基于因素分析的教學設計效果研究

那一沙，張凱晴，袁 梅

(天津大學 教育學院，天津300072)

教學設計的概念是20 世紀80 年代中期引進我國的，它以促進學習者學習為根本目的，其效果的優劣直接影響到學習者學習效率的高低。本文主要針對教學設計各要素之間的關系，提出一種能提高教學設計效果的方法，使其更好發揮作用。

一、教學設計的基本概念

教學設計是根據教學對象和教學目標，確定合適的教學起點與終點，將教學諸要素有序、優化地進行安排以形成最佳教學方案的過程。它是一門運用系統方法科學解決教學問題的學科，它以教學效果最優化為目的，以解決教學問題為宗旨。加涅曾在《教學設計原理》一書中指出:“教學設計是一個系統化規劃教學系統的過程。教學系統本身是對資源和程序做出有利于學習的安排。任何組織機構，如果其目的旨在開發人的才能均可以被包括在教學系統中。〔1〕”Reigeluth Charles 對教學設計的定義基本上同對教學科學的定義是一致的〔2〕。他在《教學設計是什么及為什么如是說》一文中指出:“教學設計是一門涉及理解與改進教學過程的學科。任何設計活動的宗旨都是提出達到預期目的最優途徑，因此，教學設計主要是提出最優教學方法，使得學生的知識和技能得到不斷地提高。”美國學者J.E. Kemp 給教學設計下的定義是:“教學設計是運用系統方法分析研究教學過程中相互聯系的各部分中存在的問題和需求，并在連續模式中確立解決它們的方法、步驟，然后對教學效果進行評價的過程。”〔3〕

二、教學設計的諸多因素分析

高利明根據加拿大Manitoba 省教育部在規劃該省基礎教育課程設置時所采用的基本要素，提出教學設計的基本要素有:課程的學科本質特征、課程的基本理念、課程教學目標、課程結構、學生應取得的學習成果和課程標準〔4〕。

劉付林提出教學設計要素包括教學任務與對象、教學目標、教學策略、教學過程和教學評價，同時應以課程的相關理論檢視教學設計的要素，以提高教學設計的效果，不斷提升教學質量〔5〕。

李忠信對教學設計要素進行研究，提出教學設計要素包括教學目標、學習情境的設計、學習組織的設計和學習評價設計等〔6〕。

本文在已有分類的基礎上提出教學設計要素應包括學習目的、教學目標、教學內容、教學策略及教學方法、教學媒體和教學評價幾個方面。首先應確定學習目的，然后根據教學目標確定教學內容;在傳授教學內容過程中，應選擇合適的教學策略和方法，并結合教學媒體進行教學;最后對教學效果進行評價。但是由于學習是一個學習者主體、教師與學習內容和學習環境相互作用的過程，而學習環境又涉及到自然、社會和人文等諸多因素，因而本文主要關注教學設計中學習者、教師和學習內容這三個因素，并針對這三個主要因素的耦合關系提出提高教學設計效果的途徑。

三、教學設計各因素的耦合

耦合本指“連接兩個電路，使信號從一個電路傳遞到另一個電路的過程”〔7〕。作者將耦合的概念引入到教學設計中來，是想針對教學設計的各個因素之間的關系，即學習者、學習內容和教師之間的關系，來提高教學設計效果的途徑。耦合可以分為松散耦合和緊密耦合，松散耦合的本意是指系統中相互作用相互聯系并相互獨立，是自包含的獨立實體。緊密耦合是指系統中相互作用相互合作的不可分割的關聯關系，緊密耦合存在相互調用。緊密耦合系統的缺點在于更新一個模塊的結果會導致其他模塊的結果變化，難以重用特定的關聯模塊。

學習者和學習內容之間是緊密耦合關系，學習者根據自身需求和學習內容構成緊密耦合關系，在這一子系統中，更新任何模塊都將導致其他模塊發生變化，因此學習內容應該隨著學習者需求的變化而變化，學習者必須選擇合適的學習內容，才能使學習者和學習內容存在互動，可見緊密耦合關系能促進學習內容的變遷，提高學習者的學習興趣。同時，基于現代信息技術環境，學習者對學習內容還有反作用，可以拓寬學習內容，使兩者關系逐步實現和諧耦合，更好地提高教學效果〔8〕。

學習者和教師之間是松散耦合關系，信息時代的教師不再是教學過程的獨裁者，也不再是教學過程中唯一的知識擁有者和權威者。教師在現代信息技術的環境下，角色發生了轉變，從知識的傳授者轉變為知識的共享者。因此教師和學生之間是一種松散耦合的關系，特別是基于現代信息技術的網絡學習和移動學習，更使教師和學習者無論是在空間上還是在時間上都是自包含的獨立實體，但是又具有相互聯系相互合作的特性。相互聯系是指教師和學習者可以通過各種媒體進行面對面的交流或者進行虛擬交流，相互合作是指教師不再是知識的權威，教師也需要隨時隨地遴選、總結、學習新知識，是與學習者耦合在一起的知識共享體。只有學習者和教師之間的耦合順暢，學習者的學習才會更加有效。

教師與學習內容之間是緊密耦合關系。教師是學習內容的主要選擇者，是學習內容是否有效的主要決策者，教師和學習內容之間體現的是緊密耦合關系，教師應該保證學習內容的及時性、開放性、探究性，以及滿足學習者對學習內容的充分渴望。教師還應分析學習者的知識結構、自身特點、學習習慣和動機等，以開發學習內容，更好地考慮學習者的起點學習能力和終點學習目標，并確定相應的學習內容〔9〕。

