面向1∶1數(shù)字化學(xué)習(xí)的電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)研究*

郭 炯，王晶晶

(西北師范大學(xué) 教育技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

面向1∶1數(shù)字化學(xué)習(xí)的電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)研究*

郭 炯，王晶晶

(西北師范大學(xué) 教育技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

隨著顯示技術(shù)、觸控技術(shù)和虛擬技術(shù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展和個(gè)人數(shù)字終端的廣泛普及，數(shù)字閱讀、數(shù)字交流、1∶1數(shù)字化學(xué)習(xí)越來(lái)越普遍，如何開發(fā)面向1∶1數(shù)字化學(xué)習(xí)的新型電子教材已受到普遍關(guān)注。該研究通過(guò)文獻(xiàn)法和開發(fā)性研究法，基于首要教學(xué)理論和多媒體認(rèn)知理論，構(gòu)建了面向1∶1數(shù)字化學(xué)習(xí)的電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)模式——EDMBFC模式，提出整合21世紀(jì)技能的學(xué)習(xí)目標(biāo)分析、以完整任務(wù)為核心的知識(shí)重構(gòu)、學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)和畫面語(yǔ)言的表達(dá)是電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并以小學(xué)四年級(jí)《科學(xué)》電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)踐為例進(jìn)行了闡釋。該模式中目標(biāo)分析、知識(shí)重構(gòu)、任務(wù)序化、學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)等有密切輸入輸出關(guān)系，以這種具有耦合關(guān)系的方法為核心構(gòu)建的EDMBFC開發(fā)模式具有較強(qiáng)的操作性，將會(huì)提升電子教材開發(fā)實(shí)踐的理性水平。

1∶1數(shù)字化學(xué)習(xí)；電子教材設(shè)計(jì)；EDMBFC模式

隨著顯示技術(shù)、觸控技術(shù)和虛擬技術(shù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展和個(gè)人數(shù)字終端的廣泛普及，數(shù)字閱讀、數(shù)字交流、1:1數(shù)字化學(xué)習(xí)越來(lái)越普遍。已有研究表明，伴隨著諸如此類技術(shù)成長(zhǎng)起來(lái)的“數(shù)字土著”，其大腦的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、思維模式已經(jīng)發(fā)生了不可逆的變化[1]。因此作為“數(shù)字移民”的教育者必須改變教學(xué)觀念、教學(xué)方式和教學(xué)工具[2]。在這樣的時(shí)代背景下，電子教材(e-Textbook)作為一類面向1:1數(shù)字化學(xué)習(xí)的新型數(shù)字化學(xué)習(xí)資源應(yīng)用而生。盡管電子教材的試點(diǎn)工作正在世界各國(guó)如火如荼地開展，但其研究相對(duì)滯后，特別是如何設(shè)計(jì)與開發(fā)仍處于探索階段。

一、電子教材的概念與定位

與電子教材具有相同含義的名詞有電子課本、電子教科書、數(shù)字教材、數(shù)字化教科書等。關(guān)于電子教材的概念，目前并沒有統(tǒng)一的界定，但“電子教材不是紙質(zhì)教材的另一種版本”這一觀點(diǎn)是所有研究者所認(rèn)同的，只是關(guān)注的角度不盡相同。有研究者從網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)環(huán)境的角度認(rèn)為電子教材是以網(wǎng)頁(yè)形式存在的，具有突破時(shí)空限制、數(shù)據(jù)更新及時(shí)、反復(fù)實(shí)用性和動(dòng)態(tài)可生成性等特點(diǎn)[3]；祝智庭、吳永和等從系統(tǒng)角度強(qiáng)調(diào)電子課本應(yīng)從教育功能出發(fā)，突出其富媒性、交互性、關(guān)聯(lián)性以及開放性，認(rèn)為電子課本是一個(gè)集中了在學(xué)校中的教學(xué)和學(xué)習(xí)領(lǐng)域里的數(shù)字模擬的媒介(有在線和離線媒體的優(yōu)勢(shì))，將教學(xué)需要的教材、教輔、工具書等按照科學(xué)的結(jié)構(gòu)整合而成的綜合教學(xué)資源包[4][5]。陳桄等從設(shè)計(jì)與開發(fā)視角認(rèn)為電子教材是一類遵循學(xué)生閱讀規(guī)律、利于組織學(xué)習(xí)活動(dòng)、符合課程目標(biāo)要求、按圖書風(fēng)格編排的電子書或電子讀物[6]。還有研究者從電子教材走進(jìn)課堂的關(guān)鍵技術(shù)角度出發(fā)，認(rèn)為電子教材以互聯(lián)網(wǎng)為流通渠道，以數(shù)字內(nèi)容為流通介質(zhì)，是一種具有獨(dú)立性、原創(chuàng)性、完整性的新型書籍形態(tài)[7]。

