多媒体学习理论视角下的微课设计
作者:李宇韬

  摘 要:从信息技术与学科教学深度融合的要求来看,不仅要用微课呈现信息,还要用一种能促进学生深层学习的方 式来呈现信息。笔者以多媒体学习理论为依据剖析了小学数学微课信息设计策略:基于知识组织方式分析微课信息系 统;基于多媒体认知模型分析信息呈现方式;基于语词和画面学习原理分析信息呈现策略。

  关键词:小学数学;微课学习;深层学习;多媒体学习

  根据迈耶的多媒体学习理论,多媒体教学催生了一种具有巨大潜力的学习技术——一种能促进人类学习活动的系统[1]。然而,在20世纪,人们利 用强大的教育技术并未如倡导者所愿达到革新教育的美好前景,因为“一般来说以技术为中心的设计不能在教育中产生持续的促进作用”。当“微课” 进入人们的视野,波澜再起。一时间,以技术为中心和以学习为中心的相关资源充斥在互联网上。一些重媒体形式、轻学习原理的微课,诸如“课堂教 学录像片段式微课”“讲座式微课”等的出现,遮蔽了微课应有价值,因此饱受诟病。微课不是简单的“多媒体信息”,而是“多媒体教学信息”—— 用语词和画面呈现学习材料以促进学习[2]。要制作这样的微课需要掌握哪些设计策略?

  迈耶以“多媒体学习是知识建构”为前提,基于认知心理学的“双通道”“有限容量”“主动加工”假设,建立了多媒体学习的认知理论,确定了 多媒体设计原则。迈耶的研究工作限制在简短的因果性的解释、大学生的学习和一些基本的原则上。研究实验中所选择的教学内容,包括对一些有因果 链的科学原理的解释以及对学习者有意义学习的关注,都与我们的微课选题、目标一致。这与深度学习理论也是不谋而合的。具有较强的知识结构性和 严密的思维逻辑性,强调知识之间的联系和命题的因果链,这些正是数学学科的特性。因此,以迈耶的多媒体学习理论分析促进深层学习的小学数学微 课设计策略是可行的。

  一、基于知识组织方式分析微课信息系统

  微课教学中,信息是教师和学生交流的内容。制作微课,首先要明确呈现的信息是什么?是将教学内容传递给学生,还是帮助学生更好地理解知识、 促进自主建构?

  (一)知识组织的典型方式

  “主动学习的结果是为了建构一个一致的心理表征”,因此,我们首先要了解知识组织的一些典型方式。迈耶等人提出的五种基本知识结构包括过 程、比较、概括、列举和分类[3]。我们参考这五种知识结构的描述与表征,列举了小学数学三角形部分内容(见表1)。

表1知识结构的五种类型

  理解微课信息常常涉及建构这些知识结构中的一种或多种。这样做的目的:一是让所呈现的材料有一个一致的结构,便于形成稳定的心理模型;二 是用这些信息去引导,促进学生建立知识结构的心理模型。

  (二)“三角形内角和”微课信息的知识组织方式

  对数学知识的深刻理解,除了正确性,还应涉及它的深度与联系度[4]。我们将“三角形内角和”看成是需要学生深层学习、运用理性思维的理解性 教学内容。分析“三角形内角和”相关知识组织方式是为设计有效促进学生主动认知的教学信息做准备。

  “三角形内角和”相关数学结论属于三角形的图形特征之一,是根据三角形组成部分,在开展量角、拼角(或折角)等基本活动的基础上,逐步抽 象概括而建立的一个数学模型。人民教育出版社将“三角形内角和”安排在小学数学教材“三角形”单元的最后,这有利于学生回顾前面所学内容,让 学生不仅巩固旧知,还深化对三角形的认识。于是,我们在这节微课中安排了“三角形已学知识回顾”的环节,其中的“三角形的认识”属于“概括”类 知识,其结构可以用分支树表征(如图1)。

  为了让学生体验有条理、有根据的逻辑推理过程,笔者将“三角形内角和”推理链设计为“探索三角形的新特性→哪部分的特性→角有什么特性→3 个角的和有什么特性→操作验证→获得结论”(如图2)。学生在这个学习活动中经历猜想、验证、得出结论的一般数学思维过程,量角、拼角等基本 活动经验也被唤醒。

  通过分析上述知识组织方式,我们不难发现:如果仅把结论看成一条非概念联系的描述,发生的是以识记为主的机械学习,学生将失去一次理解性 的学习与提升数学思维的机会。

  二、基于多媒体认知模型分析信息呈现方式

  微课不仅是传递信息的工具,而且是整合了设计者教学智慧的教学信息。多媒体学习是怎样一个认知过程?符合这一认知过程的微课信息有哪些呈现方式?

