有效教學視角下數字資源開發的相關理論及應用研究*

◆肖海鵬 謝銘瑤

0 前言

隨著互聯網技術的飛速發展，融合了“互聯網+”“智能+”技術的在線教學已經成為我國高等教育和世界高等教育的重要發展方向[1]，在線教育將成為未來教育新常態。數字化的教學資源是支持開展在線教學或線上線下混合式教學的基礎，如何科學開發具有教學有效性的數字資源，支持各種教學活動開展，已經成為高校應對未來教育新常態變革的重要課題。

教學有效性資源是指能促進有效教學且能促進學習者自主學習的教學資源，其理念來源于有效教學理論。有效教學是指教師在不違背教學活動客觀規律的前提下，以少量的時間、精力和物力投入，完成教學目標，實現學習者全面發展的預期目的，取得盡可能多的教學效益[2]。有效教學包含有效備課、有效課堂、有效評價、有效反思等方面[3]，本文探討的數字資源開發屬于有效備課的內容。

從有效教學的定義可以看出，開展有效教學必須把握三個關鍵要素，即學習時間、學習體驗、學習效果。“少量的時間、精力和物力投入”就是學習時間和學習體驗的體現，“遵循教學規律，取得盡可能多的教學效益”則是學習效果的體現。在有效教學理論視角下，開發教學有效性資源也必須依據三個關鍵要素來做好規劃設計，以促進教與學的改善，增強教與學的有效性。

1 降低認知負荷，開發數字資源

認知負荷是處理具體任務時加在學習者認知系統上的負荷的多維結構[4]。認知負荷越大，學習者要加工的信息就越多，學習難度就越大。因此，降低認知負荷，能有效減少學習時間，使學習者輕松有效地學習。

認知負荷理論概述 認知負荷理論假設人類的認知結構由工作記憶和長時記憶組成。其中工作記憶也可稱為短時記憶，其記憶容量是有限的。喬治·米勒對它做了定量研究，研究表明，人類工作記憶一次只能存儲5～9條基本信息或信息塊，這就是著名的“7±2法則”。但長時記憶的容量幾乎是無限的，可以存儲復雜的、序列化的信息。因此，認知負荷理論認為學習的目標就是將新知從工作記憶轉化為長時記憶，這個轉化的過程可以用著名的記憶三存儲模型來表示，見圖1。

圖1 記憶的三存儲模型

工作記憶是接受并加工信息，通過復述或檢索方式存入長時記憶。這里必須再引入另外一個概念——圖式。所謂圖式，是人腦中已有的知識經驗的網絡。人們學到的知識以圖式的形式存儲于長時記憶中。皮亞杰認為，個體認知的過程經歷“圖式—同化—順應—平衡”四個過程。圖式決定著人們做信息選擇時相應的內容和傾向偏好，可引起新信息的加工，即在原來圖式的基礎上形成新的認識。因此，記憶過程中新知識檢索長時記憶中的相關圖式，能有效將新知識和已有的經驗知識融合發展，產生新的認知（類似于遷移性學習）并存于長時記憶，這種記憶也就是圖式記憶，是一種高效的學習方法。

認知負荷理論在數字資源開發中的應用

1）根據“7±2法則”，為降低認知負荷，數字教學資源設計必須盡可能簡約，例如：一個微課盡量只選取一個知識點，視頻畫面中不能出現太多干擾信息，PPT課件不能滿屏的文字，視頻長度不能超過六分鐘，等等。簡潔的資源設計能有效降低認知負荷，提高記憶效率。

2）根據記憶的三存儲模型可知，記憶的過程其實就是編碼和提取的過程。工作記憶接收、加工信息是編碼，從長時記憶中檢索和復述是提取。提取能夠幫助工作記憶轉化為長時記憶。因此，在教學資源設計過程中要適當設計諸如測驗、反饋和互動等環節，引導學習者提取知識，幫助鞏固所學知識。

3）根據圖式記憶的原理，教學資源設計應充分做好學情分析，了解學習者的專業基礎、學習經歷等，根據學習者已有知識經驗，在資源設計過程中做到情境化、形象化，幫助學習者實踐圖式記憶，完成新知識的同化、順應、平衡過程，從而減輕學習新知識的負荷。

2 激發學習興趣，開發數字資源

在線學習環境中，良好的學習體驗是提高學習者自主學習積極性和主動性的關鍵因素。良好的學習體驗要求數字化的教學資源必須能激發學習者學習興趣。學習動機理論為開發具有良好學習體驗的課程資源提供了理論基礎。

ARCS學習動機理論概述 ARCS理論是1983年美國佛羅里達州立大學的凱勒教授提出的著名的學習動機設計模式，ARCS即注意（Attention）、關聯（Revelence）、自信（Confidence）、滿足（Satisfaction）[5]。它的主要思路是通過四個步驟來激發學習者的持續學習動機：