筆者認(rèn)為電子教材的界定應(yīng)該把握兩點(diǎn)：一是明確教材的最本質(zhì)特征，二是突出技術(shù)支持下的新型教學(xué)的特點(diǎn)或需求。因此，在借鑒祝智庭教授對(duì)電子教材認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，從教育功能出發(fā)，將電子教材界定為是根據(jù)各科教學(xué)大綱(或課程標(biāo)準(zhǔn))，依據(jù)一定的教育教學(xué)原理設(shè)計(jì)開發(fā)能支持線上線下學(xué)習(xí)活動(dòng)，具有富媒性、交互性、關(guān)聯(lián)性、開放性等特點(diǎn)的新型電子書。它是以現(xiàn)行的紙質(zhì)教材為依托，依據(jù)一定的教育教學(xué)原理對(duì)教學(xué)內(nèi)容(多媒體元素)進(jìn)行“以學(xué)習(xí)者為中心”的設(shè)計(jì)，用信息技術(shù)工具進(jìn)行開發(fā)，旨在為學(xué)習(xí)者提供一種能最大程度促進(jìn)學(xué)習(xí)的教學(xué)產(chǎn)品，其開發(fā)必須同時(shí)考慮教材內(nèi)容、閱讀終端和閱讀軟件三個(gè)核心要素。

二、電子教材的設(shè)計(jì)與開發(fā)研究現(xiàn)狀

縱觀電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)的相關(guān)研究，研究者大都借鑒各種教育理論作為支撐提出不同的設(shè)計(jì)理念和方法。羅蓉等對(duì)電子教材進(jìn)行概念定位和確定設(shè)計(jì)原則后提出了電子教材開發(fā)流程[8]，但沒有明確的教學(xué)理論作為支撐。宿佩以多元智能理論為支持，利用Lebook超級(jí)精靈軟件設(shè)計(jì)并開發(fā)了小學(xué)語(yǔ)文古詩(shī)詞電子教材，旨在為學(xué)生營(yíng)造多元學(xué)習(xí)環(huán)境，為此設(shè)計(jì)了多元內(nèi)容板塊，期待學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和使用不同版塊發(fā)現(xiàn)自己的智能強(qiáng)弱項(xiàng)，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)板塊的學(xué)習(xí)來(lái)達(dá)到智能組合[9]。但是對(duì)于學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)只有“輸入”沒有“輸出”，那么學(xué)習(xí)真的能發(fā)生嗎？莊科君等根據(jù)波紋環(huán)狀教學(xué)設(shè)計(jì)模式及首要教學(xué)原理，認(rèn)為電子教材在呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容時(shí)應(yīng)配以恰當(dāng)?shù)娜蝿?wù)或問(wèn)題將更能促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知，并提出電子教材的制作過(guò)程包括分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、修改完善四大部分[10]。該模式充分考慮并整合了相應(yīng)的教學(xué)策略，但對(duì)電子教材內(nèi)容設(shè)計(jì)的描述比較籠統(tǒng)。黃榮懷等基于知識(shí)貫通式理念提出電子教材的開發(fā)過(guò)程包括需求分析、學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)、媒體開發(fā)和作品發(fā)布四個(gè)階段，并以《Photoshop圖像處理》為例對(duì)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中的知識(shí)圖繪制和學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)做了詳細(xì)地闡述[11]，但這兩個(gè)過(guò)程的中間階段(知識(shí)內(nèi)容和具體任務(wù)或主題聚合階段)缺乏具體的教學(xué)策略或原則。值得注意的是，在知識(shí)內(nèi)容組織階段，該模式與莊科君提出的模式有比較相近的一點(diǎn)，即提出知識(shí)內(nèi)容應(yīng)該以任務(wù)、問(wèn)題或項(xiàng)目的活動(dòng)形式展開，強(qiáng)調(diào)“知識(shí)到能力”的過(guò)渡。

