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网络教学软件中陈述性知识和程序性知识的设计策略及实现方法 穆 肃 华南
师范大学 教育技术研究所 广州
中国 E-mail mus163.net 在利用Internet和World Wide Web开展远程教学中网络教学软件起到越来越重要的作用。
其中围绕目标组织和设计教学内容是网络教学软件有效地用于网络学习最为重要的因为在网络教学中教师的教学思想和教学方法都是通过教学内容的设计以网页的方式来体现的。
当然各个学科、各种教学层次面对的教学内容都不同网络教学软件中教学内容的设计也就没有统一的标准因此在进行网络教学软件开发的过程中可以尝试将知识以最根本的分类方法分为陈述性知识和程序性知识然后用不同的策略和方法进行设计和开发。
在这篇
论文中结合自己开发的情况和经验
作者提出对两种不同知识进行设计和开发的策略并概括出具体的实现技术并列举大量的制作实例加以说明。
关键词 网络教学软件 陈述性知识 程序性知识 1 前言 利用Internet和World Wide Web
开展远程教学是当今利用信息技术
改革教学的一个重要方面
Internet、
社区网络、
校园网及其中的教学资源已经进入了平常的教学活动中。
在
Internet环境下的教育应用中网络教学软件起到越来越重要的作用。
基于
Internet的网络教学软件常常因其不同
的教学组织方式、繁简程度等不同被人们称做“远程教学课程”、“网络
课程”、“网络教程”、“网络
课件”等但实际上都是网络化教学的软环境。
网络教学软件通常有明确的教学目标围绕目标组织和设计教学内容设计对学生的管理和
评价确保教学任务的完成。
在开发中怎样进行教学内容的呈现、表达和组织对于教学软件
是否可有效地用于学生网络学习最重要。
在网络教学中教师的教
学思想和教学方法都是通过教学内容的设计以网页的方式体现的学习者在学习活动中与网络教学软件独立地进行交互与教学软件中的学习内容直接发生接触而教师则通过教学内容的设计间接地与学生进行交互所以这一环节是教和学双方通过网络教学软件进行全接触的主要部份。
当然各个
学科、各种教学层次面对的教学内容都不同网络教学软件中教学内容的设计也就没有统一的标准。
因此在进行网络教学
软件开发的过程中可以尝试将知识以教育心理
学的分类方法分为陈述性知识和程序性知识然后用不同的策略和方法进行两种知识的设计和开发。
在这篇
论文中结合自己开发的情况对此进行论述。
2 陈述性知识和程序性知识的学习 教育心理学认为学习是人的倾向Disposition或能力Capability的变化这种变化的保持
不能单纯归因于
生长过程加涅1965。
人学习
的实质是人原有内在
能力、
思想和
情感的变化
教育情境中的学习可定义为凭借
经验产生的、按照教学
目标要求的、
比较持久的能力或倾向的
变化。
学习者学习的 内容是知识即
主体通过与其环境相互
作用而获得的信息及其组织邵瑞珍1992。
知识可分为两大类一类是陈述性知识Declarative knowledge另一类是程序性知识Procedural knowledge。
2.1陈述性知识 这种知识用于解答“是什么”的问题主要以命题网络或图式的形式来表征例如“
教育技术”是什么
什么叫“抽样”等。
陈述性知识由简到繁分为三类符号、事实和有组织的知识。
符号的学习是
学会与记住事物的名称事实的学习是学习两个或两个以上有
名称的客体或
事件之间关系的言语陈述是命题的学习有组织知识的学习是将许多单个事实连成大的整体是一种命题
网络的学习。
对于简单的陈述性知识学习难点不在于理解而在于保持可采用以下的策略进行巩固复述策略、精加工策略和组织策略。
对于复杂的陈述性知识同样可以采用以上三种策略只是应用的目的和条件不同例如在使用复述策略时不再仅是简单重复而是利用一些特殊符号、特别标志来进行强化。
