CAI的教学策略设计

CAI的教学策略设计(之一)华东师范大学教育信息技术系祝智庭瞿Kun从一般意义上说，教学策略(instructionalstrategy)是对完成特定教学目标而采取的教学活动程序、方法、形式和媒体等因素的总体考虑（邬美娜，1994）。在CAI系统中，教学策略起着核心作用。在课件设计时，则要把这些总体考虑体现的教学内容的组织、教学任务的安排和教学交互活动的设计中。雷杰卢斯(Reigeluth，1983)认为教学策略实际上包括三类策略：组织策略，授递策略和管理策略。本文在大量参阅国外文献的基础上，对CAI的教学策略问题进行比较全面和系统的探讨。因全文篇幅较长，拟分四次刊登。组织策略组织策略考虑任何将所选用的教学内容加以合理地编排，通常分为微策略和宏策略二个层次加以讨论。一、微策略微策略关心在一个教学单元（或知识点，如一个概念，一个原理）内部如何组织教学，通常被看作为一个教学编列（排序）问题。我们需要考虑二方面：策略部件和编列规则。1.策略部件我们首先应该明确一个微策略应包含哪些构成要素。例如，在教学一个概念性单元时，一般包括讲解通则，举例说明，提供练习等教学步骤。因此，通则、实例和练习通常作为三个最基本的策略部件。莫里尔提出的四种基本呈示形式（阐述通则，调查通则，阐述实例，调查实例）就是部件显示理论中的微策略部件。加涅的九个教学事件也是微策略部件。2.编列规则将微策略部件进行适当排列组合，我们就得到许多不同的教学方法。微策略的编列基本上涉及三方面问题：规则与例子的安排，正例与反例的安排，以及相继例子的安排。规则与例子的安排是是教学设计者最为关注的问题，因为它可以对学习结果产生重要影响。最典型的例子是规-例法（先介绍规则后举例子）和例-规法（先给例子后得出规则）二种不同的教学方法：前者属传递法教学，适合于学习规则运用的目标（近迁移的学习结果）；前者属发现法教学，适合于学习规则发现的目标（远迁移的学习结果）。关于正例与反例的安排，教学专家建议同一概念的正例与反例要匹配，一对正反例最好只有一个关键属性是不同，而其他非关键属性应尽可能相近。最后，关于相继例子的安排，也就是当学习一个概念需要提供多个例子时，相继的例子应多样化，并且按照从易到难的顺序呈现。莫里尔的部件显示理论对于为策略编列问题作了较好的概括，提出了五条排序规则：l若教学结果为“使用通则”，则呈现通则先于呈现实例；l若教学结果为“发现通则”，则呈现实例先于呈现通则；l以多样序列呈现实例（例子和练习题）；l按从易到难顺序安排实例；l提供与例子（正例）相“匹配”的反例。二、宏编列策略宏策略考虑如何将多个知识点组织成一个有机的整体，它实际上包括二方面问题：编列和综合，前者关心如何将各类教学内容（事实，概念，原理，过程）合理地组织成为一节课或一门课程，后者考虑如何建立不同知识元之间的关系。对于如何组织教学内容的问题，教育专家提出了许多原则性建议，诸如从简到蘩，从具体到抽象，从一般到特殊，从整体到细节，从观察到推理，从已知到未知等，但其中从简到蘩的规则被认为是最基本的编列规则。同时，许多专家还提出了编排课程内容的具体结构，其中比较有影响的是螺旋式编列、渐进分化编列、自底向上/自顶向下编列、最短路径编列、细化编列、正向链/反向链编列等。l螺旋式编列：布鲁纳认为，对于某些学科领域中非常重要的知识，应该让学生尽早开始接触，并且多番学习，随年龄增长和智力发展不断加深内容。比如，物理中电的知识在小学、中学和大学课程中都得学习。这种螺旋式课程结构体现了从观察到推理，从简单到复杂的教学原则，适合于教原理性的内容。l渐进分化编列：奥苏贝尔认为学生的认知结构是层次状的，如果先向他们提供一个“先行组织器”(advanceorganizer)，其中先介绍总括性的信息，然后逐层展开，提供稍微详细的信息，也就是遵守从整体到细节的原则，学生就容易形成比较稳定的认知结构。这种教学安排比较适合于概念性内容和言语型内容。