在電子教材的內(nèi)容呈現(xiàn)方面，有研究者借鑒網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)與開發(fā)的相關(guān)研究，提出在呈現(xiàn)多媒體元素時(shí)，語(yǔ)詞和畫面要結(jié)合起來(lái)，避免認(rèn)知超載，促進(jìn)學(xué)生參與主動(dòng)的認(rèn)知加工[12]。主動(dòng)加工重在建構(gòu)學(xué)習(xí)材料的圖像和語(yǔ)詞的心理表征，建立心理聯(lián)系[13]。也有研究者認(rèn)為現(xiàn)階段富媒體教學(xué)信息不能帶來(lái)好的學(xué)習(xí)效果的原因是缺乏對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方式、認(rèn)知方式等心理特性的考察，使得學(xué)習(xí)具有較高的認(rèn)知負(fù)荷，導(dǎo)致了較低的學(xué)習(xí)效率[14]。Mayer通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明按照人的心理工作方式設(shè)計(jì)的多媒體信息比沒有按照人的心理加工方式設(shè)計(jì)的多媒體信息更可能產(chǎn)生有意義學(xué)習(xí)[15]。因此電子教材在呈現(xiàn)媒體元素時(shí)還需充分考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和信息加工過(guò)程。

綜上所述，當(dāng)前電子教材的設(shè)計(jì)與開發(fā)還存在以下兩個(gè)不確定性：(1)決定電子教材內(nèi)容組織方式和信息呈現(xiàn)方式的理論基礎(chǔ)究竟是什么？電子教材應(yīng)重在支持以記憶、理解為主的教學(xué)還是知識(shí)與實(shí)踐任務(wù)相聯(lián)系的教學(xué)？如何促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，形成良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)，完成從“知識(shí)到能力”的過(guò)渡？(2)電子教材已基本實(shí)現(xiàn)了多媒體化，學(xué)生可以有良好的視覺體驗(yàn)，但忽視了對(duì)學(xué)生認(rèn)知加工過(guò)程的思考，即多媒體元素的呈現(xiàn)方式還需進(jìn)一步考慮。

筆者在長(zhǎng)期開展電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)的過(guò)程中也一直在思考這些問(wèn)題，并在實(shí)踐中嘗試整合首要教學(xué)原理和多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論作為電子教材內(nèi)容組織與呈現(xiàn)的理論基礎(chǔ)，在綜合考慮知識(shí)本身邏輯的同時(shí)，更加關(guān)注知識(shí)的實(shí)踐邏輯，幫助學(xué)生建立知識(shí)與具體應(yīng)用情境的聯(lián)系，盡可能避免“惰性知識(shí)”的形成。

三、首要教學(xué)原理和多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論支持的電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)模式

(一)首要教學(xué)原理為內(nèi)容的選擇和組織提供支持

首要教學(xué)原理(First Principles of Instruction)是Merrill在對(duì)ID2進(jìn)行多年研究的基礎(chǔ)上于2002年提出的，試圖最大程度地確定有利于學(xué)習(xí)的任何教學(xué)產(chǎn)品的若干基本特征，國(guó)內(nèi)外常將其應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)課程的評(píng)價(jià)中。Merrill歸納了五項(xiàng)首要原理，如圖1所示。

圖1 首要教學(xué)原理

(1)面向完整任務(wù)。

(2)激活舊知。鼓勵(lì)學(xué)生回憶或由教師依據(jù)學(xué)生的舊知識(shí)提供一個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，為建構(gòu)新知識(shí)做好準(zhǔn)備。

(3)示證新知。提供新知識(shí)，幫助學(xué)生將新知識(shí)與激活階段的舊知識(shí)建立聯(lián)系，構(gòu)建適當(dāng)?shù)男睦韴D示。

(4)嘗試應(yīng)用。幫助學(xué)生運(yùn)用新舊知識(shí)相聯(lián)系的知識(shí)結(jié)構(gòu)參與應(yīng)用(練習(xí))活動(dòng)，完成具體的任務(wù)。

(5)融會(huì)貫通。新知識(shí)與學(xué)生的生活世界融為一體，強(qiáng)調(diào)將知識(shí)應(yīng)用到不同情境及總結(jié)提煉的能力。其中“聚焦解決問(wèn)題”是中心和起點(diǎn)，即學(xué)生必須介入解決實(shí)際問(wèn)題，其他四項(xiàng)圍繞此中心構(gòu)成有效教學(xué)的四階段表層循環(huán)圈，更深層次的循環(huán)圈由“結(jié)構(gòu)—指導(dǎo)—輔導(dǎo)—反思”所構(gòu)成[16]。