2.2程序性知识 程序性知识通常用于回答“
怎么办”
的问题以
产生式production系统表征也即是一系列的条件――活动规则来表证例如绘制次数分布表以描述
统计数据的方法求解一元二次方程组的方法等。
程序性知识可从两个维度上进行分类第一个维度是
一般与
特殊维度
用于区分专门领域和非专门
领域的程序性知识另一个维度是自动与受控维度用于区分自动
化的程序性知识和受
意识控制的程序性知识。
程序性知识主要可分为两方面的内容智慧技能和认知策略。
对于智慧技能的学习是一个辨别、概念和规则学习的过程要采用不同的方法去强化学习。
辨别要通过刺激与反应接近、反馈和重复的方法来促进概念的学习要通过上位
学习方法、
定义方
法及利用变式练习来促进规则的学习通过从规则到实例从实例到规则的多次反复来实现。
认知策略的学习是要
结合学习者内部的
条件原有知识
背景反省认知发展水平和学生动机水平采用反复训练、变式和训练利用可操作的训练技术来进行。
2.3陈述性知识和程序性知识的学习 两
种类型知识的不同特点和内容决定了它们学习过程的不同陈述性知识的学习过程分为三个阶段。
第一阶段新信息
进入短时记忆并与原有知识建立联系 第二阶段新建
构的意义贮存于长时记忆中如果
没有复习或新的学习的联系这些
意义可能会遗忘 第三阶段意义的提取和运用。
程序性知识的学习过程也分为三个阶段。
第一阶段与陈述性知识学习相同。
例如学生在学习《教育技术
研究方法》时要学习到用次数分布表来描述数据这种方
法学生要学会这种方法的第一步就是要了解次数分布表形成方法和制作步骤的文字
内容这个过程是一个陈述性知识学习的过程也就是说程序性知识的前身是陈述性知识。
第二阶段通过应用规则的变式、练习使规则从陈述性形式向程序性形式转化。
如当学生已经了解了次数分布表的形成步骤后教师应提供示例和练习给学生让他们通过实例和练习来将文字所讲述的方法变为一种操作的过程并通过自己多次的应用和反复的强化将这种方法变成一种技能。
第三阶段为程序性知识
发展的最高阶段这时规则完全支配人的行为技能达到相对自动化。
例如学习者在进行
专业实践、毕
业设计或社会实践
活动中经常运用到次数分布表这一方法来描述数据通过多次的操作运用后在运用中就不会再过多地考虑有关的规则而是按部就班地进行操作得出结果。
从上也可知两种知识的学习各有特点又有一定的联系可以通过下表来表示 表1 知识学习的各阶段 学习阶段 Ⅰ、习得阶段 Ⅱ、巩固与转化阶段 Ⅲ、提取与应用阶段 学习类型 陈述性知识 1、 陈述性知识 2、程序性知识 回答“是什么”问题 2、 1
对外办事智慧技能 2、2对内调控
认知策略 3
网络教学软件中陈述性知识和程序性知识设计的策略 网络教学软件在
网络教育应用非常普及它基于INTNERT和WWW技术为学习者提供丰富和灵活的学习信息使学习者通过网络进行学习。
网络教学软件以其所特有的
全球性、交互性、
共享性、时效性和
个性开放式设计给学习者和教者都带来益处。
在对陈述性知识和程序性知识进行设计时除了要反映出以上的
特点来之外还要针对陈述性知识和程序性知识的特点针对它们
的基本学习过程及保持策略进行设计。
3.1、设计陈述性知识
的策略 陈述性知识是一些基本符号、事实和
命题学习的目的就是要知道、理解和
记忆在必要时进行
提取并加以应用。
针对这一目标可以利用以
下的策略进行陈述性知识的设计。
3.1.1陈述性知识的表述要
简单明了。
无论是一个事实还是
一个命题学习者在网络环境中利用教学软件进行学习的过程相对
课堂教学而言是较
独立的因此知识的表达一定要深入浅出让学习者容易感知和理解。
3.1.2对知识结构提供清楚、明确的呈现。
在陈述性知识的学习中概念的学习
存在一个概念同化的
过程也有
概念关联和区分的问题在概念的学习中新旧概念之间有下位关系、上位关系和并列结合关系等这些都带来了知识点