  (一)多媒体学习的认知模型

  人们为了对自身经验建立起一致的心理表征会主动参与认知加工,这个加工的基本过程是选择—组织—整合。多媒体环境下,这个认知过程被细化 为“选择相关语词、选择相关的图像、组织所选择的语词、组织所选择的图像、整合以文字为基础的和以图像为基础的表征”等步骤,相关认知模型见图3[5] 。实际学习中,每一个步骤在整个多媒体呈现期间可能发生多次,而高效的多媒体学习则要求学习者协调和监测整个过程。

  根据认知模型理论可知,多媒体学习有两种基本信息方式——“语词”和“画面”。“语词”通过听觉通道,在工作记忆中形成言语模型。“画面” 通过视觉通道,形成图像模型。我们让两种心理模型和先前的知识在工作记忆中建立起联系,并将它们进行整合,这种在工作记忆中进行整合的过程即是有效学习。

  (二)“三角形内角和”微课信息的呈现方式

  我们可以将微课中的语词与画面进一步细化——发声语词、印刷语词(屏幕文本或纸质文本)、静态画面、动态画面。根据多媒体学习的认知模型, 发声语词直接由耳朵选择后进入工作记忆形成言语模型;印刷语词(屏幕文本或纸质文本)以视觉形式呈现,最初必须通过眼睛来加工,然后发出读音 再形成言语模型,这给学习者带来一定的挑战。无论是静态画面还是动态画面,它们都是通过眼睛选择形成图像模型,静态画面突出各元素之间的关联 性,动态画面则突出元素之间结构关系的发展性。

  根据上述分析,笔者将“三角形内角和”微课教学信息呈现方式设计如下。①对于数学结论与检测题以屏幕文本、静态画面与发声语词形式呈现, 保障不同学习能力的学生都能完整了解相关知识与要求。②根据前面知识组织形式的分析,三角形知 识已学的部分适合用“分支树”进行表征。笔者采用发声语词、动态画面呈现。因相关分析较多,故不适合以屏幕文本形式呈现解说。对于动态画面则 突出三角形的分类、特性与组成部分之间的关系,便于学生推理出本节课的新知。③对于动手操作验证的说明采用屏幕文本方式呈现。因文本内容较多, 不宜采用发声语词,否则易造成听觉疲惫。④操作演示则以动态画面、屏幕文本与发声语词形式呈现。通过数形结合使动态画面与屏幕文本同步呈现。发 声语词讲解操作过程,相较于屏幕文本需要的认知资源更少。⑤纸质学习单采用印刷文本与插图,用以帮助学生记录思考与自主检测。

  微课中的推理链通常由问题串组成。例如,在探究“三角形内角和”过程中我们对思考题主要采用屏幕文本与印刷文本两种方式呈现,个别问题配 有插图。借助屏幕文本组织学习流程,提问互动,给学生思考与质疑的机会。通过学习单上的以印刷文本形式呈现的问题配合视频学习,给学生记录思 考与质疑的空间。鉴于目前很多学生不熟悉基于微课的“一对一数字化”自主学习方式,在尚未建好在线学习平台的情况下,采用纸质学习单记录学生 学习与思考过程为好,这比较符合学生目前学习习惯。

  三、基于语词与画面学习原理分析信息呈现策略

  基于语词与画面的多媒体认知模型中,学习者是通过耳朵、眼睛分别接受语词与画面信息,在有限的工作记忆空间中构建言语模型和图像模型,再 与先前知识进行整合。因此,从经济的视角来看,多媒体设计的决策就是如何有效分析使用屏幕空间和工作记忆时间的决策。根据小学数学内容特点与 小学生认知特征,笔者参考迈耶多媒体设计的七个原则,以“三角形内角和”为例,提出促进深层学习的微课信息呈现策略。

  (一)合理选择语词与画面,突显数学知识本质

  “数学是研究数量关系和空间形式的科学”[6],数学内容的呈现离不开文本与画面,这种多媒体呈现方式在教材中比比皆是。微课,基于计算机网络 技术提供多媒体教学信息。小学数学微课首先应该是多媒体的,即采用发声语词(解说)、屏幕文本 或纸质文本、静态画面、动态画面等多种媒体呈现教学信息,合理利用听觉通道与视觉通道。

  信息呈现应以“符合内容特点,突显知识本质”为原则。例如,在回顾三角形概念与各组成部分时,可以采用“首尾相接的三条线段围成一个三角形” 的动态画面,配合关键概念文本“顶点、边、角”,加上解说“三角形是由3条线段围成的图形,有3个顶点、3条边、3个角”等信息呈现(扫码看视频)。 以动态画面呈现三角形空间形式,能直观表达概念内涵。画面加上解说,同时利用听觉通道与视觉通道,可以降低认知负荷,促进有效认知。以屏幕文 本简洁地列举三角形部分名称,是后续建构已学知识之间的联系的基础。

  (二)语词与画面聚焦核心内容,降低数学认知负荷

  一种长期影响我们关于多媒体信息呈现的观点是“在屏幕上增加一些有趣的图像或声音,能激发学生学习兴趣和注意力”。迈耶通过科学实验发现[7] “如无关的语词、画面和声音被排除,学生会学得更好。因为无关材料会争夺工作记忆中的认知资源,分散学生对重要材料的注意力,会干扰材料 的组织加工,误导学生围绕不恰当的主题来组织材料。”

