知识表征与多媒体课件设计问题探析

2022-09-10

课堂教学的主要任务和主要活动就是传授、掌握和创造性的运用知识。学生的知识学习就是把人类共同的精神财富变为自己的精神财富。知识的传授在现代教育技术条件下, 可以综合运用多种媒体形式实现表征, 多媒体课件正是将所要呈现的知识信息进行分类组织, 通过整合多种媒体素材各自的优势来表征知识, 优化教学。

合理恰当的知识表征方式能有助于学习者获得与应用知识。不同类型的多媒体课件对于同一类型知识的表征在教学中所能发挥的作用不一样, 同一类型的多媒体课件对于不同类型知识的表征所发挥的作用也不尽相同。在设计制作多媒体课件时选择何种结构形式有利于知识的表征、促进学习者建构知识呢?本文将对此问题作初浅探讨。

1 知识表征的相关内容

1.1 知识表征的相关概念

知识表征相关理论的发展经过了20世纪70年代中期开始的双重编码理论、有关记忆的表征, 20世纪70年代中后期的文章表征理论, 20世纪90年代后的记忆基础的理解加工观和1990年由斯皮若提出的认知灵活性理论几个阶段。

现代认知心理学把知识定义为“个体通过与其环境相互作用后获得的信息及其组织”, 即把知识视为个体大脑中的一种状态。根据知识在头脑中的表征特点认知心理学将知识分为“陈述性知识”和“程序性知识”。人们对知识的认知理解, 是接受信息和对信息加工处理的过程。

1.2 知识表征在不同领域的定义

知识表征在认知心理学、人工智能以及知识可视化领域有着不同的含义。在认知心理学中, 知识表征是指知识在人脑中的存储和组织形式或者说是知识在人脑中的呈现方式, 与此相对应的是人脑的各种记忆模型;在人工智能领域, 知识表征更多被称为知识表示, 是指知识在计算机中的存储形式和运算机制, 因此与其对应的是数据结构和相应的算法;而在教育技术领域 (知识可视化领域) , 知识表征则是指知识的外在表现形式, 与此相对应的是承载知识的图解手段, 也是直接作用于人的感官的刺激材料。

1.3 知识表征的类型

现代认知心理学家将知识分为两大类:陈述性知识与程序性知识。陈述性知识指主观上认识的、能表现客观外界的知识, 即事实的知识, 可用“知识是什么”来表示, 也称事实性知识。程序性知识是指关于如何去做某事的知识;操作性的、实践的知识。可称之为“知道怎么样”, 或实践性知识。

1.3.1 陈述性知识的基本特征

陈述性知识通常包括有关某一具体事件、事实、经验性的概括的断言, 同样还包括反映真实本质的较深刻的原理。陈述性知识是描述性的。其认知单位是命题, 命题的表现形式是陈述。命题有真伪之分, 或者说, 在描述世界时, 命题的正确性有多少之分。因此, 陈述性知识可以称为概念性知识、描述性知识或命题性知识。陈述性知识的各种类型通常被称之为自传体的、插话式的、事实性的、叙述性的与理论性的知识。

1.3.2 程序性知识的基本特征

程序性知识包括启发式、各种方法、策划、实践、程序、常规、方略、策略、技术和窍门等。程序性知识主要是说明性的, 而不是描述性的。它最基本的认知单位通常采用具有一般形式的规则:

目标:情景→行动

这种规则有时也被称为“启发式”, 也就是说, 如果一个人正在追求某一类型情境中的“目标”, 而这一情境是由“情景”所规定的, 那么, “行动”就有可能是有效的、适宜的或有用的。规则的表达形式可以是“告诫”、“指南”或其它类型的祈使句。规则无真假之分, 因为规则并不是有关命题的阐述, 而是对行动的规定或指示。规则的价值在于表明它所推荐的行动的效力。程序性指示还涉及能力、专门技术、知道怎样以及技术。

