基于認知學習理論的工程類網絡課程設計原則探究

肖瑩　楊建波　馬曉潔

摘要：網絡教育在當今的教育領域中有著不可替代的地位，但其短暫的發展歷程決定了它仍然存在諸多缺陷。文章基于認知學習理論，選擇工程類的網絡教育為研究點，對網絡教育和工程類課程的特點及工程類網絡課程設計的質量進行分析，對工程類網絡課程設計原則進行深入探究，為大家今后的研究工作提供基礎。

關鍵詞：認知學習理論；工程類；網絡課程設計

《中國百科大辭典（第二版）》對“工程學”一詞給出明確定義，即將自然科學原理應用于生產實踐所形成的各學科，如機械工程、材料工程、建筑工程等。從此定義可以看出工程類專業的教學目標主要在于自然科學原理的應用，也就是掌握技術。所謂熟能生巧，巧就指技術，所以工程類學生需進行大量的實踐訓練來掌握技術。

網絡課程是現代遠程教育的重要載體，其質量直接影響著遠程學習者的學習效果和教育目標的實現，而由于遠程教育師生在時間、地點上的分布式特點，使網絡課程的設計模式不能等同于傳統課程的設計模式。近年來網絡教育的發展步伐日益穩定，并且涌現出一些不錯的網絡課程案例，比如目前評出的網絡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，主要表現為計劃性、技術性和復雜性它需要學生在意義建構與統籌運用知識、判斷與分析處理問題以及溝通協作等方面都具有較高的能力，這對網絡課程的設計提出了更高的要求。

一般認為，技術與教學結合的過程至少涉及3個方面：學習理論、技術本身和教學實踐而本文僅選擇“學習理論”這一維度進行分析。任何的課程設計必須基于一定的學習理論，并以學習理論的思想作為設計原則貫穿始終。本文結合目前對網絡教育影響較大的認知學習理論的一些基本觀點，探討如何才能更好實現工程類網絡課程的培養目標，并嘗試性地提出一些適于工程類網絡課程的設計策略。

1工程類網絡課程概述及培養目標

1.1網絡課程及網絡課程設計的特點

何克抗教授曾經在2005年提出過網絡課程的定義：“網絡課程是在先進的教育思想、教學理論與學習理論指導下的基于Web的課程，其學習過程具有交互性、共享性、開放性、協作性和自主性等基本特征”。

網絡課程通過網絡創設虛擬化的集成教學環境和豐富的教學資源使學生通過自主化、個性化和協作化的學習來實現課程的培養目標。網絡課程不同于傳統的課程，在進行網絡課程設計時需考慮師生分離的教學形式、遠程學習者的學習特點、技術支持等因素，所以網絡課程不能完全依照傳統的課程設計理論，它應該有自己的一套理論原則。

1.2工程類網絡課程的設計目標

根據前文所述的工程學及網絡課程的定義，本文對“工程類網絡課程”也進行了界定：工程類網絡課程是在現今的教育理論與學習理論的指導下基于互聯網開展的以傳遞自然科學原理及如何將其應用于生產實踐為目的的課程，課程的學習過程具有交互性、自主性、開放性、協作性與實踐性。

工程學是將自然科學原理應用于生產實踐所形成的各學科。根據此定義可分析出工程類課程的培養目標，即：（1）掌握自然科學原理；（2）學會如何運用自然科學原理；（3）準確應用于生產實踐。

簡單來講，工程類網絡課程是在一定的教育理論和教學設計思想的指導下，基于網絡的工程類課程。因此，工程類網絡課程的培養目標就是學習者通過學習網絡課程，實現以下目標：（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用法則；（3）形成技能，可在生產實踐中熟練運用。

2認知學習理論及其對工程類網絡課程設計的指導

以心理學家安德森（Anderson）為代表的現代認知心理學家認為，根據個人反映活動的形式不同，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。陳述性知識在整個知識系統中往往起到基礎的作用，各種一般程序性知識的獲得和運用都要受到策略性知識的指導和支配。

工程類網絡課程的三項培養目標分別與陳述性知識的學習、策略性知識的學習和程序性知識的學習相互映射。本文將從工程類網絡課程的培養目標入手，結合認知學習理論進行分析，試圖尋找更宜于各培養目標實現的理論依據與設計策略。

陳述性知識是對定義、原理、規律等的描述性知識，而這恰好映射了工程類網絡課程的第一個培養目標，加涅指出這些定義、規律等陳述性知識在整個知識系統中起著基礎的作用，并且還是思維的工具，所以學生智力技能、認知策略或動作技能的培養和鍛煉無不需要其掌握廣泛和精確的陳述性知識。