之间的种种
关联这是陈述性知识学习中要掌握的一个重要
方面因此在设计时要提供清晰的结构图来呈现这些知识点之间的关系。
开发时通常可用ISM结构分析法得出知识点关系图然后以图像的形式呈现给学习者还可以将知识结构图设计成教学内容部份的
站点地图WEB MAP起到
导航的作用。
3.1.3设计多种
层次的学习让学习者可以对同一知识进行多次重复
增强理解和记忆。
在网络教学软件中可以对同样的知识提供提纲式的简要学习提供详细的阐述和
深入的
介绍还可以开发一个陈述性
知识概要的
查询检索系统提供有关事实、概念、命题的简要表述并通过链接
连接到有关事实、概念、命题详细讲述的网页。
学习者通过多途径的反复学习可以使知识得到巩固学习效果更好。
3.1.4提供知识的
详细资料、示例、做出推论等让学习者能够深刻理解知识便于长期保持知识。
在中学语文《威尼斯》一课的网络教学软件设计中对课文中描述到的威尼斯的景致和
建筑物都提供详细的
资料进行展开并提供威尼期地图及有关图像资料让学习者深入体会课文的陈述文字促进 知识的精
加工提高学
习的效果。
3.1.5提供多种学习工具让学生用类似平时学习
常用的方法来
促进复杂陈述性知识的保持。
例如提供书签让
学习者随时在网络学习中做学习
笔记并可以保存、编辑、输出
设计特殊符号标记功能让学习者对学习内容中的重要部份感
兴趣的地方做上标记提供动态知识结构图让学习者直观了解自己当前所学知识在整个知识
体系中的位置从而对知识有
整体把握。
3.2设计程序性知识的策略 程序性知识是一
系列条件――活动的规则人们学习这种知识的
目的与学习陈述性知识完成
不同不单要记住规则的文字表述更重要的是运用这些规则将
规则与人的行为
建立一种自觉的
联系甚至达到一种自动的
状态形成智慧技能和认知策略。
因此对于程序性知识的设计时要促进学习者练习和巩固所学的规则并使学习者能主动地使用这些规则在设计中可以使用以下的策略。
3.2.1对程序性知识的表达条理化操作性强并
注意层次分明。
从陈述性知识和程序性知识的学习过程来看程序性知识学习的第一阶段与陈述性知识一样因此对于程序性知识的设计也
应注意
表达得简单明了、结构清楚等。
除此之外程序性知识要与行为直接联系起来因此表达和呈现时要将表达式的内容表述得操作强条理清楚同时用一定的标志、符号或颜色将这些条理突出出来使学习者可以直接感受到程序性知识
内部的层次和条理便于学习后的实际运用。
例在学习生成次数分布表这一
程序性知识时先要将次数
分布表的
形成方法分成
几个清楚的步骤然后将每一
步骤以简洁
的文字进行表述然后对每一步中最
关键的
地方加上下划线对每一步的序号用与其它
文字不同的颜色进行修饰突出
重点所在通过这样的方法让学习者领会生成次数分布表步骤在练习和实际运用中能按部就班地操作。
3.2.2提供实例并提供从例子到规则和从规则到实例的可逆学习
途径使学生能
体会规则的运用。
这理所谈的例子与陈述性知识学习中的例子不同那些例子用于提供情景、例证和
形象化
说明而程序性知识学习中的例子是
运用和行为的示
范例子的作用在于让学习者通过例子来学习使用规则因此这些的例子要设计为可交互的通过学习者
自己思考动手演练在与网络教学软件的交互中完成从例子到规则和从规则到实例的学习。
3.2.3对同一规则设计多种练习和变式让学习者了解规则可能的变化促使程序性知识由陈述文字变为行为
方法。
对于练习的设计首先要有连续性通过一系列彼此联系的
练习让
学生完成知识的转化。
其次不同学科的程序性知识有自己对应的训练方法如代数的“爬山法”几何中的“手段――目的
分析”等因此在设计练习和变式时对应不同的程序性知识设计练习和变式
训练也很重要。
同时练习的进行方式应
具有过程性通过一定步骤的人机交互来完成。
中学语文
作文网络教学
软件《春》中要求学生利用其中所提供的写景的方法和
