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[摘 要]电工（少学时）课程教学存在教学学时少与内容模块多、“厚基础”与“强能力”等一系列的教学矛盾。本文引入基于认知弹性理论的随机通达教学策略，以电工（少学时）教学中电容概念复杂知识进行分析应用。其超文本信息结构以 “十字交叉形”进行表征，但该方法适用于高级知识吸取。为实现“厚基础”，本文提出增加一个适用于低级学习的附加主干——助记法（形象比喻、口诀等），形成“*字交叉形”，取长补短，有效缓解矛盾，对现阶段电工（少学时）教学具有重要的实用性与改革力。
[关键词]随机通达教学策略 认知弹性理论 超文本信息结构表征 助记法 字交叉形
中图分类号：G41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0239-02
1、引言
“电工学”课程是高等工科本科教育非电专业的一门重要电子电气基础课程。本文重点研究电工（少学时）课程的教学，该课程虽学时少，但会涉及到电工（多学时）课程的所有内容，于是普遍存在的教学学时少与教学内容模块多之间的矛盾成为电工（少学时）教学中的主要矛盾。另外，教学学时少与“厚基础”、“强能力”这两个培养目标之间的矛盾也为电工（少学时）教学带来困难[1]。
传统教学忽视了结构不良领域（特点是概念复杂性与案例差异性）与结构良好领域（特点是概念单一性与案例类似性）的差异性，始终沿用结构良好领域的教学方法，过分简化、知识预定，导致出现理论与实际教学效果之间的矛盾。近年来虽一直强调增强学生创新能力，发挥其主动性，但根本的教学理念没改变，无法平衡。
本文介绍的认知弹性理论（Cognitive Flexibility Theory）是由美国伊利诺大学的斯皮若等于1990年提出的一种折中的建构主义学习与教学理论[2]。在该理论的指导下，他们提出了一种新的针对结构不良领域知识（复杂知识）教学方法——随机通达教学（Random Access Instruction）[3]。斯皮若等人主张学习知识是学习者主动建构内部心理表征的过程，教学工作者应该为其提供建构理解所需的基础。
2、随机通达教学策略在电工（少学时）教学中的适用性
2.1 基于认知弹性理论的随机通达教学策略与超文本信息结构表征
斯皮若等提出：“所谓认知弹性理论，是指以多种方式同时重建自己的知识，以便对发生根本变化的情景作出适宜的反应。”[4]传统教学中从单一视角提出的每一个单独的观点虽不是错误的，但不是很全面的。认知弹性理论核心问题是多元认知表征，即从多视角检查某一概念，进而全面地理解该概念。同时，也能增强将这一理解迁移至其它领域的能力。学习阶段分为低级阶段与高级阶段，此理论适用于指导高级阶段的知识吸取，使得学习者主动对内心知识表征，掌握概念的复杂性与知识的应用性。
基于认知弹性理论的随机通达教学策略是一种指导高级知识获得的新的教学策略，突破了传统教学的概念单一化、案例局限化等，实现了质的飞跃。
随机通达教学超文本信息结构表征是以概括性和系统性的概念为主干， 以相关案例为交叉主干， 构成一个由概念和相关案例相互交叉组成的多维度、非线性的“十字交叉形”（Criss-Crossing）的立体网[3]，实现了学习者对复杂知识的“双向”建构，增大超文本信息结构的非线性力，并具有一定的自由度和导航力，避免了学习者在复杂知识获取时迷失方向。
2.2 随机通达教学策略在电工（少学时）课程教学的适用性
传统教学指导下的电工（少学时）课程存在着一系列矛盾，除由传统教学的一些弊端决定外，电工（少学时）本身的概念复杂性和案例交叉划使得预先设定好的思维框架不够完善。笔者认为，一者，必须重新应用一种高级教学方法作为教学指导；二者，必须将课程中被传统教学预先设定的知识进行多维度，非线性的重新设定，回到现实情况下的复杂状态，从多角度分析问题。