l自底向上/自顶向下编列：加涅认为在作教学分析时应将心智技能分解成较小的组成部分，然后按“从部分到整体”的原则将它们组织成谱系结构。教学时则依照“自底向上”的顺序，先教基本技能，再教复合的高阶技能。但对于概念性内容和言语型内容，其知识结构也往往呈谱系式，可采取“自顶向下”的编列顺序。l最短路径编列：对于过程性知识（即属算法性的内容），在进行教学分析时通常采取信息加工分析法，产生流程图状的分析结果。莫里尔与斯堪德拉提倡通过路径分析确定流程图中所有可能的路径，教学时则先教最短路径，这意味着比较简单和基本的内容，然后教其它路径，内容变得越来越复杂和详细。在图1中，存在着许多不同的学习路径，其中A和B都是最短学习路径。图1过程性知识的信息加工任务分析和路径分析细化编列：雷杰卢思和莫里尔吸收了前述四种编列方法的优点，提出了指导宏编列的细化理论(elaborationtheory)。该理论采取照相机调焦镜头的隐喻，学生首先用“广角镜”去粗看“图片”（领域知识）的主要部分极其相互关系，无需注意任何细节；接着聚集到一部分，越来越仔细地看清各部分的细节极其相互关系，然后又将镜头拉回到广角去复习该局部与整体的关系。如此继续下去，研究其他部分并弄清它们与整体的关系。细化理论对于不同类型的内容提出了不同的具体编列方法，但都遵顺由简到蘩的原则。l正向链/反向链编列：许多课程可采取链式编列方式，分为正向链与反向链二种不同的策略。正向链过程应该是后面步骤依赖于前面步骤的完成，一般适合于实验技能训练。与此相反，按反向链的编列方法，要求学生先练习离目标最近的步骤，然后练习倒数第二步、第三步，以此类推，直到掌握全部步骤，属于发现法的学习路径。用教小孩系鞋带的例子，正向练习方式的效果往往不理想，于是改用反向练习方法，让大人先做完系鞋带的大多数步骤，只留下最后一个步骤让孩子去做；待这步掌握后，然后再按倒序的方法一步步的学习，直到最后掌握。也有实验表明，许多飞机驾驶训练项目用反向链方法练习的效果比正向链好。某些数学解题技能的训练也可用反向链法。罗密佐斯基(Romiszoski，1986)将这二种链式编列法归结为如下表式：正向链：D1?P1?D2?(P1，P2)?D3?(P1，P2，P3)?(T1，T2，T3)反向链：D3?P3?D2?(P2，T3)?D1?(P1，T2，T3)?(T1，T2，T3)其中，D＝演示，P＝练习，T＝测试。三、综合策略教学内容的综合属宏策略问题，其关心的主要方面是寻求适当的内容结构，帮助学生完整地理解课程的知识体系。在结构问题上，存在着二种不同的观点：领域相关论与领域无关论。第一种观点认为内容结构因学科而异，我们无法确定标准的结构。第二种观点相信必然存在一些适合于任何学科的结构，例如，加涅认为任何学科的智力技能都可被组织成谱系式结构。雷杰卢思和莫里尔等人提出五种基本结构，分别适合于不同类型的内容：(a)事实组织成列表，(b)子集组织成类表，(c)概念组织成学习谱系，(d)步骤组织成过程谱系，(e)原理组织成模型。奥苏贝尔的先行组织器也是一种综合策略，但没有规定用什么具体结构来表示内容，缺乏可操作性。当前，教学专家们趋向于使用一定形式的网结构来表示知识元之间的相互关系，但大多是针对概念性知识的。雷杰卢思还设计了称为合成器的工具来支持概念性知识、过程性知识及原理性知识的综合。1.语义网用语义网表示知识的方法是奎连(M.Quilian，1969)提出来的，作为自然语言机器理解程序的知识表示方法，后来成为智能导师系统的重要知识表示结构。认知主义的教学设计专家们对语义网也很赞赏，认为十分有助于学生建立他们的记忆结构。图2显示语义网在医学教学中的应用实例。图2教学语义网的例子2.合成器雷杰卢思设计的合成器可以支持概念、原理和过程的综合，各类知识的表示结构各不相同：l概念结构（整体-部分关系和类属关系）用谱系图表示（见图3）；l理论结构（因果关系）用关系图表示（见图4）；l过程结构（顺序关系）用流程图表示。