Merrill還根據(jù)首要教學(xué)原理提出了“波紋環(huán)狀教學(xué)開發(fā)模式”，該模式以“聚焦解決問(wèn)題”為起始環(huán)節(jié)，漸次經(jīng)過(guò)任務(wù)序列、知識(shí)技能分析、教學(xué)策略適配、互動(dòng)界面設(shè)計(jì)和定型產(chǎn)品制作等后續(xù)環(huán)節(jié)，這好比是“投石擊水，波紋迭起”，逐漸擴(kuò)展，直至最后完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)工作。在此模式中知識(shí)技能的類型有：(1)信息，回答“是什么”；(2)成分，回答“有哪些”；(3)概念，回答“哪一類”；(4)程序，回答“怎樣做”；(5)過(guò)程，回答“為什么”。每種知識(shí)成分都有相匹配的教學(xué)策略，都要包括與知識(shí)技能類型相一致的呈現(xiàn)、練習(xí)和學(xué)習(xí)指導(dǎo)[17]。

參考Merrill提出的五項(xiàng)首要原理及波紋環(huán)狀教學(xué)開發(fā)模式，可以看出電子教材的設(shè)計(jì)與開發(fā)需要：(1)以層層推進(jìn)的促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的任務(wù)(或問(wèn)題)為線索組織課程內(nèi)容，同時(shí)提供整個(gè)任務(wù)或者部分任務(wù)的一個(gè)以上的樣例(既示范可觀察到的行動(dòng)、對(duì)事實(shí)確切的語(yǔ)言表達(dá)等行為表層結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)的能力，也示范例如思維方式和態(tài)度等在經(jīng)驗(yàn)上不能直接觀察到的深層結(jié)構(gòu)所蘊(yùn)含的能力)，來(lái)表明知識(shí)是如何運(yùn)用到具體情境中解決問(wèn)題的；(2)形成序列任務(wù)后須對(duì)完成任務(wù)所需的知識(shí)技能進(jìn)行分析，若能達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，則在學(xué)習(xí)活動(dòng)中融入知識(shí)類型相匹配的學(xué)習(xí)策略，反之修改任務(wù)序列直至達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)；(3)引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)相關(guān)的原有經(jīng)驗(yàn)，回憶、聯(lián)系、描述或應(yīng)用原有相關(guān)知識(shí)并將其作為新知識(shí)的基礎(chǔ)。如果學(xué)生缺少相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，可以利用不同類型的相關(guān)資源(例如圖片、視頻等)向?qū)W生提供作為新知識(shí)基礎(chǔ)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)；(4)創(chuàng)設(shè)豐富的情境，設(shè)計(jì)與前面提供的樣例類似的任務(wù)以及不同的變式問(wèn)題等，讓學(xué)生運(yùn)用學(xué)習(xí)的知識(shí)或技能來(lái)解決。變式問(wèn)題是與樣例或已解決的問(wèn)題相似的新問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)新問(wèn)題與先前學(xué)習(xí)樣例或已解決的問(wèn)題進(jìn)行類比找到解決新問(wèn)題的方法，在這個(gè)過(guò)程中形成知識(shí)遷移的能力；(5)梳理學(xué)生在完成任務(wù)(或問(wèn)題)過(guò)程中可能存在的障礙、常出現(xiàn)的錯(cuò)誤及需要的支架(問(wèn)題支架、方法支架、范例支架等)，使學(xué)生在完成任務(wù)(或問(wèn)題)的過(guò)程中能夠不斷得到反饋和支架；(6)為學(xué)生提供展示其知識(shí)技能的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)到的知識(shí)技能進(jìn)行反思、質(zhì)疑和辨析，并不斷探索如何個(gè)性化地運(yùn)用新知識(shí)與技能。

(二)多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論為內(nèi)容呈現(xiàn)方式的選擇提供支持

Mayer在雙重編碼理論、工作記憶模型、生成學(xué)習(xí)理論和認(rèn)知負(fù)荷理論等相關(guān)理論基礎(chǔ)上提出了多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論(Cognitive Theory of Multimedia Learning)[18]。多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論在雙通道假設(shè)、容量有限假設(shè)和主動(dòng)加工假設(shè)的基礎(chǔ)上，清晰地表明了認(rèn)知加工的過(guò)程，即首先從呈現(xiàn)的文本或聲音中選擇相關(guān)的語(yǔ)詞，在呈現(xiàn)的畫面中選擇相關(guān)的圖像，然后將所選擇的語(yǔ)詞組織為一個(gè)言語(yǔ)表征，將所選擇的圖像組織為一個(gè)視覺表征，最后將這兩種表征與先前知識(shí)進(jìn)行整合。需要注意的是長(zhǎng)時(shí)記憶中的先前知識(shí)需要先將其“激活”。這為電子教材在呈現(xiàn)媒體元素時(shí)要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和信息加工過(guò)程、合理應(yīng)用媒體信息的技術(shù)功能、提高學(xué)生的認(rèn)知能力的開發(fā)需求提供了很好的理論依據(jù)。