基于认知弹性理论的随机通达教学策略相对较早的为学习者呈现某一或者某些高级知识以及与其相关的概念与案例，层层环绕，拓展学习者思维，培养全方位考虑问题的能力。同时，在不同时间、不同切入点、不同情境对复杂知识非线性、多维度浏览时，都能重返同一个概念。斯皮若等人把这一种方式形象地称为“交织景观”，用它来类比随机通达教学[6]。由此可见随机通达教学策略适用于指导电工（少学时）教学。
3、随机通达教学策略在电工（少学时）课程教学的应用
超文本结构是一种由节点、链组成的网络结构，其线性力、自由度和导航力这三个基本特性直接影响学习者在浏览复杂知识超文本时的“迷航”问题。线性力是指超文本中节点之间的线性关系强弱程度；自由度是指与超文本“节点”与其他 “节点”的链接数量、路径（方向性）的多少；导航力是指由于节点间的链接复杂性导致学习者浏览信息目标能力的强弱性[7]。国内学者张海涛、刘甲学、刘世清等人研究指出自由度與线性力和导航力之间是一种反相关关系[7，8]。当自由度增大时，表明知识的复杂程度增大，在浏览信息目标时，增加难度，即超文本导航力减小，同时，线性力也会减弱。笔者认为，正因为此种关系，才使得复杂知识超文本结构表征能张弛有度，相互制约，指引学习者全面汲取知识。
笔者基于随机通达教学策略，将电工（少学时）中电容概念及其相关案例进行了超文本结构表征，如图1所示：
3.1 超文本结构表征的方法
3.1.1、增大自由度
随机通达教学增大超文本信息结构表征自由度的基本方法是： 超越传统超文本信息结构表征的存在着一种过分简化知识和预定知识的表征倾向[5]。
（1） 超越过分简化知识表征倾向，增大自由度
传统教学注重提取、简化知识，为线性思维方式，而随机通达教学超文本信息结构表征旨在向多维度、非线性的超文本表征过渡，更加接近于复杂知识的非线性特点。 第一，概念与概念、概念与案例、案例与案例之间的相互交叉的多维度表征
概念与相关概念的（包括公式、原理、定律等）链接，增大了自由度，有助于学习者进一步理解复杂概念。在电容概念学习中，增加电感、零输入响应ZIR、零状态响应ZSR、全状态响应等相关概念的链接，学习者可以多维度的获取、理解知识。
学习概念时，学习者可以在大量的案例分析中增强对复杂概念的多维度理解，同时也可以由概念走到案例中，切实体会在不同条件、不同情境中结果的共性与差异性。在电容概念学习中，计算电容电压、电容电流、极板间长度、极板面积的相关案例，增加了电容不同含义下，各种案例间的超文本信息结构表征自由度。
案例与案例间的交叉，使学习者思索概念应用的复杂性，引发好奇心，发挥主观能动性。在电容概念学习中，零输入响应ZIR案例与零状态响应ZSR案例的交叉形成全状态响应案例，可使学习者主动思索其中的原因，进而促进其查询其他相关知识。
第二，概念与情境的多维度表征
传统教学当中应用到的多媒体、视频等就属于情境的范围。复杂知识的文本吸取是抽象乏味的，不能一味的“眼睛灌输”，同时要配合“耳朵灌输”等能刺激学习者的情境方式。
（2）超越预定知识的表征倾向，增大自由度
单一知识表征不能满足学习者的思维模式，超越预定知识的表征促使其对意义进行积极探索与建构。超文本要能从一般静态表征向动态表征过渡，超越预先设定的超文本“节点”链接的内容和路径，以此来增大自由度[5]。学习者访问电容概念时，不是单一知道电容的相关线性知识，其可能对电容、电感有关案例、电感概念有兴趣，这便是对超越预定知识“节点”内容的需求。相应地，“节点”链接路径的添加与编辑，使学习者可以按照已有思维需求来重新建构电容概念学习内容与路径。
3.1.2、增大导航力
超文本“节点”数量与路径繁多，表征方式并不是一味的增大自由度，导航力在其中起着制约作用，避免学习者进入超文本后产生“迷航”现象。通常是在“十字交叉形”超文本信息结构表征下，组成具有概念结构的概念导航能力[3]。图1围绕“概念导航”，增大了超文本结构表征的导航力。学习者在浏览电容概念时，超文本会通过运用符号、字体、颜色、强调等记录下浏览痕迹，提供“概念导航”标志，增大导航力，有效指导建构复杂知识体系。
