教學設計的圖譜分析及其對微課教學的啟示

◆崔曉猛 劉丹青

教學設計的圖譜分析及其對微課教學的啟示

◆崔曉猛 劉丹青

主要借CiteSpace III工具生成的可視化知識圖譜，對教學設計領域的知識基礎、前沿進行分析，以期為微課教學設計的深入研究和實踐探索提供理論依據(jù)。

微課；教學設計；CiteSpace

10.3969 /j.issn.1671-489X.2016.02.081

1 引言

微課是指按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環(huán)節(jié)而開展教與學活動的各種教學資源的有機組合[1]。作為應對現(xiàn)代科技發(fā)展及滿足多樣化學習需求的產(chǎn)物，微課日益受到學習者的青睞，但微課的主要呈現(xiàn)載體是視頻，面對這種無監(jiān)督的情況如何編寫教學設計是微課制作者當前面臨的最棘手的問題。鑒于此，需要從根本上把握其發(fā)展脈絡，同時聚焦前沿，為探索基于微課的新型教學設計奠定理論基礎，并結合當前熱門的BOPPPS理論對微課教學實踐活動提出建議。

本文以Web of Science中的核心合集數(shù)據(jù)庫為依據(jù)，采用文獻分析、引文分析、統(tǒng)計分析等研究方法對教學設計的知識基礎、前沿演進等進行圖譜分析，以響應微課教育實踐對教學設計理論研究的新要求。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

Web of Science數(shù)據(jù)庫包括綜合引文索引和專業(yè)引文索引兩類，其所含文獻均是來自世界范圍內最具權威且核心的期刊，內容涵蓋大部分學科門類。此外，數(shù)據(jù)庫檢索時提供“基本檢索”“高級檢索”與“被引參考文獻檢索”三種檢索方式，為用戶實現(xiàn)個性化檢索提供了方便，是檢索外文電子文獻的最佳選擇。

CiteSpace軟件是一款圖譜分析工具，可顯示某一學科或知識領域在一定時期內的發(fā)展趨勢及動向，形成若干研究前沿領域的演進歷程[2]，呈現(xiàn)方式多樣且相對簡單，可供研究者從多角度進行清晰分析，具有支持Web of Science等至少9種中外文數(shù)據(jù)庫的文獻分析、對數(shù)據(jù)源有良好的適應性等優(yōu)點。本文檢索條件設定：主題為“instructional design”，來源類別選擇Web of science核心合集，時間段選擇為2007—2015年，其他檢索條件選擇默認值。通過基本檢索，共獲3387條有效數(shù)據(jù)（為保證數(shù)據(jù)的完整性而未做剔除）。檢索日期為2015年8月5日。

3 知識基礎

教學設計的知識基礎由早期奠基性文獻、關鍵文獻組成。因此，本文從這兩方面尋找教學設計領域具有權威性和代表性的文獻，分析出最核心的理論作為微課教學設計的主要參考依據(jù)。

奠基性節(jié)點將節(jié)點類型設置為Cite Reference，時間跨度選擇2007—2015，將時間切片的值設置為1，即將2007—2015劃分成15個時間片進行處理，TopN=30僅選取每個時間片內發(fā)文頻次排在前30的節(jié)點，閥值選擇為（2,2,20），（3,3,20），（3,2,20），網(wǎng)絡修剪方法設置為Pruning算法以簡化網(wǎng)絡，其他選擇策略不變。圖1是選擇timeline（時間序列圖）獲得的教學設計研究的被共引文獻圖譜，此圖譜可以幫助追溯教學設計的根源找出奠基性文獻，從而全面了解教學設計的早期發(fā)展。

圖1 被引文獻時間序列圖譜

結合圖1可以發(fā)現(xiàn)，教學設計的第一篇奠基性文獻是The magical number seven,plus or minus two: some limits on our capacity for processing information。作者Miller George A是美國著名的心理學家，認知心理學的重要奠基人之一，被評為20世紀100位最著名的心理學家之一，且位居第20名。該篇文獻從信息測量，對單維、多維刺激的絕對判斷、直接判斷等方面，分別研究并總結出所接受的記憶信息量受限的原因及解決策略，這些發(fā)現(xiàn)對于注重短時記憶的微課教學具有里程碑意義。

另一篇奠基性文獻是Taxonomy of educational objectives，該專著將認知領域的教育目標分為識記、領會、應用、分析、綜合、評價六類，每個大類又被細分為若干亞類，每一個類別都作了術語上的嚴格限定。該專著的主要貢獻是使教育工作者有史以來第一次可以系統(tǒng)地評價學生的學習，并且使教育者的關注點從教師轉變?yōu)閷W生從這些行為中所學到的知識。該理論為微課如何確定適中的教學目標提供了理論參考。

