論知識表征與多媒體課件的設計*

向 雯

(湖南師范大學教育科學學院，湖南長沙 410081)

論知識表征與多媒體課件的設計*

向 雯

(湖南師范大學教育科學學院，湖南長沙 410081)

目前許多教師傾向于用多媒體課件改善教學效果，設計的多媒體課件大多是教材的搬家，只注重課件的美觀與數(shù)量，忽略了其對教學質(zhì)量的影響。引入知識表征這一概念，從根本上闡述了知識的表征形式與人的認知規(guī)律之間的聯(lián)系，并將這一聯(lián)系運用到多媒體課件的設計中，使得多媒體課件在教學過程中變得更有成效。

知識;表征;設計;多媒體課件

教育信息化的逐步推廣，使得信息化教學日趨普遍，運用各種信息資源開展教學已成為學科教師的必備教學素材。多媒體課件由于具有可操作性、易制作性和實用性等優(yōu)點而被廣泛應用。同時，網(wǎng)絡資源也為教師制作和使用多媒體課件提供了極大的便利。多媒體課件主要是利用數(shù)字處理技術(shù)和視聽技術(shù)，以計算機為中心，按照教師的教學設計，將文字、語音、圖像等多種媒體信息集成在一起，以實現(xiàn)對教學材料的存儲、傳遞、加工、轉(zhuǎn)換和檢索的一種現(xiàn)代教學技術(shù)手段。目前許多的多媒體課件只是對圖片、文字、聲音的簡單堆砌，其設計并未涉及教育學、心理學、學習理論、教學設計、美學等，更未考慮學習者的認知規(guī)律。在制作多媒體課件時，要從學習者的心理特征出發(fā)，運用認知心理學中的知識表征理論，做到從根本上改善教學，促進學生認知結(jié)構(gòu)的改變，從而達到良好的教學和學習效果。

一 知識表征的內(nèi)容

(一)知識表征的界定。所謂知識表征就是指知識在長時記憶和工作記憶中的加工和貯存。表征分為外部表征和內(nèi)部表征，外部表征是獨立于學習主體的外部信息結(jié)構(gòu)形式，外在地以一種符號來代表具體的事物或事件，被記錄在紙上或其他的物理媒體上，用文字符號或圖形符號來表示現(xiàn)實生活中的各種事件以及它們間的相互關(guān)系，這種表征是根據(jù)客觀事物的客觀邏輯關(guān)系進行信息組織的;內(nèi)部表征是指反映外部信息的學習主體的認知結(jié)構(gòu)，以個人的心理結(jié)構(gòu)形式對外部信息進行重新表征以促使理解外部事物以及它們間的相互關(guān)系［1］。人在進行學習的過程就是一個內(nèi)部表征的過程。認知心理學將知識按照在頭腦中的表征特點分為“陳述性知識”和“程序性知識”。陳述性知識和程序性知識有著本質(zhì)的不同，前者主要以命題網(wǎng)絡或圖式表征，是關(guān)于事實“是什么”的知識;后者主要以產(chǎn)生式的方式表征(也稱產(chǎn)生式知識)，是關(guān)于進行某項操作活動的知識。這兩種知識類型大相徑庭，在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化，所以在任何一種知識表征的理論中，都有必要涵蓋這兩種形式的知識。

(二)知覺符號表征理論和命題符號表征理論。對于知識是如何在頭腦中表征的，占主流地位的一直是命題符號理論。該理論認為在認知過程中，知覺和信息加工是兩個分離的系統(tǒng)，知覺系統(tǒng)只是從環(huán)境中提取信息，構(gòu)成學習材料的是命題符號，一連串的命題符號組成之后形成命題網(wǎng)絡，這個命題網(wǎng)絡通過存儲和提取信息不斷更新，在執(zhí)行認知功能的系統(tǒng)中(如言語、記憶、思維)中獨立對信息進行加工。但是心理學家們經(jīng)過了大量的實驗研究都無法解釋命題符號是怎樣在認知系統(tǒng)中產(chǎn)生的。

最近Barsalou提出了一種新的觀點，認為知識是以知覺符號的形式表征的。即知覺符號理論，該理論認為知覺與認知在信息加工和神經(jīng)水平上享有共同的系統(tǒng)，知覺系統(tǒng)也對信息進行表征，其核心是知覺符號。

知覺符號不同于命題符號理論，它是已經(jīng)被證明存在并能解釋其產(chǎn)生過程的。多媒體教學優(yōu)勢在于可用多種材料同時刺激多種感官，因而知覺符號的獨立加工觀賦予多媒體教學無可取代的地位，命題符號由于呈現(xiàn)信息的量對認知系統(tǒng)的加工能力有限，知覺符號則不用考慮信息呈現(xiàn)的數(shù)量限制問題在進行多媒體課件設計時更能發(fā)揮其優(yōu)勢。