3.1.3、增大线性力
若超文本信息结构表征的线性力差，那么其信息浏览的引导能力弱。因此，一种折中方法是选用具有一定信息浏览引导能力，又接近人脑非线性思维的表征形式，如“十字交叉形”超文本信息结构表征形式。
斯皮罗等人提出了一种适用于双向建构的“十字交叉形”学习方法，从多角度检查某一概念，增强对该概念的理解，以及培养迁移到其他知识领域的能力[3]。但是，当复杂知识汲取的同时，学习者思维模式也在发生改变。为更有利地促进改变，可在过渡阶段，保留传统教学方法中可取部分。于是在“十字交叉形”学习方法上，提出“*字交叉形”表征。
3.2 “*字交叉形”表征
笔者认为，该种学习方法可以在激励学習者主动建构知识体系的基础上，适当运用传统教学方法中的“助记法”作为辅助主干，成为“*字交叉形”。因为对于现阶段的学习者是从传统教学应用中建构知识体系的，对于新型的教学理难免不适应。若结合传统中一些积极因素，互相渗透，会比较适合现阶段的教学现状。本文在武法提老师直观图基础上，对“十字交叉形”进行了改进，如图2所示：
图中a、b、c、d 及其指向o的箭头表示在不同的切入点，都可多维度接触到o点，同样，从o点也可以扩展到a、b、c、d 点。此过程表示：学习者通过已有知识（a、b、c、d ）对新知识（o）进一步建构，反而言之，新知识（o）的理解是可以通过以往知识（a、b、c、d ）建构的。e、f及单向o点表示在某些方法的指导下可以帮助理解新知识的吸收。分析可知，此交叉形既吸取了“十字交叉法”双向建构的优点，同时又补充包含传统方法。
“ *字交叉形”表征是在“十字交叉形”增添辅助主干——助记法。助记法虽是一种传统学习方法，但本身却具有着强大吸引力。高中讲授“磁场与电磁感应”中对于“圆圈里面一个圆点表示磁场方向垂直向外，一个叉表示磁场方向垂直向里”的知识点容易混淆。为了便于学生的理解，我们可以用一个箭来类比，当垂直向里进入时，看到的是箭的尾部，像个“×”，党垂直向外出去时，箭头像个“.”。这样的类比记忆还有N 极与S 极磁场方向分别可以比作太阳光芒四射与万箭穿心，学习者不容易混淆，一直到若干年以后都会记得这些生动的助记法。在电容概念学习中，学习者通过借助“助记法”准确记忆一些基本的概念，因为一些基本知识不仅得理解，有效地记忆也是必须的。
4、结论
随机通达教学策略是一种适应于高级知识的教学方法，对电工（少学时）教学的指导应用是很切合的。本文以电容概念学习为例，探讨了调节超文本结构表征的自由度与线性力和导航力的关系，对现阶段电工（少学时）教学具有重要的实用性与改革力。
参考文献
[1] 周静，侯世英，孙韬.基于PBL的"电工学"课程教学模式探索[Z].2013：24-25.
[2] Spiro R.J and Jehng， J.Cognitive flexibility and hypertext： Theory and technology for the non-linear and multi-dimensional traversal of complex subject matter[M]. Cognition， Education， Multimedia： Exploring Ideas in High Technology，1990.163-205.
[3] 张武威.基于“十字交叉形”的复杂知识超文本信息结构表征分析[J].电化教育研究，2012（3）：21-25.
[4] 薛丽芳.变式元认知监控体系的创设与实验[J].厦门理工学院学报，2009（3）：97-102.
[5] 张武威.复杂知识超文本信息结构表征方法研究[J].中国电化教育，2012（3）：82-86.