對(duì)多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論的九個(gè)處方性原則(多媒體認(rèn)知原則、空間接近原則、時(shí)間接近原則、一致性原則、通道原則、冗余原則、個(gè)體差異原則、個(gè)性化效應(yīng)、交互性效應(yīng))進(jìn)行深入分析，可以發(fā)現(xiàn)：(1)電子教材教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)不能過(guò)分地注重知識(shí)的呈現(xiàn)，忽視學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷和主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，要在符合學(xué)生認(rèn)知加工的基礎(chǔ)上，兼顧美學(xué)效果。在具體的腳本設(shè)計(jì)和開發(fā)階段，設(shè)計(jì)與開發(fā)人員要在多媒體認(rèn)知理論等相關(guān)理論的指導(dǎo)下，根據(jù)教材內(nèi)容、閱讀終端和開發(fā)工具軟件合理地呈現(xiàn)媒體元素，努力減少學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。(2)多媒體認(rèn)知原則表明語(yǔ)詞和畫面組合呈現(xiàn)比只有語(yǔ)詞呈現(xiàn)效果好。前者有效利用了視、聽兩個(gè)通道，通道中的信息相互作用加強(qiáng)了學(xué)生的感官刺激，強(qiáng)化了學(xué)習(xí)效果。電子教材開發(fā)中，遇到學(xué)生難以理解的知識(shí)信息時(shí)，采取圖文并茂的形式比只有大段的文字說(shuō)明或只有抽象的圖片展示效果要好。當(dāng)然要注意合理分配每個(gè)通道中的信息量，保證有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生。(3)多媒體起作用是有條件的。空間接近原則、時(shí)間接近原則、一致性原則、通道原則等說(shuō)明剔除無(wú)關(guān)信息后，在空間上語(yǔ)詞和畫面鄰近呈現(xiàn)、時(shí)間上同時(shí)呈現(xiàn)效果最好。因此在電子教材開發(fā)中，要“以學(xué)習(xí)者為中心”而不是“以設(shè)計(jì)者為中心”，不應(yīng)為求畫面的視覺效果或動(dòng)態(tài)效果而加入無(wú)關(guān)信息，并且文本與之相關(guān)的圖片不能跨頁(yè)分別呈現(xiàn)，聲音和畫面需同步呈現(xiàn)；言語(yǔ)材料最好以對(duì)話風(fēng)格呈現(xiàn)，且學(xué)生能控制多媒體元素的呈現(xiàn)速度。

(三)首要教學(xué)原理和多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論支持的電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)模式

前面提到，在數(shù)字化學(xué)習(xí)中，以層層推進(jìn)地促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的任務(wù)(或問(wèn)題)為線索組織課程內(nèi)容，以遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和信息加工過(guò)程為基本原則呈現(xiàn)媒體元素，可以促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生。因此，在文獻(xiàn)分析和電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者嘗試提出基于首要教學(xué)原理和多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論支持的電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)模式(如圖2所示)，以下簡(jiǎn)稱EDMBFC(e-Textbook development model based on First Principles of Instruction and Cognitive Theory of Multimedia Learning)模式，具體分為分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)。

圖2 電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)的EDMBFC模式

1.分析環(huán)節(jié)要點(diǎn)——整合21世紀(jì)技能的學(xué)習(xí)目標(biāo)分析

任何一種教學(xué)產(chǎn)品的開發(fā)都要從需求出發(fā)，電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)的需求就是滿足學(xué)科教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，培養(yǎng)具備21世紀(jì)技能的人才。因此，在EDMBFC模式中，第一個(gè)環(huán)節(jié)是在教學(xué)內(nèi)容分析(利用概念圖等工具繪制課程知識(shí)點(diǎn)及其之間的關(guān)系，形成知識(shí)結(jié)構(gòu)圖)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建課程標(biāo)準(zhǔn)要求下的整合學(xué)生21世紀(jì)技能要求的能力結(jié)構(gòu)，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)習(xí)目標(biāo)的分析還要依據(jù)學(xué)生分析結(jié)果，即考慮群體學(xué)生之間穩(wěn)定的、相似的特征(包括知識(shí)基礎(chǔ)、認(rèn)知能力、興趣和動(dòng)機(jī)等)。這將為后期的任務(wù)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)和用戶界面設(shè)計(jì)等提供基礎(chǔ)。