關鍵性節(jié)點由圖2可得中心性較高的關鍵文獻有多篇文獻，限于篇幅，本文僅對前四篇具有代表性的文獻做簡單介紹。在分析過程中，The magical number seven,plus or minus two: some limits on our capacity for processing information同時作為第一篇奠基性文獻和關鍵文獻出現(xiàn)，足以說明其在教學設計領域的地位和影響。

圖2 關鍵被引文獻時區(qū)序列圖譜

第二篇關鍵文獻是Training for ref ective expertise: A fourcomponent instructional design model for complex cognitive skill。該論文介紹了運用四成分教學設計模型來解決復雜的認知技能。四成分即學習任務、支持性信息、程序性信息和子任務練習，不同的成分對應不同的學習原理，同一個成分也包含了多種教學原理[3]。該模式提出要根據(jù)具體的學習環(huán)境選擇相應的多媒體原理。其主要貢獻是提供了一個處理整合目標的完整任務方法論，同時四成分本身也提供了一個教學方法的組織框架[8]。

第三篇關鍵文獻是Cognitive Load Theory and Complex Learning: Recent Developments and Future Directions。該論文主要通過描述認知過程和生物進化過程之間的關系來強調以認知負荷理論為基礎的認知基礎的重要性，同時也探討了認知負荷理論的發(fā)展與當今教學設計觀點之間的關系。解決復雜多變的現(xiàn)實問題需要較強的內部動機和較高的專業(yè)知識水平，同時需要教學者了解學習者的認知負荷水平等。這些作為認知基礎的部分要素都是進行教學設計所必須考慮的問題。認知基礎的深入研究為微課教學設計的編寫提供了理論框架和參考價值。

第四篇關鍵文獻是Self-explanations: How students study and use examples in learning to solve problems。該論文主要介紹學生如何在學習過程中通過實例對遷移產(chǎn)生影響，從而激發(fā)自我解釋動力解決面臨的問題。自我解釋原理是四成分教學模式內支持性信息這一成分中的教學方法[4]。微課作為虛擬的教學形式，其課程內容的呈現(xiàn)形式對于達到理想的教學效果至關重要，而四成分教學模式中的相關理論可以為學習的遷移提供方法指導。

4 前沿演進

前沿節(jié)點即走在時代最前面的、代表著該領域發(fā)展方向的節(jié)點。研究教學設計的前沿、了解現(xiàn)階段的思想現(xiàn)狀以找準未來深入研究的方向。

由圖3可得，第一篇前沿性文獻是Cognitive Load Theory，該專著從知識的分類、信息的獲取和存儲、內部和外在認知負荷、關聯(lián)負荷、如何測量認知負荷等方面闡述認知負荷理論的發(fā)展[5]。該理論是由澳大利亞新南威爾士大學的認知心理學家Sweller John于1988年首先提出來的，它將人的記憶分為感覺記憶、短時記憶、長時記憶，教學設計要依據(jù)各記憶的特點進行階段設計，從而優(yōu)化學生的智力表現(xiàn)和教學效果。該理論為微課教學設計提供了一種嶄新的理論指導。

圖3 前沿知識圖譜

第二篇前沿性文獻是Technology-Enhanced Simulation for Health Professions Education: A Systematic Review and Meta-analysis。該論文通過醫(yī)療衛(wèi)生專業(yè)中應用技術仿真和無人工干預進行對比，從而得出技術仿真模擬的應用更能促進學生對知識的理解。微課教學視頻中虛擬教師的出現(xiàn)對吸引學生注意力有很大的作用，而未來虛擬教師的外觀設計更多地需要依靠技術仿真來實現(xiàn)。

第三篇前沿性文獻是Hypermedia as an Educational Technology: A Review of the Quantitative Research Literature on Learner Comprehension,Control,and Style。該論文主要闡述超媒體技術的應用對于學生的理解能力、調控自律能力、學習風格產(chǎn)生的影響。且超媒體不應該僅僅局限在操作性強的學科中，對于像文科等其他學科也可以使用。微課作為一種視頻呈現(xiàn)形式，是超媒體應用于教學的一種具體表現(xiàn)。新的教學環(huán)境需要新的教學形式，這是微課出現(xiàn)的必然性。

5 結語

通過對教學設計的深入分析和研究，可以發(fā)現(xiàn)信息加工理論、認知負荷等理論對于教學設計的產(chǎn)生、發(fā)展都產(chǎn)生了巨大的推動作用，如何使用先進教學手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學工具這一關注點與現(xiàn)代信息技術輔助教學的大趨勢相吻合，也順應了技術與學習理論、教學理論相整合，技術與課程相整合的大趨勢。

作為一種新興教學形式，微課在發(fā)展過程中既要以優(yōu)秀理論為支撐，也要結合當前最新的教學前沿理論，而BOPPPS作為目前典型的教學設計模型，受到教育者的普遍接受和推崇。但微課的特點不僅決定了BOPPPS理論中的部分環(huán)節(jié)是無法實現(xiàn)的，也決定了在其制作、實施環(huán)節(jié)中也存在獨特的注意事項。本文在借鑒該理論、結合微課獨有的教學特色的基礎上提出幾點個人建議。