  为降低学生认知负荷,语词与画面应聚焦核心内容,突出数学简洁且结构化的特点,以简明方式呈现信息的内在联系。例如,“三角形已学知识” 微课教学(扫码看视频),我们以简明的信息呈现已学知识之间的关系,同时渗透图形特性研究的一般思路——从图形组成特征入手。

  (三)关注语词与画面布局时空一致性,渗透数学思想方法

  如何关注语词与画面布局的时空一致性?我们强调的屏幕上的文本和画面在位置上要接近,解说与动画在时间上要接近。当语词与画面彼此接近时, 学生就不需要利用认知资源在屏幕上搜索文本和画面,更便于将它们同时保存在短时记忆中。当解说与动画同时或紧接着呈现时,学生更有可能在工作 记忆中同时保持两种材料的心理表征。两种材料同时保持在工作记忆中,更有可能建立起两种心理模型之间的联系,从而实现认知。

  数学主要是用于表达事物的数量关系和空间形式,问题情境或数量关系(文本方式为主)与空间形式(以画面呈现为主)整合之时,就是渗透“数形结合”“一一 对应”等基本数学思想的最佳时机。例如,我们以“三角形内角和操作示范”的呈现方式分析语词与画面在位置与时间上的一致性对教学的促进作用。

  在演示“量”的操作验证过程时,以静态画面呈现一个带着角名称标记的三角形,然后根据“求3个角的和”呈现算式“∠1+∠2+∠ 3”,接着依次呈现量角器量∠1、∠2、∠3的动态画面,每量出一个角的度数,就在算式中呈现该角的度数……(扫码看视频)这样的呈现策略,比一次性量3 个角,然后再一次性给出3个角相加的算式,更能强化学生对“3个角”的度量练习。保持量角与度数时间上的一致性,通过一一对应,数形结合,可促进学 生对结论的理解。

  当然,并非将解说与动画同时出现就一定好。当设计的问题或操作需要学生独立完成时,先给学生思考或操作的时间,然后再呈现对应的解说或动 画,为学生的独立思考和操作提供机会。

  (四)视频中适当设置“暂停”,利于学生独立思考

  小学生学习的专注力有限,我们可采取“小步快走”的方式呈现视频,将学习过程划分为若干片段,使学生能一直保持学习状态。在微课视频中设 计一些需要学生思考并记录的问题,通过学生自主控制的“暂停”调控学习进度。我们可以解说配合文本,明确提出思考问题与要求,例如“三角形内 角和”微课学习的“学习思考2”的设计(扫码看视频)。学生听到“暂停视频,记下你的想法”时,暂停视频观看,独立思考,并将想法记录在学习单上。

  学生利用纸质学习单记录自己的学习思考情况。从学生的回答情况来看,面对同样的问题,每个学生有自己独特的思考。要引导学生独立思考, 一方面要给他们提供机会与时间,另一方面要给他们表达与交流的机会。

  基于核心素养中理性思维的重点表现,从数学探究活动设计层面分析微课设计策略,是突显学科教学设计对微课应用效果的决定性作用[8]。基于多 媒体学习理论,从多媒体认知机制层面分析微课设计策略,旨在有效教学设计的基础上,进一步提升微课应用效果。

  如何开展有效的多媒体教学信息设计:首先,要以学习为中心做教学设计,这是让学习有效发生的前提;其次,使多媒体信息呈现尽可能与学生学 习方式一致,这是促进学习有效发生的“助推器”;最后,还要利用最新的技术。如果有完善的在线学习平台,那么,纸质的学习单将转化为在线记录与 检测,印刷语词就可以转换为发声语词,应充分利用两条认知通道。利用在线学习单还可以让学生即时获得学习反馈信息以及针对性学习帮助。未来, 我们将朝着这个方向继续努力。

  注:本文系人民教育出版社课程教材研究所“十三五”课题“基于学科核心素养的小学数学‘翻转学习’教学模式研究”(项目编号: KC2016-054)的成果。

  参考文献:

  [1]理查德·迈耶.多媒体学习[M].牛勇,邱香,译.北京:商务印书馆,2006.

  [2]马立平.小学数学的掌握和教学[M].上海:华东师范大学出版社,2011.

  [3]中华人民共和国教育部.全日制义务教育数学课程标准(2011年)[S].北京:北京师范大学出版社,2012.

  [4]李宇韬.例析小学数学微课设计策略[J].中小学数学:小学版,2017(11):3-5.

 

[video:李1]
[video:多媒体学习理论-李2]
[video:多媒体学习理论-李3]
[video:多媒体学习理论-李4]

  (作者系广东省中山市五桂山学校正高级教师、副校长)

  责任编辑:祝元志

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