基于認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的工程類網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)原則探究

肖瑩　楊建波　馬曉潔

摘要：網(wǎng)絡(luò)教育在當(dāng)今的教育領(lǐng)域中有著不可替代的地位，但其短暫的發(fā)展歷程決定了它仍然存在諸多缺陷。文章基于認(rèn)知學(xué)習(xí)理論，選擇工程類的網(wǎng)絡(luò)教育為研究點(diǎn)，對網(wǎng)絡(luò)教育和工程類課程的特點(diǎn)及工程類網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量進(jìn)行分析，對工程類網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)原則進(jìn)行深入探究，為大家今后的研究工作提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知學(xué)習(xí)理論；工程類；網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)

《中國百科大辭典（第二版）》對“工程學(xué)”一詞給出明確定義，即將自然科學(xué)原理應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐所形成的各學(xué)科，如機(jī)械工程、材料工程、建筑工程等。從此定義可以看出工程類專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)主要在于自然科學(xué)原理的應(yīng)用，也就是掌握技術(shù)。所謂熟能生巧，巧就指技術(shù)，所以工程類學(xué)生需進(jìn)行大量的實(shí)踐訓(xùn)練來掌握技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)課程是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的重要載體，其質(zhì)量直接影響著遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果和教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而由于遠(yuǎn)程教育師生在時(shí)間、地點(diǎn)上的分布式特點(diǎn)，使網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)模式不能等同于傳統(tǒng)課程的設(shè)計(jì)模式。近年來網(wǎng)絡(luò)教育的發(fā)展步伐日益穩(wěn)定，并且涌現(xiàn)出一些不錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)課程案例，比如目前評出的網(wǎng)絡(luò)教育國家級精品課程及部分省市級精品課程等。但是，由于工程類課程的特殊性，主要表現(xiàn)為計(jì)劃性、技術(shù)性和復(fù)雜性它需要學(xué)生在意義建構(gòu)與統(tǒng)籌運(yùn)用知識、判斷與分析處理問題以及溝通協(xié)作等方面都具有較高的能力，這對網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

一般認(rèn)為，技術(shù)與教學(xué)結(jié)合的過程至少涉及3個(gè)方面：學(xué)習(xí)理論、技術(shù)本身和教學(xué)實(shí)踐而本文僅選擇“學(xué)習(xí)理論”這一維度進(jìn)行分析。任何的課程設(shè)計(jì)必須基于一定的學(xué)習(xí)理論，并以學(xué)習(xí)理論的思想作為設(shè)計(jì)原則貫穿始終。本文結(jié)合目前對網(wǎng)絡(luò)教育影響較大的認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的一些基本觀點(diǎn)，探討如何才能更好實(shí)現(xiàn)工程類網(wǎng)絡(luò)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，并嘗試性地提出一些適于工程類網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)策略。

1工程類網(wǎng)絡(luò)課程概述及培養(yǎng)目標(biāo)

1.1網(wǎng)絡(luò)課程及網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

何克抗教授曾經(jīng)在2005年提出過網(wǎng)絡(luò)課程的定義：“網(wǎng)絡(luò)課程是在先進(jìn)的教育思想、教學(xué)理論與學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的基于Web的課程，其學(xué)習(xí)過程具有交互性、共享性、開放性、協(xié)作性和自主性等基本特征”。

網(wǎng)絡(luò)課程通過網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)設(shè)虛擬化的集成教學(xué)環(huán)境和豐富的教學(xué)資源使學(xué)生通過自主化、個(gè)性化和協(xié)作化的學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)課程不同于傳統(tǒng)的課程，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)時(shí)需考慮師生分離的教學(xué)形式、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、技術(shù)支持等因素，所以網(wǎng)絡(luò)課程不能完全依照傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)理論，它應(yīng)該有自己的一套理論原則。

1.2工程類網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)前文所述的工程學(xué)及網(wǎng)絡(luò)課程的定義，本文對“工程類網(wǎng)絡(luò)課程”也進(jìn)行了界定：工程類網(wǎng)絡(luò)課程是在現(xiàn)今的教育理論與學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下基于互聯(lián)網(wǎng)開展的以傳遞自然科學(xué)原理及如何將其應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐為目的的課程，課程的學(xué)習(xí)過程具有交互性、自主性、開放性、協(xié)作性與實(shí)踐性。

工程學(xué)是將自然科學(xué)原理應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐所形成的各學(xué)科。根據(jù)此定義可分析出工程類課程的培養(yǎng)目標(biāo)，即：（1）掌握自然科學(xué)原理；（2）學(xué)會(huì)如何運(yùn)用自然科學(xué)原理；（3）準(zhǔn)確應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