四、提高教學設計效果的途徑

如上所述，學習者、教師和學習內容之間存在耦合關系，但需要指出的是這些耦合關系不是恒久存在的，例如，一位小學三年級的學習者、一位高中教師和立體幾何的學習內容之間就沒有任何耦合性。因此，研究這三者之間的耦合關系時，必須考慮到耦合的產生條件。共振是指“系統在周期性外力的作用下，當外力的頻率和系統的固有頻率接近時，系統的振幅急劇增大的現象”，而“在某些微觀過程中，常有的某一條件下，過程發生的幾率比條件稍有不同時的幾率急劇增大的情況，這種現象叫共振”〔10〕，作者將共振引入到教學設計三要素耦合問題中來，主要是為了找出三者出現強耦合的條件，從而提高教學設計效果，提高學生學習效率。當教師提供的學習內容對學習者的心理場產生作用，或者說只有當教學信息場中的知識結構與學習者的心理圖式接近時〔11〕，教學以特定的教學設計形式適當耦合，才能獲取并喚醒學習者的心理圖式與教師的教學活動和學習內容之間的共振〔7〕。因此，耦合是共振的基礎和前提，而共振則是耦合的結果和促進。

教學設計因素的共振區間Q'可以用如下公式表示:

式(1)中的E 可以代表教學設計中教學內容的中心領域，Δe 表示區間的下限空間，Δe'表示區間的上限空間，注意Δe'很有可能和Δe 是不相同的。只有當教師進行教學設計的學習內容Q'落于這一區間，才會引起學習內容和學習者產生共振，也只有產生共振，學習者相應教學設計的效果才有可能進一步提高。

1.共振區間的取值范圍

顯然學習者和學習內容存在共振區間，如共振區間在［E -Δe，E +Δe'］這一區間，則會使學習內容和學習者產生共振，因此教學設計效果的優劣主要取決于共振區間的取值。將一個知識點看做是E，確定Δe'和Δe 是確定區間取值的關鍵。區間的上限取值可以根據學習班級成績較好的學生的認知程度確定，區間下限則可以根據學習班級成績較差的學生的認知程度確定。教師在進行教學設計的時候，應該掌握班級學習者的綜合情況，在教學設計過程中應保證知識點的充分講解，同時適當補充本知識點的前導知識點，并要適當做本知識點的延伸，以滿足不同成績學生的不同需求。以《面向對象程序設計C + +》(《面向對象程序設計C ++》是計算機應用專業本科階段的專業主干課)中“多繼承”這一知識點為例，作者在進行教學設計的時候，結合共振區間的概念，確定了教學設計的內容，并在授課過程中得到很好的評價。

多繼承的概念是有兩個或兩個以上直接基類的繼承。多繼承的前導知識點是單繼承，延伸知識點是多繼承的二義性并導致虛基類，“多繼承”教學設計基本框圖如圖1 所示。

圖1 “多繼承”教學設計框圖

需要強調的是，在上限和下限的共振區周邊，尚存在過渡區域，可以看作是共振的臨界區。

2.教學設計循環周期

一個知識點的教學設計是整個學習內容教學設計的一個環節，這個環節結束后，進入新知識點的教學設計過程，依此類推。因此共振達到平衡后，需要修改E 值，從而得到新的區間，再逐步進入新的平衡，直到整個學習內容結束為止。

全部學習內容的教學設計用Q 表示，可以列出如下公式:

只有當每個節點的Q'i盡量趨近無窮大，其求和才能趨近最大，這時才是最優的教學設計效果。在一輪迭代結束后，會達到暫時的新平衡，這一平衡將產生新的區間數據，之后又開始新的一輪迭代。這一過程是迭代遞增的過程，直到全部學習內容迭代完畢，其形式如圖2 所示。

圖2 學習內容教學設計迭代圖

綜上所述，基于主要因素的教學設計效果分析是針對學習者和學習內容以及教師之間的相互耦合關系，從而確定共振區間，教師可以根據階段性教學的需要，針對學習單元和學習者主體發展的規律來選擇適合的教學設計模式，以促進學習過程共振的產生，從而提高教學設計效果〔7〕。

〔1〕加涅.教學設計原理(第五版)〔M〕. 王小明，等，譯. 上海:華東師范大學出版社，2007:20 -40.

〔2〕Reigeluth Charles.Instructional Design:What Is It and Why Is It?Instructional Design Theories and Model:An Overview of Their Current Status〔M〕. Hillsdale. NJ:Lawraence Erlbraum Aassiates，1994:30 -56.

〔3〕J. E. Kemp. The Basics of Instructional Design〔J〕. Journal of Continuing Education in Nursing，1992，23(6):282 -284.

〔4〕高利明.教學設計:要素分析及設計模式比較〔J〕.現代遠程教育研究，2005，(2):12 -16，71.

〔5〕劉付林.關于新課程理念下教學設計要素的檢視〔J〕.文教資料，2010，(35):206 -207.

〔6〕李忠信.以“學”為中心的教學設計要素研究〔J〕. 廣東廣播電視大學學報，2005，(3):39 -41.

〔7〕曹茂林.教育場視野中的教育技術原理〔J〕.現代教育技術，2011，(9):25 -28，28，28.

〔8〕曾祥翊.從國際學者對話透視教育技術發展〔J〕.電化教育研究，2011，(8):9 -15.

〔9〕王志巖.運用合作學習增強非專業俄語學習者的成就動機——從改善學生、教師和學習內容的關系入手〔J〕.語文學刊(外語教育教學)，2011，(11):110 -112，126.

〔10〕王同億，等，編.現代科學技術詞典(上)〔K〕.上海:上海科學技術出版社，1980，(8):23 -26.

〔11〕吳吉惠.問題圖式:培養學生問題解決能力的基石〔J〕.西南交通大學學報(社會科學版)，2010，(6):115 -119.