有关范文选择春天的某一景物
进行描写然后通过网络传送给教师并发布校园B
BS上。
这个过程中写作方法是一种程序性知识教学软件中提供的有关春天
的不同景物春雨、春花、春风、春天的树等都是有关春天景物的不同变式学习者通过选择不同的变化情境进行
写作练习就能使文字性的
写作方法真正地体现在自己的写作活动中并通过写不同情境得到迁移和灵活运用最后形成一种认知策略。
3.2.4设计即时
的反馈和多种多样的师生交互方法使学生在学习程序性知识时得到及时的指导。
学习陈述性知识时学习者遇到不理解、不明白之处
可以自己思考并可等待教师的辅导来解决但程序性知识学习时学生要将程序性知识的文字转化为操作和
行为每一个行为和每一次操作
发生错误或产生
障碍学习过程就会中断因此在学习这类知识时特别需要教学软件中设计对学生操作和练习的即时反馈对学
生的行为提供直接和有效的指导信息对学生提供继续学习的指导。
对于学习过程中不确
定性问题的解答则通过设计即时帮助工具来解决。
如即时呼叫工具。
该个应用程序的工作
原理如下设定图标于程序性知识点的学习和练习处学生想寻求教师帮助时点击图标这时应用程序提取
当前知识点的编号如为“1001”、“KL003”等然后将这一编号传送到对应数据库中并从数据库中匹配出该知识点的教学负责教师
及其网络ICQ、
Email然后通过ICQ呼叫该教师若
教师在线则可以及时与学生进行交互给予
辅导若教师不在线则应用程序将学生的信息和知识点内容通过e-mail发给教师由教师邮
件系统来提示教师与学生进行联系。
4 实现网络教学软件中陈述性知识和程序性知识开发的方法 对于网络教学软件来说能运行在Internet中安全、稳定、可靠、速度快是必要的因此不论以什么样的
技术来实现对陈述性知识和程序性知识的设计都同样要遵循这些基本要求。
4.1实现陈述性知识开发的方法 陈述性知识教学的部份主要是一些用于呈现信息的网页实现技术最简单。
这些网页的服务端是服务器上的IIS、WEB SEVER客户端和
管理员端设计不用教学软件开发者操心用户可
直接利用INTERNET游览器使用网络教学软件。
因此教学软件设计者只需将网页制作并链接好放在服务器上或提供映射即可。
实现这种网页设计的方法
基本有两种 4.1.1利用普通的多媒体开发工具进行开发 利用现有的多媒体开发工具采用适合于网络环境的多媒体信息
格式如GIFMPEG等按设计进行开发。
开发完成之后将教学软件以W
EB PACKGER方式进行打包生成
适合于在INTER
NET上运行的文件然后放入服务器中同时提供对应的播放插件。
用户端下载并
安装插件后就可以用
浏览器来进行学习了。
这种方法对于使用以前设计好的
普通教学软件最
有效它可以节约再次开发的
时间、
人力和物力但这种方法开发的网络教学软件是完全静态的指信息内容
客户端没有可能进行任何升级教师要进行
修改和更新都需将用多媒体开发工具进行
编辑到
最后放入服务器中的
所有工作重新做
一次非常繁琐不灵活。
4.1.2利用FrontPage
Dreamweaver等
网页编写工具来编制前台页面用数据库做后台来进行开发 结合使用FireworkFlash等进行素材处理软件这种方法可以快捷地开发出呈现陈述性知识的动态网页这里是指信息的动态。
在开发中网页的外形由网页开发
工具制作知识点的具体内容放到数据库中开发中将
页面内容与数据库中数据的关系对应好然后将网络教学软件送到WEB
服务器上即可。
当教师
需要对教学内容和知识表达等方面进行更新时只需将更新信息
准备好比如将文字内容制作 成.txt
文件将有图表制作好将图像生成为GIF图将
声音信息制
作为.AI文件等然后将它们交给
系统管理员或通过网络教学软件中原先设定好的上传方法等传送给
服务器端
加入到数据库中即可。
在学习者刷新页面时知识内容就得到
更新新的知识内容也就提供给了学习者。