[6] 刘晶.基于WEB的适应性学习系统的开发研究[D].辽宁师范大学 2006.
[7] 张海涛，刘甲学，毕强.超文本信息结构导航力分析[J].情报学报，2002，（6）：139-142.
[8] 刘世清，李克东.超文本结构导航策略研究[J].电化教育研究，1997，（3）：38-44.
[关键词]随机通达教学策略 认知弹性理论 超文本信息结构表征 助记法 字交叉形
中图分类号：G41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0239-02
1、引言
“电工学”课程是高等工科本科教育非电专业的一门重要电子电气基础课程。本文重点研究电工（少学时）课程的教学，该课程虽学时少，但会涉及到电工（多学时）课程的所有内容，于是普遍存在的教学学时少与教学内容模块多之间的矛盾成为电工（少学时）教学中的主要矛盾。另外，教学学时少与“厚基础”、“强能力”这两个培养目标之间的矛盾也为电工（少学时）教学带来困难[1]。
传统教学忽视了结构不良领域（特点是概念复杂性与案例差异性）与结构良好领域（特点是概念单一性与案例类似性）的差异性，始终沿用结构良好领域的教学方法，过分简化、知识预定，导致出现理论与实际教学效果之间的矛盾。近年来虽一直强调增强学生创新能力，发挥其主动性，但根本的教学理念没改变，无法平衡。
本文介绍的认知弹性理论（Cognitive Flexibility Theory）是由美国伊利诺大学的斯皮若等于1990年提出的一种折中的建构主义学习与教学理论[2]。在该理论的指导下，他们提出了一种新的针对结构不良领域知识（复杂知识）教学方法——随机通达教学（Random Access Instruction）[3]。斯皮若等人主张学习知识是学习者主动建构内部心理表征的过程，教学工作者应该为其提供建构理解所需的基础。
2、随机通达教学策略在电工（少学时）教学中的适用性
2.1 基于认知弹性理论的随机通达教学策略与超文本信息结构表征
斯皮若等提出：“所谓认知弹性理论，是指以多种方式同时重建自己的知识，以便对发生根本变化的情景作出适宜的反应。”[4]传统教学中从单一视角提出的每一个单独的观点虽不是错误的，但不是很全面的。认知弹性理论核心问题是多元认知表征，即从多视角检查某一概念，进而全面地理解该概念。同时，也能增强将这一理解迁移至其它领域的能力。学习阶段分为低级阶段与高级阶段，此理论适用于指导高级阶段的知识吸取，使得学习者主动对内心知识表征，掌握概念的复杂性与知识的应用性。
基于认知弹性理论的随机通达教学策略是一种指导高级知识获得的新的教学策略，突破了传统教学的概念单一化、案例局限化等，实现了质的飞跃。
随机通达教学超文本信息结构表征是以概括性和系统性的概念为主干， 以相关案例为交叉主干， 构成一个由概念和相关案例相互交叉组成的多维度、非线性的“十字交叉形”（Criss-Crossing）的立体网[3]，实现了学习者对复杂知识的“双向”建构，增大超文本信息结构的非线性力，并具有一定的自由度和导航力，避免了学习者在复杂知识获取时迷失方向。
2.2 随机通达教学策略在电工（少学时）课程教学的适用性
传统教学指导下的电工（少学时）课程存在着一系列矛盾，除由传统教学的一些弊端决定外，电工（少学时）本身的概念复杂性和案例交叉划使得预先设定好的思维框架不够完善。笔者认为，一者，必须重新应用一种高级教学方法作为教学指导；二者，必须将课程中被传统教学预先设定的知识进行多维度，非线性的重新设定，回到现实情况下的复杂状态，从多角度分析问题。
基于认知弹性理论的随机通达教学策略相对较早的为学习者呈现某一或者某些高级知识以及与其相关的概念与案例，层层环绕，拓展学习者思维，培养全方位考虑问题的能力。同时，在不同时间、不同切入点、不同情境对复杂知识非线性、多维度浏览时，都能重返同一个概念。斯皮若等人把这一种方式形象地称为“交织景观”，用它来类比随机通达教学[6]。由此可见随机通达教学策略适用于指导电工（少学时）教学。
