现对于相对高级的学习任务,很难采用反馈理论,因为学生无法对任务进行正确的判断(从ITFL模型的角度,他们无法生成可靠的内部反馈),学生的反应不能作为改变反馈的一个可靠测量值(Mory,1994,1996,2004)。
第13章的第二部分是关于反馈分类的综述。对反馈的分类可以从反馈的功能、反馈的内容和反馈的方式三个维度进行不同的划分。
不同学习理论指导下的反馈实践会关注反馈的不同作用,比如行为主义认为反馈能够强化正确反应,因此,研究兴趣更多的是放在反馈信息呈现的形式和技术方面(如频率、时间、方式、数量、形式等),使用与结果相关的反馈类型,如正确答案知识(Kulik,1988)。认知主义认为反馈是纠正不正确反应所必需的信息源(Anderson et al., 1971; Kulhavy & Stock,1989),所以很在意反馈内容的复杂程度,关心反馈详细到什么程度最能确认或改变学习者的知识。建构主义则认为反馈的最重要作用是辅导或指引学习者成功地规范学习过程(Bulter & Winner, 1995)。
这也表明反馈可以在不同层次上影响学习过程,因此可以有很多不同的功能,一些研究者对反馈功能做了详细的分类(Butler & Winne, 1995; Cusella, 1987; Sales, 1993; Wager & Mory,1993),将这些反馈功能的分类进行比较,我们可以发现所有这些研究者都认为反馈具有确定或加强、告知以及某种形式的指导和引导作用,具有调整和矫正功能,可以激活诸如监控或寻求信息之类的元认知过程。对反馈功能更详细的分类能使我们更清楚什么信息在什么样的情形下有用,对期望的反馈功能的精心选择和确定为设计指导性反馈建立了基础。
关于反馈信息的组成,根据其详细程度也可以有不同的划分。通常反馈信息的内容会包括两个部分(Kulhavy &Stock, 1989)。第一个部分是评估类内容,与学习者的学习结果相关,表明所达到的学习水平(即答案的正误、答对的比例、与学习标准的差距等);第二个部分是信息类内容,包含任务限制条件、概念性知识、错误种类或来源分析、元认知知识等。通常这些反馈信息来自认知任务分析、典型错误分析和犯错过程分析。
反馈类型不仅在内容方面有所不同,在反馈呈现的形式和技术方面也各有不同。比如,Holding(1965)使用形式标准(比如时间、频率)区分了32种不同类型的反馈。在信息技术环境下,反馈种类和策略更为灵活多样(Hannafin et al., 1993)。虽然从理性上感觉反馈的时机、呈现方式非常重要,但是有关反馈时机的研究结果却相当混乱。根据斯金纳的行为学习理论,反馈应当在反应后马上给出,但是抑制持续假说(interference preservation hypothesis)(Kulhavy & Anderson,1972)、双重痕迹信息处理解释 (a dual-trace information-processing explanation)(Kulik,1988)和一些实验又证明延迟反馈可能优于即时反馈。Clariana关于反馈时机的联结机制(connectionist)研究则指出延迟反馈对错误答案有加强作用,而即时反馈弱化了错误答案与项目之间的联系(Clariana & Koul,2005),这似乎又是在给及时反馈翻案。
近来,Mathan和Koedinger(2005)从元认知的角度重新研究了有关反馈时机把握的辩论。他们认为,在错误发生后的什么时候给出反馈的问题,必须在什么是期望的表现的基础上进行回答。如果这一模型包括错误发现和纠正的元认知技能,那么提供正确答案的反馈不应马上提供,因为它无助于这些技能的获得。相比而言,如果是可多次尝试、要求学生分析错误答案并辨别错误纠正步骤的题目,则可即时提供结果知识及与错误有关的知识的反馈(参见Mathan & Koedinger,2005; Moreno &Valdez, 2005; Narciss & Huth, 2006)。
关于学习者在得到反馈后再给他多少次尝试的机会,Clariana研究了30篇比较单一尝试的各种反馈方法(直接给出答案详解、直接给出正确答案、延迟反馈、无反馈)和 “不断尝试直到正确为止”(Answer-until-correct,AUC)多次反馈研究后发现,所有的反馈方式都优于没有反馈,但在单一尝试和多次尝试之间并无差别(Clariana,1993),多次反馈对非纯记忆性的内容(比如画出及标记生物学图解)较为有效(Clariana & Koul, 2005)。关于详细反馈是同时呈现(即所有信息一次性给出)好,还是相继呈现(信息一步步给出)好,仅有的几个研究指导性反馈类型的实验都发现相继呈现复杂详细反馈的效果更好(Albacete & VanLehn, 2000; Heift, 2004; Nagata, 1993; Nagata & Swisher, 1995; Narciss &Huth, 2006; VanLehn et al., 2005),这也符合认知负荷理论的解释。