用这种方法进行设计可在网络教学软件中放入大量的、多种形式的信息
以及必要的交互完全可以达到陈述性知识学习和巩固的要求。
并且由于这种方法开发出的网络教学软件形式多样
运行速度快更新便捷因此成为进行陈述性知识设计的最有效方法。
4.2实现程序性知识开发的方法 实现程序性知识开发的难点不在知识的表述和呈现上而在于促进知识的转化使程序性知识从文字变为学习者操作和行动上它的开发可从下两个方面来实现。
4.2.1综合利用网络数据库技术及网页开发工具来进行学习过程的组织并提供反馈和
指导。
在陈述性知识
的开发中
综合使用这两种技术是为了能使学习内容动态化在这里要实现学习过程的
动态化即利用网页开发工具制作前台用以呈现
必须的信息更重要的
工作是数据库的建设其中除包含知识内容外还有对应不同学习步骤的学习指导常见问题
解决方法
常见错误及其纠正方法等。
学习者在学习过程中对于程序性知识进行练习和变式训练时会进行人机的交互这时教学软件通过数据库中已有的数据进行
判断并给出相应的反馈信息对知识的转化进行指导。
这种开发中主要运用到CGI和ASP技术来实现
客户和服务器之
间的交互。
基本工作过程是提供动态
访问使
用户可发出含有动态生成及参数的请求WWW服务器在接到请求后由后台的服务进程和数据库进行处理生成相应的结果返回给服务器再由服务器将后台处理结果传送给用户因此学习者可以通过
统一的界面得到动态或静态的信息。
4.2.2用高级语言或脚本语言等开发程序性知识的训练过程或应用工具。
程序性知识学习的
最高境界是学习者能自觉地运用规则顺利地完成操作或
实践要实现这一目标常常需要一定的训练方法使转化成为行为的知识得以巩固。
通常的开发方法是用
高级语言或脚本语言开发应用程序帮助学习者进行行为的操练和反复运用。
在线方式当教师
希望学习者在网络教学软件中直接使用这些应用程序时开发者可以用JAVA、JAVA SCRIPT 、
VB SCRIPT等设计
嵌入式应用程序与知识表述和练习等统一
组合在网络教学软件的网页上。
这样开发使教学软件使用的连贯性较好运行速度也较快但只能在在线情况下使用。
离线方式如果教师希望学习者能将应用程序下载在离开教学系统和INTERNET之
后的情况下也能进行训练和应用则可以用
VC、
VB、DELPHI等开发应用程序用户下载应用程序后无论是在线
还是离线都可随时使用。
这样开发的另一个益处在于学习者在实践中可借助这些工具软件运用程序性知识将程序性知识的执行
计算机化、简化、准确化避免了不必要
的重复
劳动和错误。
例如在学生通过普通网页学习和掌握了次数分布表的形成规则后学习者已可以通过操作一步步地制作出次数分布表学习者下一步的
任务是将这一知识进行运用解决实际问题因此可设计一个次数分布表
生成工具给学习者使用。
左图为次数分布表生成工具该应用程序用DELPHI来开发大小为573K学习者可以下载到本机上使用。
学习者在实际工作和学习中可以利用这一软件来生成次数分成表减免了不必要的计算和绘图同时生成结果更标准化可进行输出并直接用于
数据分析。
在主
界面中学习者输入数据如图一所示然后利用下面提供的功能按钮得到数据分布的情况及有关参数如图二所示还可以生成曲线如图三所示利用所学过的知识可以直接对数据进行分析了。
5 结论 通过使用不同的策略和方法对不同
类型的知识进行设计既突出了知识的特点又使学习过程更有效能促进学习效果的保持。
同时由于在网络教学软件设计中灵活地运用各种技术软件内容丰富灵活更新容易运行速度较快更适合于学习者的网络学习活动。
参考
文献 1、E.D.加涅等著《学校学习的认知
心理学》1993年2版 2、邵瑞珍主编《教育心
理学》
上海教育
出版社
1997年 3、J.Magid等著李廉译《WEB 服务技术
指南》机械工业
出版社1997 图一 应用程序主界面图 图三 应用程序生成结果示例2 图二 应用程序生成结果示例1