3、随机通达教学策略在电工（少学时）课程教学的应用
超文本结构是一种由节点、链组成的网络结构，其线性力、自由度和导航力这三个基本特性直接影响学习者在浏览复杂知识超文本时的“迷航”问题。线性力是指超文本中节点之间的线性关系强弱程度；自由度是指与超文本“节点”与其他 “节点”的链接数量、路径（方向性）的多少；导航力是指由于节点间的链接复杂性导致学习者浏览信息目标能力的强弱性[7]。国内学者张海涛、刘甲学、刘世清等人研究指出自由度與线性力和导航力之间是一种反相关关系[7，8]。当自由度增大时，表明知识的复杂程度增大，在浏览信息目标时，增加难度，即超文本导航力减小，同时，线性力也会减弱。笔者认为，正因为此种关系，才使得复杂知识超文本结构表征能张弛有度，相互制约，指引学习者全面汲取知识。
笔者基于随机通达教学策略，将电工（少学时）中电容概念及其相关案例进行了超文本结构表征，如图1所示：
3.1 超文本结构表征的方法
3.1.1、增大自由度
随机通达教学增大超文本信息结构表征自由度的基本方法是： 超越传统超文本信息结构表征的存在着一种过分简化知识和预定知识的表征倾向[5]。
（1） 超越过分简化知识表征倾向，增大自由度
传统教学注重提取、简化知识，为线性思维方式，而随机通达教学超文本信息结构表征旨在向多维度、非线性的超文本表征过渡，更加接近于复杂知识的非线性特点。 第一，概念与概念、概念与案例、案例与案例之间的相互交叉的多维度表征
概念与相关概念的（包括公式、原理、定律等）链接，增大了自由度，有助于学习者进一步理解复杂概念。在电容概念学习中，增加电感、零输入响应ZIR、零状态响应ZSR、全状态响应等相关概念的链接，学习者可以多维度的获取、理解知识。
学习概念时，学习者可以在大量的案例分析中增强对复杂概念的多维度理解，同时也可以由概念走到案例中，切实体会在不同条件、不同情境中结果的共性与差异性。在电容概念学习中，计算电容电压、电容电流、极板间长度、极板面积的相关案例，增加了电容不同含义下，各种案例间的超文本信息结构表征自由度。
案例与案例间的交叉，使学习者思索概念应用的复杂性，引发好奇心，发挥主观能动性。在电容概念学习中，零输入响应ZIR案例与零状态响应ZSR案例的交叉形成全状态响应案例，可使学习者主动思索其中的原因，进而促进其查询其他相关知识。
第二，概念与情境的多维度表征
传统教学当中应用到的多媒体、视频等就属于情境的范围。复杂知识的文本吸取是抽象乏味的，不能一味的“眼睛灌输”，同时要配合“耳朵灌输”等能刺激学习者的情境方式。
（2）超越预定知识的表征倾向，增大自由度
单一知识表征不能满足学习者的思维模式，超越预定知识的表征促使其对意义进行积极探索与建构。超文本要能从一般静态表征向动态表征过渡，超越预先设定的超文本“节点”链接的内容和路径，以此来增大自由度[5]。学习者访问电容概念时，不是单一知道电容的相关线性知识，其可能对电容、电感有关案例、电感概念有兴趣，这便是对超越预定知识“节点”内容的需求。相应地，“节点”链接路径的添加与编辑，使学习者可以按照已有思维需求来重新建构电容概念学习内容与路径。
3.1.2、增大导航力
超文本“节点”数量与路径繁多，表征方式并不是一味的增大自由度，导航力在其中起着制约作用，避免学习者进入超文本后产生“迷航”现象。通常是在“十字交叉形”超文本信息结构表征下，组成具有概念结构的概念导航能力[3]。图1围绕“概念导航”，增大了超文本结构表征的导航力。学习者在浏览电容概念时，超文本会通过运用符号、字体、颜色、强调等记录下浏览痕迹，提供“概念导航”标志，增大导航力，有效指导建构复杂知识体系。
3.1.3、增大线性力