2.設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要點(diǎn)——以完整任務(wù)為核心的知識(shí)重構(gòu)及學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)

(1)內(nèi)容分析基礎(chǔ)上以完整任務(wù)為核心的知識(shí)重構(gòu)

在課程單元開始前設(shè)計(jì)一個(gè)帶有實(shí)踐情境的完整任務(wù)(要與學(xué)生的生活實(shí)際相聯(lián)系，最大限度地反映知識(shí)、技能在實(shí)際中運(yùn)用的方式，并提供相應(yīng)的樣例)。這個(gè)任務(wù)是學(xué)生應(yīng)該完成的具體事物或者應(yīng)該解決的問(wèn)題，其中蘊(yùn)含相應(yīng)的情境和目標(biāo)，承載著需要學(xué)生掌握的知識(shí)和技能以及它們的組織結(jié)構(gòu)。這時(shí)的知識(shí)已不是按照原有的學(xué)科知識(shí)體系進(jìn)行組織的，而是在前一環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容分析基礎(chǔ)上圍繞任務(wù)將需要的知識(shí)、能力要求和已有的學(xué)科系統(tǒng)作為操作對(duì)象進(jìn)行知識(shí)重構(gòu)。

完成任務(wù)的過(guò)程是學(xué)生依據(jù)所給任務(wù)信息通過(guò)某些操作和思維達(dá)到某種結(jié)果，形成問(wèn)題解決能力的過(guò)程。因此在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)需要考慮對(duì)前期分析中獲得的知識(shí)點(diǎn)以及21世紀(jì)人才技能要求的覆蓋和補(bǔ)充。

這里還需要特別強(qiáng)調(diào)，提供給學(xué)生的樣例主要用來(lái)示范、講解，引導(dǎo)學(xué)生感知、體驗(yàn)、練習(xí)、建構(gòu)心智技能，為學(xué)生提供專家的問(wèn)題解決方法供其研究模仿，在技能習(xí)得的早期階段扮演著重要的角色。它能有效減少認(rèn)知資源的浪費(fèi)，把有限的認(rèn)知資源集中在策略的應(yīng)用上，從而有效促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知技能的獲得。學(xué)生通過(guò)對(duì)樣例的學(xué)習(xí)與討論，更容易認(rèn)識(shí)完整的任務(wù)完成(問(wèn)題解決)過(guò)程。

(2)任務(wù)(問(wèn)題)序列及學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)

電子教材內(nèi)容的組織(任務(wù)或問(wèn)題序列的確定)和學(xué)習(xí)路徑的選擇不再關(guān)注建立在靜態(tài)學(xué)科體系之上的知識(shí)的復(fù)制與再現(xiàn)，而更多著眼于蘊(yùn)涵在動(dòng)態(tài)任務(wù)完成過(guò)程中的學(xué)科知識(shí)和隱性實(shí)踐知識(shí)的生成和建構(gòu)。因此在開發(fā)過(guò)程中應(yīng)先將完整任務(wù)分解成一系列子任務(wù)(或問(wèn)題)，形成難度或復(fù)雜度遞增的任務(wù)序列(或問(wèn)題序列)。接著分析完成任務(wù)所需的知識(shí)技能，當(dāng)序列任務(wù)能達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)后，須要在學(xué)習(xí)活動(dòng)中融入知識(shí)成分相匹配的學(xué)習(xí)策略。序列中的每個(gè)任務(wù)(或問(wèn)題)靈活地出現(xiàn)在“激活—展示—應(yīng)用—整合”的學(xué)習(xí)路徑中。當(dāng)然有些任務(wù)不一定經(jīng)歷路徑中的每一個(gè)環(huán)節(jié)(如有時(shí)雖然沒有展示論證，但在嘗試應(yīng)用環(huán)節(jié)配有矯正型反饋，也同樣達(dá)到了展示論證的效果)，但必須要有情境的描述并能幫助學(xué)生掌握完整的任務(wù)完成(問(wèn)題解決)過(guò)程，將知識(shí)和技能“錨定”在現(xiàn)實(shí)情境中，使學(xué)生在完成任務(wù)(問(wèn)題解決)的過(guò)程中，建立動(dòng)態(tài)的活動(dòng)圖式，而不只是形成靜態(tài)的表征性知識(shí)結(jié)構(gòu)。