簡單來講，工程類網(wǎng)絡(luò)課程是在一定的教育理論和教學(xué)設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，基于網(wǎng)絡(luò)的工程類課程。因此，工程類網(wǎng)絡(luò)課程的培養(yǎng)目標(biāo)就是學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程，實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）理解并掌握課程中的概念與原理；（2）已獲得概念與原理的運(yùn)用法則；（3）形成技能，可在生產(chǎn)實(shí)踐中熟練運(yùn)用。

2認(rèn)知學(xué)習(xí)理論及其對工程類網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)

以心理學(xué)家安德森（Anderson）為代表的現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為，根據(jù)個(gè)人反映活動(dòng)的形式不同，知識可以分為陳述性知識、程序性知識和策略性知識。在解決問題的過程中，三者相輔相成，缺一不可。陳述性知識在整個(gè)知識系統(tǒng)中往往起到基礎(chǔ)的作用，各種一般程序性知識的獲得和運(yùn)用都要受到策略性知識的指導(dǎo)和支配。

工程類網(wǎng)絡(luò)課程的三項(xiàng)培養(yǎng)目標(biāo)分別與陳述性知識的學(xué)習(xí)、策略性知識的學(xué)習(xí)和程序性知識的學(xué)習(xí)相互映射。本文將從工程類網(wǎng)絡(luò)課程的培養(yǎng)目標(biāo)入手，結(jié)合認(rèn)知學(xué)習(xí)理論進(jìn)行分析，試圖尋找更宜于各培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)與設(shè)計(jì)策略。

陳述性知識是對定義、原理、規(guī)律等的描述性知識，而這恰好映射了工程類網(wǎng)絡(luò)課程的第一個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)，加涅指出這些定義、規(guī)律等陳述性知識在整個(gè)知識系統(tǒng)中起著基礎(chǔ)的作用，并且還是思維的工具，所以學(xué)生智力技能、認(rèn)知策略或動(dòng)作技能的培養(yǎng)和鍛煉無不需要其掌握廣泛和精確的陳述性知識。

認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為，環(huán)境知識提供潛在的刺激，至于這些刺激能否引起以及引起何種反應(yīng)取決于學(xué)習(xí)者內(nèi)部的心理結(jié)構(gòu)。美國心理學(xué)家布魯納認(rèn)為學(xué)習(xí)由一系列過程組成，要重視研究學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，教學(xué)應(yīng)注意學(xué)習(xí)各門學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，而這些知識結(jié)構(gòu)的小元素，就是我們所說的陳述性知識。陳述性知識是對定義、原理、規(guī)律等的描述性知識，而這恰好又映射了工程類網(wǎng)絡(luò)課程“理解并掌握概念與原理”的培養(yǎng)目標(biāo)。

為了有效的將外界客觀事物的關(guān)系內(nèi)化為學(xué)習(xí)者的內(nèi)在認(rèn)知結(jié)構(gòu)，認(rèn)知學(xué)習(xí)理論認(rèn)為課程設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持一些基本原則，而這些原則對陳述性知識、程序性知識和策略性知識的學(xué)習(xí)，也就是對實(shí)現(xiàn)工程類網(wǎng)絡(luò)課程的培養(yǎng)目標(biāo)有一定的指導(dǎo)作用。

（1）逐步分化原則，要求課程內(nèi)容的呈現(xiàn)要從最基本的概念開始，根據(jù)具體細(xì)節(jié)逐步分化。并且認(rèn)為概念和原理越是基本，在解決問題和學(xué)習(xí)新內(nèi)容時(shí)應(yīng)用性越大。（2）分類處理原則，要求課程設(shè)計(jì)者根據(jù)所闡述事理的屬性和關(guān)鍵特征將它們進(jìn)行分類處理，便于學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中系統(tǒng)的選擇和抽象概括，并且這種分類處理既符合人類認(rèn)知事物的基本規(guī)律，也容易使學(xué)習(xí)者形成概念。（3）積極參與原則，是指學(xué)習(xí)者不是被動(dòng)地接受刺激，然后給予反應(yīng)，而是積極主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，主動(dòng)獲取并內(nèi)化知識。

3工程類網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)原則探究

筆者從上文對工程類網(wǎng)絡(luò)課程的培養(yǎng)目標(biāo)及認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的深入分析的過程中，結(jié)合學(xué)習(xí)理論的課程設(shè)計(jì)原則，總結(jié)出了幾條工程類網(wǎng)絡(luò)課程在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則，在此一一列出，供大家探討。

3.1以學(xué)習(xí)者為中心，支持學(xué)習(xí)者自定步調(diào)、自主學(xué)習(xí)

工程類網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)應(yīng)該更關(guān)注學(xué)習(xí)者的需求，及學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)課程的關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)課程不是用來規(guī)范和約束人的工具，而是學(xué)習(xí)者自我實(shí)現(xiàn)的階梯。因此，學(xué)習(xí)者應(yīng)該在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的過程中占絕對的主體地位，根據(jù)自己已有的知識結(jié)構(gòu)，有目標(biāo)的選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，自主管理學(xué)習(xí)步調(diào)與學(xué)習(xí)方式。