在特定情境下, 陈述性知识和程序性知识可以相互转化。

2 知识表征与多媒体课件设计

随着数字媒体技术的迅猛发展和计算机网络技术、多媒体技术的日趋成熟与迅速普及, 信息时代借助数字媒体学习掌握知识的人的队伍也在迅速扩大, 这样巨大的市场吸引了软件开发商不惜成本投入开发相关的多媒体课件。目前国内多媒体课件制作已相当普及, 市场上各类课件随处可见, 面向中小学各学科课程学习的课件和帮助人们学习掌握计算机操作技能的课件为成为了市场的主流产品。

尽管部分开发商从这种投入中得到了不错的回报, 但教育界对这些教学产品并不十分认可, 很少有学校主张或同意他们的学生用这些开发出的多媒体课件产品进行课堂教学或自主学习, 除了一个学期鲜有的公开课教学或一些讲课比赛把多媒体课件作为教学点缀之外, 极少有人愿意在课堂教学中使用这些课件产品。反而是部分学生家长在给学生购置了计算机后, 不论课件效果如何, 都舍得花钱买给孩子补充学习。多媒体课件作为计算机辅助教学的重要部分, 并没有真正走进课堂, 走近学习者。究其原因, 就多媒体课件本身来看, 在科学性上不够严谨, 对于如何运用多种媒体形式恰当合理的对知识进行表征从而促进学习者知识的建构、转化和运用方面挖掘的不够;在设计过程中教育、心理学家、学科教学专家参与的少, 课件内容虽然丰富, 但教学目标不明确, 缺少有效的教学指导, 很多课件本质上仍属于把传统课本移植到计算机上。

多媒体教学课件依照教学模式划分, 有课堂演示型、个别指导型、操练与练习型、模拟型、游戏型、咨询及问题求解型、发现式学习型和辅助测验型等。课件应用的目的是优化课堂教学结构, 提高课堂教学效果, 帮助促进学生的学习。课件中的媒体表现形式是知识对象的外化, 采用何种形式表征信息、如何表征, 必须围绕知识内容来进行, 以知识的意义建构为出发点开发设计课件, 对于不同类型的知识应选择适合的表征形式, 课件设计形式与技术应服务与内容。

2.1 以陈述性知识为主要目标的多媒体课件设计

2.1.1 课堂演示型课件的特点

以陈述性知识为主要目标的教学适合选用课堂演示型多媒体课件系统组织设计教学内容。

课堂演示型课件整合图、文、声、像等多种媒体元素, 具有强大的表现能力, 在直线式程序的基础上有简单的跳转和链接功能, 适合于各学科演示内容提要、数据图表、动态现象、模拟示意。可用来配合课堂的讲授、讨论、练习、示范等各种教学方法。

2.1.2 课堂演示型课件的作用

呈现内容提要:用文本、图表演示教学内容的题目、要点、概括和总结, 用示意图表现抽象的概念及其相互关系。

演示事实材料:用图表、图像、动画和视频等演示统计数据, 自然科学现象与过程, 人文社会现象、操作过程、动作技能等。

声画配合语言教学:演示型课件能够添加背景声和设置声画同步演示, 可以在语文课上用来创设课文意境, 例如播放配有古典音乐的诗词, 也可以用作语文、英语等课程的示范朗读、跟读等。