(三)知識可視化理論與雙重編碼理論。Eppler M J＆Burkard R A(2004)對知識可視化下了定義:知識可視化是應用視覺表征手段，促進群體知識的傳播和創(chuàng)新，研究視覺表征在提高群體之間知識傳播和創(chuàng)新的作用，目標在于傳輸見解、經(jīng)驗、態(tài)度、價值觀、期望、觀點、意見、預測等，并幫助他人正確的重構(gòu)、記憶和應用這些知識［2］。由于視覺是人類接受信息的重要通道，知識可視化運用視覺表征手段將抽象的知識或過程轉(zhuǎn)化成利于人們接受的、生動的、具體的外顯知識，大大促進了知識的理解和傳播。然而知識可視化只從單一的視覺角度去研究和分析知識，并沒有涉及到聽覺器官，我們還應當了解強調(diào)視覺和聽覺的雙重編碼理論。

雙重編碼理論強調(diào)在信息的貯存、加工與提取中用視覺和語言的兩種形式同時呈現(xiàn)信息、兩者用以增強信息的回憶與識別。這一理論假設存在著兩個認知子系統(tǒng)和兩種不同的表征單元，一個專用于對非語詞事物、事件(即映像)的表征與處理，適用于心理映像的“圖像單元”;而另一個則用于語言的處理，適用于語言實體的“語言單元”。前者是根據(jù)部分與整體的關(guān)系組織的;后者則是根據(jù)聯(lián)想與層級組織的。雙重編碼理論可用于記憶、問題解決、概念學習和語言習得等多種認知現(xiàn)象［3］，更利于多媒體課件發(fā)揮優(yōu)勢。

(四)認知主義和建構(gòu)主義。知識表征是認知心理學科研究中的一個分支，認知理論與建構(gòu)主義對知識表征也產(chǎn)生一定的指導作用。情境化學習是建構(gòu)主義理論學習下的特征之一，知識表征在認知理論下呈現(xiàn)多元化，建構(gòu)主義要求加強各種多元化知識表征間的聯(lián)系，如語義、情節(jié)、動作等，并要注意使知識表征與多樣化的情境相關(guān)聯(lián)。建構(gòu)主義理論下的學習須充分利用知識的語義、情節(jié)和動作表征與編碼間的聯(lián)系建構(gòu)豐富的多元記憶表征，充分發(fā)揮學習者自身的想象和歸納能力，增強其自身對知識的建構(gòu)能力。

二 知識表征在多媒體課件設計中的應用

(一)多媒體課件的設計應當符合學習者的認知規(guī)律。斯皮羅等人根據(jù)知識的復雜性，將知識劃分為良構(gòu)領域知識和非良構(gòu)領域知識，其中非良構(gòu)領域知識是將良構(gòu)領域知識(如事實、概念、規(guī)則和原理等)應用于具體問題情境時而產(chǎn)生的，即有關(guān)概念應用的知識［4］。目前大多數(shù)的多媒體課件的表達有缺陷，信息大量是多余的，不能清楚表達對象的本質(zhì)，形成信息超載信息化。并且存在著知識表征簡單化和知識預定的缺陷，對非良構(gòu)知識沒有提供案例或者復雜知識學習的背景性知識，只是把相關(guān)的材料搬到電腦屏幕，缺乏案例或有效的實例設計、組織、管理，優(yōu)秀的多媒體課件對知識的表達應該從簡單抽象到模擬仿真，是概念與案例相互交叉的多維度表征。因此，在設計多媒體課件時應當充分考慮學習者的認知規(guī)律，同時也要考慮多媒體課件中知識本身的特征。視覺和詞語材料是在不同的加工系統(tǒng)中加工，并且視覺和詞語工作記憶的容量是有限的，如果一味地追求知識呈現(xiàn)形式的多樣性，讓學習者的視聽加工過多的元素，則容易引起認知超負荷阻礙學習。所以在設計多媒體課件時，應當對整體的教學材料進行分析歸納，找出知識之間的內(nèi)部聯(lián)系，整體呈現(xiàn)知識，突出某一種感官刺激。

(二)多媒體課件的設計應當幫助學習者達成學習目標。知識表征可以以知覺為基礎，也可以以意義為基礎。它們從不同層次上體現(xiàn)了信息的有組織的集合。人們對知識的認識理解，是接受信息和加工信息的過程。建構(gòu)主義學習理論認為“意義建構(gòu)”是整個學習過程的最終目標。在學習過程中幫助學習者建構(gòu)意義就是要幫助其對當前學習內(nèi)容所反映的事物的性質(zhì)、規(guī)律以及該事物與其他事物之間的內(nèi)在聯(lián)系達到較深刻的理解。狹義的教育是一種經(jīng)驗傳遞系統(tǒng)，學生及其學習活動是經(jīng)驗傳遞系統(tǒng)的構(gòu)成要素之一。學習是傳授間接經(jīng)驗的過程，在設計多媒體課件時應著重考慮如何將現(xiàn)有的間接經(jīng)驗與學習者已有的經(jīng)驗發(fā)生聯(lián)系。