第一步是教學設計要充分引起學習者注意；

第二步是讓教學內容與學習者切身相關，學習實用性強；

第三步是分解學習任務，幫助學習者建立學習信心；

第四步是成果驅動，即讓學習者在完成本階段學習以后學有所獲并期待持續學習。

ARCS學習動機理論在數字資源開發中的應用 ARCS學習動機理論對規范數字資源開發流程、科學設計數字資源內容有重要的實踐意義，具體可以從ARCS理論自身的四個方面來看。

1）注意（A）。教學資源開發要注重感官刺激和吸引力設計，可以從兩個方面入手：一方面是數字資源的技術處理上，可以充分運用視覺特效、三維、VR等技術手段進行包裝美化，如可以將微課視頻做得和電影一樣具有視覺沖擊力；另一方面是課程導入要注重情境化和趣味化，如微課視頻一開始就將學習者帶入真實情境中去親身體驗學習，或者采用故事導入、案例導入、項目導入等課程導入策略等。

2）關聯（R）。在數字資源設計時可以從兩個方面考慮學習目標與學習者的相關性：一是學習內容和學習者原有的認知經驗與能力準備相關，也就是與學習者的學習背景相關，讓學習者感到不陌生、不排斥；二是學習目標與學習者就業目標、職業目標相關，如對護理專業的學習者，在課程案例設計中可以選擇老年護理等與就業崗位相關的案例來激發其學習動機。

3）自信（C）。激發學習動機的第三步是讓學習者有學習的信心。在進行課程資源開發時可以從兩個方面考慮：一是化繁為簡，即將一個相對宏大的、系統的學習目標分解為若干個相對獨立又相互關聯的微小目標，讓學習者有信心完成任務；二是化難為易，即將知識中的難點采取由淺入深、由簡單到復雜的啟發式講解，做到淺顯易懂。

4）滿足（S）。讓學習者對學習感到滿足是激發學習者遷移性學習并維持學習動機的關鍵。數字資源開發過程中可以在學習完一個知識點后設計一些半開放式的結尾、有挑戰性的問題或項目實訓，讓學習者通過深度思考探索，挑戰完成項目后獲得成就感和滿足感，從而激發持續學習的斗志，形成持續學習的動機。

3 科學規劃內容，實現有效教學目標

有效教學視角下，降低學習負荷，激發學習興趣，營造良好學習體驗，這是數字資源開發的基本要求，但從課程整體開發角度來看，科學規劃設計教學內容是保證達成教學目標、確保教學質量的根本。布魯姆的認知目標分類法對于如何科學規劃、選取、拓展課程資源，打造一門高質量的在線課程，具有重要指導意義。

認知目標分類模型概述 布魯姆認為認知包括知識和智慧技能的發展[6]，認知目標分類法認為在認知領域的教育目標可分成識記、理解、應用、分析、評價、創造等六個層次，如圖2所示。其中，識記、理解、應用屬于初級認知，分析、評價、創造屬于高級認知；初級認知是知識積累、技能訓練的淺層次目標，高級認知是培養學習者實踐能力、創新能力的高層次目標。教學的理想目標是促使學習者的學習從初級認知向高級認知轉化。

圖2 認知目標分類模型

認知目標分類法在數字資源開發中的應用 在線課程實際是由一個個微課資源包組成的。根據認知目標分類法，在數字資源開發過程中，對每一個知識點的微課資源包設計既要涉及基礎知識講解、實訓、應用等初級認知層面的資源，又要涉及案例分析、創造創新等高級認知層面的資源。由此可見，認知目標分類模型對在線課程資源和教學活動提出了更高、更全面的要求。教師應當充分把握課程的整體教學目標，以知識點為基本單位，參考認知目標分類模型，拓展和完善不同認知層次的課程資源，真正提高教學質量。

如表1所示，本課題設計了基于認知目標分類模型的教學資源設計表，引導教師做好課程資源設計。在教學資源設計部分將六個認知目標層次依次列舉在表中，引導教師結合知識點教學目標，完善和拓展教學資源內容。在教學資源組織與應用部分，引導教師結合資源內容、資源呈現形式、教學活動策略，合理組織教學資源的呈現順序，使其符合教學的最簡活動編列原則，減少學習負荷，支撐教師開展有效教學。

表1 基于認知目標分類模型的教學資源設計表

4 結束語

數字教學資源的開發背后有著豐富的教育學、教育心理學和教育技術學理論作為支撐。本文研究的認知負荷理論、ARCS理論和認知目標分類模型理論是從資源呈現形式、內容設計角度來探索教學資源開發，以期以少量的時間和精力的投入完成教學目標，實現有效教學目的。在實際教學應用過程中，還有許多教育教學基本理論（如建構主義理論、移動學習理論等）在數字資源開發中也具有良好的指導意義，值得進一步深入研究。