若超文本信息结构表征的线性力差，那么其信息浏览的引导能力弱。因此，一种折中方法是选用具有一定信息浏览引导能力，又接近人脑非线性思维的表征形式，如“十字交叉形”超文本信息结构表征形式。
斯皮罗等人提出了一种适用于双向建构的“十字交叉形”学习方法，从多角度检查某一概念，增强对该概念的理解，以及培养迁移到其他知识领域的能力[3]。但是，当复杂知识汲取的同时，学习者思维模式也在发生改变。为更有利地促进改变，可在过渡阶段，保留传统教学方法中可取部分。于是在“十字交叉形”学习方法上，提出“*字交叉形”表征。
3.2 “*字交叉形”表征
笔者认为，该种学习方法可以在激励学習者主动建构知识体系的基础上，适当运用传统教学方法中的“助记法”作为辅助主干，成为“*字交叉形”。因为对于现阶段的学习者是从传统教学应用中建构知识体系的，对于新型的教学理难免不适应。若结合传统中一些积极因素，互相渗透，会比较适合现阶段的教学现状。本文在武法提老师直观图基础上，对“十字交叉形”进行了改进，如图2所示：
图中a、b、c、d 及其指向o的箭头表示在不同的切入点，都可多维度接触到o点，同样，从o点也可以扩展到a、b、c、d 点。此过程表示：学习者通过已有知识（a、b、c、d ）对新知识（o）进一步建构，反而言之，新知识（o）的理解是可以通过以往知识（a、b、c、d ）建构的。e、f及单向o点表示在某些方法的指导下可以帮助理解新知识的吸收。分析可知，此交叉形既吸取了“十字交叉法”双向建构的优点，同时又补充包含传统方法。
“ *字交叉形”表征是在“十字交叉形”增添辅助主干——助记法。助记法虽是一种传统学习方法，但本身却具有着强大吸引力。高中讲授“磁场与电磁感应”中对于“圆圈里面一个圆点表示磁场方向垂直向外，一个叉表示磁场方向垂直向里”的知识点容易混淆。为了便于学生的理解，我们可以用一个箭来类比，当垂直向里进入时，看到的是箭的尾部，像个“×”，党垂直向外出去时，箭头像个“.”。这样的类比记忆还有N 极与S 极磁场方向分别可以比作太阳光芒四射与万箭穿心，学习者不容易混淆，一直到若干年以后都会记得这些生动的助记法。在电容概念学习中，学习者通过借助“助记法”准确记忆一些基本的概念，因为一些基本知识不仅得理解，有效地记忆也是必须的。
4、结论
随机通达教学策略是一种适应于高级知识的教学方法，对电工（少学时）教学的指导应用是很切合的。本文以电容概念学习为例，探讨了调节超文本结构表征的自由度与线性力和导航力的关系，对现阶段电工（少学时）教学具有重要的实用性与改革力。
参考文献
[1] 周静，侯世英，孙韬.基于PBL的"电工学"课程教学模式探索[Z].2013：24-25.
[2] Spiro R.J and Jehng， J.Cognitive flexibility and hypertext： Theory and technology for the non-linear and multi-dimensional traversal of complex subject matter[M]. Cognition， Education， Multimedia： Exploring Ideas in High Technology，1990.163-205.
[3] 张武威.基于“十字交叉形”的复杂知识超文本信息结构表征分析[J].电化教育研究，2012（3）：21-25.
[4] 薛丽芳.变式元认知监控体系的创设与实验[J].厦门理工学院学报，2009（3）：97-102.
[5] 张武威.复杂知识超文本信息结构表征方法研究[J].中国电化教育，2012（3）：82-86.
[6] 刘晶.基于WEB的适应性学习系统的开发研究[D].辽宁师范大学 2006.
[7] 张海涛，刘甲学，毕强.超文本信息结构导航力分析[J].情报学报，2002，（6）：139-142.
[8] 刘世清，李克东.超文本结构导航策略研究[J].电化教育研究，1997，（3）：38-44.