1）導入環(huán)節(jié)作為一節(jié)課的開始，對于引導學生明確學習目標、做好心理和認知準備、激發(fā)學生好奇心和求知欲、引發(fā)學習動機都有著重要的作用。然而微課的時間限制導致許多教師忽略這一關鍵環(huán)節(jié)，這是值得注意的。微課的導入環(huán)節(jié)雖不能像傳統(tǒng)導入那樣細致、詳實，但可以是對本知識點的簡要說明，或是對前驅關聯(lián)知識點的提示，既方便微視頻的體系重構，也方便學生進行系統(tǒng)學習。

2）微課的教學目標是知識的重難點、易錯點、易混點。由于教學目標所涉及的知識點并非都適合利用微課形式進行講解，因此，知識點要選擇得當，不宜過大或過小。相對于知識點的劃分、選擇而言，知識點的體系重構同樣重要。建議以知識點為單位進行組織形成專題，也可以概念為單位形成知識主線。不管是分解或是重構，都應充分考慮學習者的認知水平，方便其建構自己的認知結構，實現(xiàn)知識的內化達到知識平衡狀態(tài)，同時還要考慮學生對知識的運用、分析及評價能力，鼓勵學生向著教育目標分類中的最高水平邁進。

3）與傳統(tǒng)課程相比，微課最大的不足在于缺少師生、生生間的互動。在此教學形式中，學生失去了教師的監(jiān)督，處于自我約束、自我調控的狀態(tài)，此時師生間的互動主要依托于學生的思考、感悟。當然，論壇或SNS也是實現(xiàn)師生、生生互動的最佳場所。對于論壇中學生的問答、疑惑和建議，教師要及時給予關注和反饋以增加學生的學習思考、交流頻次。另外，也可以借鑒Keller的ARCS動機模型中的理論，在制作視頻過程中認真分析學習者的情感心理需求，從而實現(xiàn)良好的“心動”，進而激發(fā)學習者學習興趣、提高學習質量。

4）試題練習是知識點在實踐應用中得到強化的重要途徑。從知識掌握角度來說，試題練習是重新梳理知識點、夯實基礎的重要環(huán)節(jié)；從微課的結構完整性角度來說，微習題也是輔助資源的重要部分。學生在試題測試的過程中選擇合適的學習策略對知識進行重新加工、組合，運用理論知識解決現(xiàn)實問題，同時也體現(xiàn)了小步子教學原則及四成分理論中的子任務練習，即通過將學習目標劃分為多個小步子，逐步完成小目標，在提高學生的自我效能感的同時完成總體學習目標。

5）梳理和總結是對知識點的二次學習和鞏固，對于優(yōu)化教學效果有著舉足輕重的作用。此階段可依據(jù)信息加工理論，借鑒基于“首因近因”效應的WPW教學過程，抓住學生的短時記憶特點，在視頻的開始和結束對知識點以框架圖或流程圖的表征方式進行梳理和總結強化，使學生從整體上把握知識框架。

6）微課以視頻為主要的呈現(xiàn)形式，在制作視頻過程中需充分考慮視頻的呈現(xiàn)效果，包括PPT和教師的頭像背景、錄制工具的選擇等，避免其過于花哨、質量不好，以致其增加學生外部認知負荷，降低學生興趣等。

7）微課知識點并非是教材中知識點的簡單分解，而是遵循一定的規(guī)律，同時對于眾多的微知識點也應該進行體系重構形成知識體系，方便學生系統(tǒng)學習實現(xiàn)微課教學的最終目標。

[1]胡鐵生.“微課”:區(qū)域教育信息資源發(fā) 展的新趨勢[J].環(huán)境建設與資發(fā),2011(10):61-65.

[2]田軍.信息可視化分析工具的比較分析:以CiteSpace、HistCite、RefViz為例[J].圖書館學研究,2014(14):90-95.

[3]Van Merrienboer J J G,Kester L.四成分教學設計模型:面向復雜學習環(huán)境的多媒體原理[J].盛群力,徐瑞,譯.遠程教育雜志,2008(2):24-32.

[4]何克抗.對美國教育傳播與技術研究手冊（第三版）的學習與思考之四:關于首要教學原則與四成分教學設計模型[J].電化教育研究,2013(10):29-32.

[5]賴日生,曾曉青,陳美榮.從認知負荷理論看教學設計[J].江西教育學院學報:社會科學,2005,26(1):52-55.

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1671-489X(2016)02-0081-03

作者：崔曉猛，陜西師范大學計算機科學學院，研究方向為現(xiàn)代教育技術（710119）；劉丹青，青海師范大學計算機科學學院講師，研究方向為社會學習與網(wǎng)絡教育（810000）。