图3概念合成器：整体－部分关系图4理论合成器：因果关系内容合成还有其他一些方法，如概念地图、映象图等。总而言之，运用综合策略而得到某种形式的知识结构图，在教学过程中可用于如下目的：l作教学总结：在一节课的结尾进行归纳性总结；l提供系统性复习：对所学课程知识作综合回顾；l作课程的先行组织器：在课程人口作为导学图；l作评价手段：提供适当的合成工具给学生，让他们自行建构知识图，检验他们的综合理解水平。四、组织策略对学习效果的影响教学专家假定组织策略对学习应该有重要影响。微策略的作用形成多种教学模型，支持不同类型知识的记忆获得。宏策略的作用是促进已获知识在长时记忆中的有效组织，进而有利于思维活动。然而，人们对于宏策略的研究远不如微策略彻底，甚至宏策略的部件还未完全确定，它们对于教学效果的实际影响任何，还缺乏系统的研究。主要参考资料邬美娜：《教学设计》，高等教育出版社，1994。Merrill,M.D.(1983).Componentdisplaytheory.InC.M.Reigeluth(Ed.),Instructionaldesigntheoriesandmodels:Anoverviewoftheircurrentstatus.Hillsdale,NJ:LawrenceErlbaumAssociates.Patten,J.V.&Chao,C-I.&Reigeluth,C.M.(1986).Areviewofstrategiesforsequencingandsynthesizinginstruction,ReviewofEducationalResearch,56(4),437-471.Reigeluth,C.M.(Ed.,1983).Instructional-DesignTheoriesandModels:AnOverviewoftheirCurrentStatus.Hillsdale,NewJersey:LawrenceErlbaumAssociatesPublishers..Romiszoski,A.J.(1986).DevelopingAuto-InstructionalMaterials.London:KoganPageLtd.CAI的教学策略设计(之二)华东师范大学教育信息技术系祝智庭瞿Kun授递策略（上）授递策略考虑在教学过程如何开展有效的交互活动，基本策略部件包括水平适控策略、提问与反馈策略、学生控制策略和助学策略等。一、学习水平适控策略当学习新知识时，学生开头的成绩水平较差，不但会产生错误，而且得到答案所花的时间也较长。但过一段时间，当他逐渐掌握后，就能将所学知识用于解决难题。学生的成绩水平反映了他的学习水平。成绩水平之间无须有十分清晰的界线，也不一定每位学生非得达到每个技能的各级水平，但认清各类成绩之间的差异有助于我们选择CAI过程。这些成绩水平可分为：获得、流畅建立、泛化和熟练维持（图1)。图1知识水平进展图1.获得水平上的CAI技术获得水平的行为是缓慢、不完善的。这是一个起始阶段的行为。需要给学生特别的关注，如从通过课件搞清楚什么样的操作是正确的，到鼓励学生继续学习下去。利用塑造技术，包括提供清晰的先行材料及反馈序列都可改善学生起始阶段的反应质量。先行材料文字必须清晰。对于一种新概念的陈述应该清晰。在获得阶段，每帧只呈现少量信息，或允许学生通过按键在帧上增加信息。将新信息用高亮显示技术隔离出来也是大有裨益的。一旦新信息清晰地呈现出来，随即通过提问要求学生做出简单反应。在获得阶段，对于每个反应给出的反馈是非常重要的。学生在学习新技能或事实时需要反馈信息，而且这种反馈要及时，拖延时间过长会抑制他们的学习动机，降低学生的注意力；结果应简单明了，用词也十分重要。2.流畅建立技术当学生开始能比较快而精确的作出反应时，他的绩效还会继续提高，因而他的行为则更有用，他回答问题和执行任务会更迅速更准确。在流畅建立时，适当改变课件的交互活动将有助于精炼学生的行为。流畅建立的目标是将行为引入到有用的水平。在制定这