在此基礎(chǔ)上結(jié)合被選的開發(fā)工具平臺(tái)及閱讀終端和閱讀軟件進(jìn)行單元腳本設(shè)計(jì)。腳本設(shè)計(jì)中尤其需要關(guān)注對(duì)各種支持學(xué)生學(xué)習(xí)的思維工具、信息資源、虛擬實(shí)驗(yàn)室、實(shí)時(shí)反饋、學(xué)習(xí)分析等能體現(xiàn)電子教材優(yōu)勢(shì)的環(huán)境設(shè)計(jì)。這些環(huán)境一是為學(xué)生提供大量的學(xué)習(xí)資源，二是為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的任務(wù)(問(wèn)題解決)情境。

3.開發(fā)環(huán)節(jié)要點(diǎn)——畫面語(yǔ)言的表達(dá)

開發(fā)環(huán)節(jié)是生成電子教材產(chǎn)品的過(guò)程，也是畫面語(yǔ)言的表達(dá)過(guò)程，它蘊(yùn)涵了認(rèn)知加工與媒體元素呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)。通過(guò)媒體要素創(chuàng)建、媒體要素組合、單個(gè)畫面形成和畫面組接等環(huán)節(jié)，結(jié)合多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論的認(rèn)知原則、空間接近原則、通道原則等為前期形成的任務(wù)(或問(wèn)題)和學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)最匹配的媒體或媒體組合、最佳的呈現(xiàn)位置、最恰當(dāng)?shù)某尸F(xiàn)時(shí)間、最合理的結(jié)構(gòu)編排等，提供與認(rèn)知加工活動(dòng)中相匹配的信息流[19]。

媒體要素創(chuàng)建就是在學(xué)習(xí)者分析和內(nèi)容分析的基礎(chǔ)上將文字、圖片形式的紙質(zhì)教材富媒體化，增加交互性，提升用戶的參與度。電子教材中的媒體要素分為三大類，視覺要素、聽覺要素和交互要素。視覺要素的媒體形式包括圖形、文本、動(dòng)畫和視頻；聽覺要素的媒體形式包括解說(shuō)、背景音樂(lè)、特效音樂(lè)等；交互要素的媒體形式包括嵌入式的技術(shù)支持工具、虛擬實(shí)驗(yàn)室等。

媒體要素組合是通過(guò)協(xié)同效應(yīng)使媒體組合的刺激效果大于單個(gè)媒體相加之和，實(shí)現(xiàn)言語(yǔ)和非言語(yǔ)在人腦中的組合加工。媒體要素組合需要遵循“一致性原則”和“冗余原則”保證各要素之間表達(dá)的內(nèi)容目標(biāo)一致性和對(duì)媒體數(shù)量的限制。

單個(gè)畫面形成依據(jù)“突出主題”原則，需要對(duì)單個(gè)畫面的屏幕空間進(jìn)行劃分，包括信息區(qū)、導(dǎo)航控制區(qū)和美化區(qū)等，通?？梢圆捎镁€條或色塊，不同的字體字號(hào)來(lái)予以區(qū)分，體現(xiàn)良好的畫面秩序感。

畫面組接須結(jié)合閱讀終端和閱讀軟件的功能特點(diǎn)，利用技術(shù)手段，依據(jù)以任務(wù)為中心的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)等把多組多媒體畫面有規(guī)律地組合在一起，利用“目錄”“上一頁(yè)”“下一頁(yè)”“返回”“熱區(qū)”等多個(gè)交互控制路徑形成完整的電子教材。

該模式概括了電子教材開發(fā)的主要環(huán)節(jié)，并描述了各環(huán)節(jié)之間的邏輯關(guān)系。首先在學(xué)習(xí)內(nèi)容和目標(biāo)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)蘊(yùn)含需要學(xué)生掌握的知識(shí)和技能的完整任務(wù)，并以此對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)。其次，依據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律設(shè)計(jì)子任務(wù)序列和學(xué)習(xí)路徑，使得學(xué)習(xí)目標(biāo)在生成時(shí)就與達(dá)到它所需要的知識(shí)、能力聯(lián)系起來(lái)。最后，評(píng)估貫穿于整個(gè)電子教材開發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)，是改進(jìn)設(shè)計(jì)方案、檢驗(yàn)并保證應(yīng)用效果的重要環(huán)節(jié)。它包括對(duì)目標(biāo)分析、內(nèi)容選擇及重構(gòu)、學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)、畫面表達(dá)等各環(huán)節(jié)過(guò)程的正確與否，其中也包括用戶體驗(yàn)后的分析。其最終目的是確保電子教材富媒體、交互性強(qiáng)等特點(diǎn)的體現(xiàn)，以及對(duì)1:1學(xué)習(xí)環(huán)境下個(gè)性化學(xué)習(xí)的支持。