自动演播:演示型具有自动连续播放功能, 能够用在导入新课阶段介绍教学内容, 引起学生的兴趣, 也可以用作创设问题情境, 以及总结教学内容。

显示推导分析过程:在理科教学中, 可以分步显示推导过程、解题步骤、程序语言、变量结果。演示时要给学生留有充分的思考时间, 用板书配合推导分析的尝试。

2.1.3 课堂演示型课件的设计

课堂演示型多媒体课件在设计制作中要求文字尽量图形化和符号化, 用图形解释文字, 用符号表征信息;用文本呈现教学信息时需经认真的提炼和组织;相互关联的信息应接近。在陈述性知识的学习过程中, 新知识的获得主要依赖于认知结构中原有的适当观念, 必须通过新旧知识发生相互作用, 新的意义才能习得, 并进而形成高度分化的认知结构。课堂演示型课件整合了多种媒体元素呈现教学信息, 有助于新信息进入短时记忆, 并在短时记忆中与长时记忆中被激活的相关知识建立联系, 出现新的意义建构, 即新旧知识发生联系;同时, 综合运用多种媒体来表征同一教学内容的形式和过程即对学习材料进行了多模态信息设计。心理学研究表明“多媒体的多感官刺激作用有利于学生注意力的长期保持和获取知识”, “通过多维表征的方式呈现教学信息有利于学生对知识意义的建构和对知识的全面理解, 此外通过多模态信息表征所建构的知识能够较好地迁移到其它领域。”

2.2 以程序性知识为主要目标的多媒体课件设计

2.2.1 操练与练习型课件的特点

以程序性知识为主要目标的教学适合选用操练与练习型课件系统组织设计教学内容。

操练主要是帮助学生建立记忆和联想, 练习用于训练学生掌握某种技能。前者是通过联想式学习活动巩固知识, 后者是运用知识锻炼能力。操练与练习型课件的基本思想是用计算机存储练习题, 随机出题。通过让学生回答一组难度渐增的问题, 达到巩固所学知识和掌握基本技能的目的。

2.2.2 操练与练习型课件的基本结构

操练与练习型课件的基本结构如图1所示, 主要包括一系列问题显示、等待回答、进行判断和给出反馈等功能模块。

提问是操练与练习型课件的核心, 问题的内容、形式, 出现的顺序等都影响着课件的教学效果。问题的提出通常采用与问题有关的“情境”创设来引导学生回答问题的“行为”的发生, 通常是围绕一种需要巩固和掌握的知识与技巧组织一批问题, 然后有计划地、

逐步深入提高地提出, 而在同一水平、同一侧面的操练时, 则要判断反馈是对于学生可能做出的种种回答进行处置, 对回答正确的学生要予以肯定, 以强化其记忆和正确的操作;对于学生回答属于非预期错误的处理, 通常是告诉其错了, 并告诉他应该如何正确回答;对于学生回答属于预期错误的处理则是进行针对性地补救, 使学生认识到错误的性质和原因, 从而获得较强的刺激, 迅速改正自己的错误。

2.2.3 课件应用方式和作用

应用操练与练习型课件进行CAI活动的方式有自我训练与小组活动两种。自我训练是让每个学生个别使用课件的训练, 这种训练方式缩短了刺激-反应的时间间隔, 使学生的正确操作和联想得到及时肯定, 错误的联想和操作及时得到纠正, 在概念学习中, 可以设计呈现给学生与概念有关的正反例证问题让学生进行辨别判断, 在规则学习中, 可以设计呈现给学生多种有变化的问题情景, 要求学生运用规则解决, 从而可较快地建立起联想知识结构并转化为长期记忆;习题的不断变化和反馈用语与图形的变化可以增加学生学习的兴趣, 使得学生变被动学习为主动学习, 学生学习的根本特点就是通过一系列的主动构建活动来接受信息, 形成经验结构或心理结构;附带的成绩与错误记录便于学生了解自己的能力与不足之处;还可节省教师选择习题和批改作业的大量劳动。

在认知心理学中, 程序性知识的习得是以陈述性知识获得为基础的, 促成陈述性知识向程序性知识转化的关键是变式练习。操练与练习型课件的设计恰恰可以将变式练习作为课件主体, 有助于学生把新获得的信息转入长时记忆, 通过变式练习将习得知识转化成办事的技能, 通过练习达到技能的“自动化”, 有助于问题解决等高层次智力技能的学习。