認知心理學家認為，環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取決于學習者內部的心理結構。美國心理學家布魯納認為學習由一系列過程組成，要重視研究學生的學習行為，教學應注意學習各門學科的基本結構，而這些知識結構的小元素，就是我們所說的陳述性知識。陳述性知識是對定義、原理、規律等的描述性知識，而這恰好又映射了工程類網絡課程“理解并掌握概念與原理”的培養目標。

為了有效的將外界客觀事物的關系內化為學習者的內在認知結構，認知學習理論認為課程設計應堅持一些基本原則，而這些原則對陳述性知識、程序性知識和策略性知識的學習，也就是對實現工程類網絡課程的培養目標有一定的指導作用。

（1）逐步分化原則，要求課程內容的呈現要從最基本的概念開始，根據具體細節逐步分化。并且認為概念和原理越是基本，在解決問題和學習新內容時應用性越大。（2）分類處理原則，要求課程設計者根據所闡述事理的屬性和關鍵特征將它們進行分類處理，便于學習者在學習過程中系統的選擇和抽象概括，并且這種分類處理既符合人類認知事物的基本規律，也容易使學習者形成概念。（3）積極參與原則，是指學習者不是被動地接受刺激，然后給予反應，而是積極主動地參與學習活動，主動獲取并內化知識。

3工程類網絡課程的設計原則探究

筆者從上文對工程類網絡課程的培養目標及認知學習理論的深入分析的過程中，結合學習理論的課程設計原則，總結出了幾條工程類網絡課程在進行課程設計時應遵循的原則，在此一一列出，供大家探討。

3.1以學習者為中心，支持學習者自定步調、自主學習

工程類網絡課程的設計應該更關注學習者的需求，及學習者與學習課程的關系，網絡課程不是用來規范和約束人的工具，而是學習者自我實現的階梯。因此，學習者應該在網絡學習的過程中占絕對的主體地位，根據自己已有的知識結構，有目標的選擇合適的學習內容，自主管理學習步調與學習方式。

所以在設計網絡課程時應該思考四個問題：（1）課程內容能否滿足學習者的需求（2）課程設計是否適合遠程學習者的學習特征？（3）課程設計是否有成熟的評價與反饋機制，供學習者自主學習？（4）課程設計是否給學習者留下了自我思考與自主建構的空間？

3.2課程內容分層分類設計

工程類網絡課程的一個重要目標是技術的統籌掌握與應用，此處的技術一般是指程序性知識。而程序性知識學習的各個階段對應著網絡課稗中不同稗度與不同類犁的知識，為了便于學習者意義建構和程序性知識的形成，應該根據學習者特點和知識特點分層分類的進行設計。

建議在設計課程時，應根據知識的屬性和內容關鍵特征，將其進行分類處理，并且知識呈現的序列應由最一般的基礎性概念開始，再根據具體細節逐步進行知識分化。

3.3積極參與與主動建構

認知主義思想認為在學習過程中應該讓學習者積極參與，在網絡課程設計中我們應注意課程的交互性和可操作性的設計，保證在進行每一個小單元的學習時，學習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，使學生保持積極的學習動機。網絡課程應該給學習者的信息加工活動提供條件和空間，使其能夠積極主動的參與到知識的意義建構中，最終真正的獲取知識。

3.4即時強化與反饋

即時強化與反饋可以提高學生學習興趣，減少負遷移，加快概念原理性知識向技能操作轉化，使技能達到自動化并保持在較高水平等。比如，設計網絡課程時，設置實時在線交互與答疑、評價機制、錯誤記錄機制、鼓勵與懲罰機制等。

3.5創設學習情境與實踐環境

應該給學習者提供與其現實生活相似的或真實的情境，以利于激發學習者內部的動機，讓學生參與到整個學習過程中，提高學生的認知水平，培養學習者解決問題的能力和探索精神。學習者能否有效學習并熟練運用操作技能是衡量工程類網絡教育成功與否的一個重要因素。

近年來，幾何與物理建模方法、高性能計算、新型傳感和感知機理、高速圖形圖像處理以及人工智能等技術已經相對成熟，網絡試驗系統和虛擬實驗室的研究與應用也有了很大的發展，筆者在此不多闡述。但認為在網絡課程中應用這些技術的時候需考慮2個問題：（1）應用此技術解決了什么問題？（2）應用此技術的初衷是什么？

3.6課程的開放性

傳統課程預設的固定路線并不一定適合所有學生，而經過精心設計的網絡課程在開放性方面獨有優勢。為了使學習者可以從多角度、多層次進入學習活動，為靈活地展開學習內容創造良好條件，應該讓學習者根據自己的學習程度與學習方式自主選擇學習起點與學習路徑。

在進行工程類網絡課程設計的時候，應該把整個課程設計成圍繞著關鍵概念等小知識單元而組成的網絡結構，設置多個學習起點和多條學習路徑，使學習者可以從網絡的任何部分隨機進入或開始。