对反馈孜孜不倦研究背后的根本动因是希望开展个别化教学,但何时使用适应性反馈、如何适应,则与学习者特点(知识水平、元认知状态、动机)、任务性质有很大关系。事实上,外部反馈的效果并不通用,而只是在特定的情境和个别化的条件下出现。比如,通过外部反馈的帮助使错误消失所需要的时间有赖于:①学习者的个人特征;②外部反馈成分的质量;③任务的类型、复杂性和难度;④错误的种类。又比如,对于高度熟练的学习者,或容易的学习任务、或简单的错误而言,给出答案就足以在下一次引出正确的答案。而对于学习技能较低的学习者、或高度复杂、或难度较大的学习任务、或发生严重错误时,即使是信息指导反馈也可能不足以让学习者达到那种高层次的要求。
因此在设计反馈的时候,除了认知方面的要求(如已有知识、策略性知识)之外,还要考虑学生个人的动机因素(如自我认知和对任务价值的意识)和个人的元认知因素(如自我监控性能力和策略)。
四、结语
1963年,James D. Finn在论证教育传播与技术领域在当年是否可以成为一个学科的时候,曾经指出:一个学科存在的标志之一是要有自己的理论体系。一个理论体系分为几个层次,最高是哲学范式、形式系统,其次是理论模型和原则,而策略是理论指导实践的形式。手册的第二部分就是在介绍教育传播与技术领域的理论体系。虽然很多基础理论都来源于教育学、心理学、社会学,但是这些年来教育传播与技术领域也形成了一些具有自己独特兴趣的理论园地,诸如生成性学习理论与有意义课程设计、媒体呈现原则与教学信息设计、教学设计模型与处方性策略、技术环境下的学习支持和反馈策略等,都是有众多研究人员几十年耕耘的研究主题。
教育传播与技术领域有关教/学策略的研究是如此众多,这一版的文章似乎是放弃了对相关话题的历史的梳理(因为前两版有比较多的历史综述),而试图构造理论框架概括描述所综述的某类研究,这样做的好处是手册篇幅明显变短,坏处是如果读者缺乏背景知识,从这一两篇文章中收获有限,所以建议看第三版的时候,最好把第二版相关文章也找出来读一读。
致谢:
本文在撰写过程中参考和引用了本《手册》第二部分各章的译文初稿,谨对这一部分的译者和校对者金慧、汪晓东、何美、郑旭东、郑葳、吕林海、吴筱萌、赵建华、石敏、闫志明表示衷心感谢。
[作者简介]
汪琼,北京大学教育学院教育技术系教授,主要研究方向为教学设计、学习环境设计、数字化学习、教育技术项目评估(wangqiong@pku.edu.cn)。
Instructional Strategy Research Based on Educational Communication and Technology
Wang Qiong
(e-learning lab, Graduate School of Education, Peking University, Beijing 100871)
【Abstract】 The paper summarizes Part II “Strategies” of the newly published Handbook of Research on Educational Communication and Technology (3rded.) edited by Spector, Merrill, Van Merri?nboer and Driscoll. Three parts of the paper deal respectively with learning theories, instructional models and prescriptive principles for instructional design. The first part reviews the several researches related to work memory, media representation and generative learning. The second part divides the nine kinds of embodied course into three categories and introduces four meta-principles for technical supported inquery learning with examples. Finally, three research areas are briefly discussed with richest prescriptive principles.
【Keywords】 Educational communication and technology; Prescriptive principles for instructional design; Instructional strategies
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