四、基于EDMBFC模式開發(fā)的電子教材——以小學(xué)《科學(xué)》為例

以小學(xué)四年級(jí)《科學(xué)》(上冊(cè))第一課《固體和液體》為例，描述基于EDMBFC模式設(shè)計(jì)與開發(fā)電子教材的過(guò)程及設(shè)計(jì)框架。

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)分析與學(xué)習(xí)路徑的確定

《科學(xué)》課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通過(guò)科學(xué)探究的方法在掌握科學(xué)知識(shí)的同時(shí)有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的觀察、描述、比較、排序、分類、相關(guān)、推斷、應(yīng)用等思維能力，從知識(shí)、技能和態(tài)度價(jià)值觀等方面全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)、21世紀(jì)技能要求，對(duì)《固體與液體》這一單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行了分析，并依據(jù)四年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)特征將學(xué)習(xí)路徑確定為：預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)、小小探究、學(xué)海拾貝、鞏固應(yīng)用、知識(shí)樂(lè)園和同步課堂六個(gè)欄目(如圖3所示)。

圖3 《固體與液體》電子教材示例

2.任務(wù)序列及畫面語(yǔ)言表達(dá)

依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)習(xí)者分析結(jié)果和教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)了總?cè)蝿?wù)(冰在加熱融化成水后質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化嗎？請(qǐng)?zhí)骄?kg冰加熱融化成水后，質(zhì)量還是2kg嗎？此時(shí)水的體積是多少，你是用什么測(cè)量工具知道的？通過(guò)查找資料等方式說(shuō)明生活中的其他物質(zhì)能不能像水一樣，在條件變化時(shí)可以變成固體或氣體)，并對(duì)《固體與液體》這部分的知識(shí)進(jìn)行重構(gòu)，設(shè)計(jì)了序列任務(wù)和學(xué)習(xí)活動(dòng)，并根據(jù)開發(fā)工具軟件、閱讀終端和閱讀器對(duì)媒體元素的畫面語(yǔ)言表達(dá)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，如下表所示。在此基礎(chǔ)上編寫了詳細(xì)的制作腳本，并進(jìn)行相應(yīng)地開發(fā)和測(cè)試。

五、結(jié)束語(yǔ)

與其它電子教材的開發(fā)模式相比，筆者基于首要教學(xué)原理和多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論提出的EDMBFC模式有如下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)目標(biāo)分析、知識(shí)重構(gòu)、任務(wù)序化、學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)等有密切輸入輸出關(guān)系的方法具有較強(qiáng)的操作性；(2)以具有耦合關(guān)系的方法為核心的EDMBFC模式提升了電子教材開發(fā)實(shí)踐的理性水平；(3)通過(guò)多種方法的耦合，特別是完整任務(wù)設(shè)計(jì)和知識(shí)重構(gòu)的基礎(chǔ)性作用，為任務(wù)序化、學(xué)習(xí)路徑的確定、畫面語(yǔ)言的表達(dá)等建立邏輯聯(lián)系提供了新的方式。

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郭炯：教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)與教育(guoj72@163.com)。

王晶晶：碩士研究生，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)與教育(844155517@qq.com)。

2014年11月5日

責(zé)任編輯：宋靈青

Research on the Design and Development of Electronic Teaching Materials for 1:1 Digital Learning

Guo Jiong,Wang Jingjing
(College of Education Technology,Northwest Normal University,Lanzhou Gansu 730070)

With the rapid development of display technology,touch technology,virtual technology,information technology and personal digital terminal,digital reading,digital communication and 1:1 digital learning,how to develop e-Book for the 1:1 digital learning has been paid more and more attention.Based on the primary teaching theory and cognitive theory of multimedia,EDMBFC model of designing and developing e-Book is constructed.The method and strategy of analyzing learning goals,reconstructing the knowledge,designing learning path and expressing the visual language are proposed.Science course’s e-Book for the fourth grade is an example to explain EDMBFC model.In the model,there are close relation among the target analysis,knowledge recon fi guration,task ordering and learning path design.The construction method coupled with the EDMBFC as the core development mode has stronger operation.In this way,rational level of developing e-Book will be improved.

1:1 Digital Learning; e-Book Design; EDMBFC Model

G434

A

1006—9860(2015)03—0090—07

* 本文受西北師范大學(xué)青年教師科研能力提升計(jì)劃項(xiàng)目(2014)“1:1數(shù)字化學(xué)習(xí)的電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)研究”的資助。