所以在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)課程時(shí)應(yīng)該思考四個(gè)問題：（1）課程內(nèi)容能否滿足學(xué)習(xí)者的需求（2）課程設(shè)計(jì)是否適合遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征？（3）課程設(shè)計(jì)是否有成熟的評價(jià)與反饋機(jī)制，供學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)？（4）課程設(shè)計(jì)是否給學(xué)習(xí)者留下了自我思考與自主建構(gòu)的空間？

3.2課程內(nèi)容分層分類設(shè)計(jì)

工程類網(wǎng)絡(luò)課程的一個(gè)重要目標(biāo)是技術(shù)的統(tǒng)籌掌握與應(yīng)用，此處的技術(shù)一般是指程序性知識。而程序性知識學(xué)習(xí)的各個(gè)階段對應(yīng)著網(wǎng)絡(luò)課稗中不同稗度與不同類犁的知識，為了便于學(xué)習(xí)者意義建構(gòu)和程序性知識的形成，應(yīng)該根據(jù)學(xué)習(xí)者特點(diǎn)和知識特點(diǎn)分層分類的進(jìn)行設(shè)計(jì)。

建議在設(shè)計(jì)課程時(shí)，應(yīng)根據(jù)知識的屬性和內(nèi)容關(guān)鍵特征，將其進(jìn)行分類處理，并且知識呈現(xiàn)的序列應(yīng)由最一般的基礎(chǔ)性概念開始，再根據(jù)具體細(xì)節(jié)逐步進(jìn)行知識分化。

3.3積極參與與主動(dòng)建構(gòu)

認(rèn)知主義思想認(rèn)為在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該讓學(xué)習(xí)者積極參與，在網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)中我們應(yīng)注意課程的交互性和可操作性的設(shè)計(jì)，保證在進(jìn)行每一個(gè)小單元的學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)習(xí)者都可以積極的參與到其中，比如：通過選擇、填空、書寫答案或游戲等方式，使學(xué)生保持積極的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。網(wǎng)絡(luò)課程應(yīng)該給學(xué)習(xí)者的信息加工活動(dòng)提供條件和空間，使其能夠積極主動(dòng)的參與到知識的意義建構(gòu)中，最終真正的獲取知識。

3.4即時(shí)強(qiáng)化與反饋

即時(shí)強(qiáng)化與反饋可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，減少負(fù)遷移，加快概念原理性知識向技能操作轉(zhuǎn)化，使技能達(dá)到自動(dòng)化并保持在較高水平等。比如，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)課程時(shí)，設(shè)置實(shí)時(shí)在線交互與答疑、評價(jià)機(jī)制、錯(cuò)誤記錄機(jī)制、鼓勵(lì)與懲罰機(jī)制等。

3.5創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境與實(shí)踐環(huán)境

應(yīng)該給學(xué)習(xí)者提供與其現(xiàn)實(shí)生活相似的或真實(shí)的情境，以利于激發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)部的動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生參與到整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，提高學(xué)生的認(rèn)知水平，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決問題的能力和探索精神。學(xué)習(xí)者能否有效學(xué)習(xí)并熟練運(yùn)用操作技能是衡量工程類網(wǎng)絡(luò)教育成功與否的一個(gè)重要因素。

近年來，幾何與物理建模方法、高性能計(jì)算、新型傳感和感知機(jī)理、高速圖形圖像處理以及人工智能等技術(shù)已經(jīng)相對成熟，網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)系統(tǒng)和虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究與應(yīng)用也有了很大的發(fā)展，筆者在此不多闡述。但認(rèn)為在網(wǎng)絡(luò)課程中應(yīng)用這些技術(shù)的時(shí)候需考慮2個(gè)問題：（1）應(yīng)用此技術(shù)解決了什么問題？（2）應(yīng)用此技術(shù)的初衷是什么？

3.6課程的開放性

傳統(tǒng)課程預(yù)設(shè)的固定路線并不一定適合所有學(xué)生，而經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)課程在開放性方面獨(dú)有優(yōu)勢。為了使學(xué)習(xí)者可以從多角度、多層次進(jìn)入學(xué)習(xí)活動(dòng)，為靈活地展開學(xué)習(xí)內(nèi)容創(chuàng)造良好條件，應(yīng)該讓學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的學(xué)習(xí)程度與學(xué)習(xí)方式自主選擇學(xué)習(xí)起點(diǎn)與學(xué)習(xí)路徑。

在進(jìn)行工程類網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該把整個(gè)課程設(shè)計(jì)成圍繞著關(guān)鍵概念等小知識單元而組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)置多個(gè)學(xué)習(xí)起點(diǎn)和多條學(xué)習(xí)路徑，使學(xué)習(xí)者可以從網(wǎng)絡(luò)的任何部分隨機(jī)進(jìn)入或開始。