學習者已有的知識經(jīng)驗對知識的表征形式也會產(chǎn)生不同的影響，因此在多媒體課件的設計中，要充分地分析學生以前所學知識的性質(zhì)、種類和掌握程度，提供相應的先行組織者。一種是陳述性的，說明新材料的組織結(jié)構(gòu)，一種是比較性的，說明新舊知識之間的聯(lián)系反饋信息對心理表征的影響。從信息加工心理學的角度來看，知識表征上的差異會導致個體間智能的差異，這種表征上的差異具體體現(xiàn)在知識的結(jié)構(gòu)和知識的使用兩個方面。雖然命題符號理論在一定程度上只能形成單一的命題網(wǎng)絡，但不會使得多媒體材料因為過多而雜亂、無序，反而更能專注于某一專家領域的知識，擁有數(shù)量豐富、結(jié)構(gòu)嚴謹并呈現(xiàn)“模塊化”的陳述性知識、高度整合的程序性知識和特殊的策略知識。這種知識能夠?qū)δ承┬枰厥饧寄艿恼J知任務進行自動化操作，從而形成領域特長。領域知識就是通過命題網(wǎng)絡和圖式進行歸納的，圖式是一個人獲得知識的最基本的認知結(jié)構(gòu)，通過對新知識的同化和順應過程，使得原有的認知結(jié)構(gòu)形成新的圖式。

在多媒體課件的設計中，復雜知識表征必須達到兩個學習目標:掌握知識的復雜性和具備原有知識遷移的能力。多媒體課件要進行整體的教學設計，建立合理的認知結(jié)構(gòu)，注重知識的整體性和交互性，強調(diào)知識之間的有機聯(lián)系，促進學習者構(gòu)建合理、完善的心理結(jié)構(gòu)，幫助學習者將所學的知識靈活運用，從而實現(xiàn)學習目標。

(三)多媒體課件中的知識表征形式。教師應在多媒體課件的制作過程中分析知識的各種呈現(xiàn)方式對學生表征的影響，選擇適合學生表征的教學材料呈現(xiàn)策略，幫助學生提高學習效率。如教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式有語言的、數(shù)學的、圖像的、表格的、符號的，對于不同的教學內(nèi)容、學習目標和學習人群，所采取的呈現(xiàn)方式不同，帶來教學效果也會不同。認知心理學把人視為計算機式的信息加工系統(tǒng)，學習者從環(huán)境中接受各種刺激，這種刺激可能來自視、聽、嗅等感官，并轉(zhuǎn)變成神經(jīng)信息，進行感覺登記。因而學習者的學習過程首先是要對學習內(nèi)容進行感知，在感知的基礎上深入理解，建構(gòu)自己對知識的意義，并進一步地對知識進行鞏固，將陳述性知識轉(zhuǎn)化為程序性知識，在具體的案例中進行應用，并對自己的學習效果進行相應的評價［5］。教師在設計多媒體課件時應遵循這一規(guī)律，在學習內(nèi)容感知階段，將抽象的知識以具體的事物形象出現(xiàn)在人的大腦中，在知識的進一步加工中采用復述、特定情境應用等方式來加深所學的知識。在這一階段可以采用概念圖的形式，讓學習者將知識間的聯(lián)系通過概念圖分門別類，從而具有整體屬性。在知識的應用和評價階段，可以運用圖片或者視頻，讓學習者主動去探究和發(fā)現(xiàn)實際運用過程中所運用到的知識，并將這些知識應用于特定情景去解決問題。

本文對知識表征的相關(guān)內(nèi)容和理論有較詳盡的闡述，為的是讓多媒體課件的設計者從根本上把握知識的特點，從認知科學理論的角度分析知識的構(gòu)成和表征方式，用多媒體課件的形式展示出來，從而制作出符合學習者認知規(guī)律的課件，提高課堂的教學效果和學習者的學習效率。

［1］張向陽.論心理表征及其規(guī)律對教學的啟示［J］.華南師范大學學報(社會科學版)，2003，(2).

［2］王朝云，劉玉龍.知識可視化的理論與應用［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2007，(6).

［3］張彥杰，宋彥彬，王利群.信息化知識表征的理論及方法［J］.裝甲兵工程學院學報，2006，(1).

［4］張武威.基于認知彈性理論的網(wǎng)絡學習環(huán)境超文本復雜知識表征［J］.中國電化教育，2010，(3).

［5］史君坡，劉先鋒.運用認知心理學提高多媒體課件的教學效果［J］.重慶教育學院學報，2007，(1).

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1008－4681(2011)04－0136－02

2011－03－14

向雯(1987－)，女，湖南衡陽人，湖南師范大學教育科學學院碩士生。研究方向:網(wǎng)絡虛擬環(huán)境中的教學設計。

(責任編校:譚緯緯)