毛根海 毛欣煒 邵衛(wèi)云 張燕
（浙江大學(xué)）
The Design and Optimum of Internet Course Based on Cognitive Flexibility Theory
[摘要]：本文以認(rèn)知靈活性理論為指導(dǎo)，闡述了如何進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。同時(shí)結(jié)合《工程流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》的開發(fā)，從學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)安排、學(xué)習(xí)情境、學(xué)習(xí)資源等方面探討了網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)與認(rèn)知靈活性理論在課程中的實(shí)現(xiàn)。本文還提出了約束條件下網(wǎng)絡(luò)課程的系統(tǒng)優(yōu)化問題。
[關(guān)鍵詞]：認(rèn)知靈活性理論 網(wǎng)絡(luò)課程 教學(xué)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)優(yōu)化
一、引言
從略。
二、認(rèn)知靈活性理論的概述
從略。
三、基于認(rèn)知靈活性理論（CFT）的網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)課程可分教案型（如基于PowerPoint程序）和自學(xué)型（如基于WEB超文本的ICAI程序），包括《工程流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》在內(nèi)的絕大部分網(wǎng)絡(luò)課程都屬于自學(xué)型一類。自學(xué)型網(wǎng)絡(luò)課程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律相符是其成敗的關(guān)鍵。
1、 學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)
教學(xué)內(nèi)容大多根據(jù)相應(yīng)學(xué)科教學(xué)基本要求作規(guī)范設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)策略，除注重常規(guī)要領(lǐng)，如合理的深度廣度、易學(xué)的邏輯體系、推陳出新的時(shí)代特征、完整與系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)等內(nèi)容外，運(yùn)用CFT的知識結(jié)構(gòu)說及學(xué)習(xí)層級說理念于教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中，也是有一定指導(dǎo)意義的。
按照CFT學(xué)習(xí)理論，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中，對于以結(jié)構(gòu)良好為主的教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)包括大量練習(xí)、反饋交互等內(nèi)容。這樣可讓學(xué)生在處于缺少可以直接遷移的關(guān)于某領(lǐng)域知識的情況下、理解多靠簡單的字面編碼（literal coding）的初級學(xué)習(xí)階段，獲得足夠資源，參與大量的通過練習(xí)和反饋而熟練掌握知識的活動過程。同樣地，對于結(jié)構(gòu)不良的教學(xué)內(nèi)容，此時(shí)學(xué)習(xí)過程多處于高級知識的獲得階段，所涉及問題也更加復(fù)雜和豐富。這個(gè)階段學(xué)習(xí)核心在于知識意義上與知識運(yùn)用上的建構(gòu)。因此，其教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)包含較多的工程實(shí)例、例題和大量的習(xí)題、思考題等，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對于信息的意義的建構(gòu)，可以從不同情景、不同角度獲得不同方面的理解。
2、 教學(xué)設(shè)計(jì)
CFT強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)方法靈活性及其與情境的適應(yīng)性，它認(rèn)為無論是自上而下還是自下而上，或是從知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的某一部分入手的教學(xué)設(shè)計(jì)，都必須適應(yīng)一定的教學(xué)目的，根據(jù)具體的教學(xué)目的和條件而靈活確定。
3、 網(wǎng)絡(luò)課程情境設(shè)計(jì)
CFT提倡學(xué)生需在真實(shí)的情境下學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)情境設(shè)計(jì)是為學(xué)生提供一個(gè)完整、真實(shí)的問題情境，使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生求知內(nèi)化需求，驅(qū)動學(xué)習(xí)者進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，從而達(dá)到主動建構(gòu)知識意義的目的。情境設(shè)計(jì)應(yīng)包括抽象知識的背景情境、社會與工程實(shí)際應(yīng)用情境，還應(yīng)包括專家解決問題的探索情境。CFT主張，為發(fā)展學(xué)習(xí)者認(rèn)知靈活性，形成對知識的多角度理解，應(yīng)把知識學(xué)習(xí)與多種情境聯(lián)系起來，通過多次進(jìn)入重新安排的情境，使學(xué)習(xí)者形成背景性經(jīng)驗(yàn)，從而掌握知識的復(fù)雜性及相關(guān)性，在情境中形成知識意義的多方面建構(gòu)。
在網(wǎng)絡(luò)課程情境設(shè)計(jì)時(shí)，一方面可以多運(yùn)用多媒體動畫等虛擬現(xiàn)實(shí)和錄像等真實(shí)情境，使"身臨其境"的學(xué)習(xí)成為可能；另一方面，要多運(yùn)用超文本特點(diǎn)，注意設(shè)計(jì)知識的引導(dǎo)和銜接，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)概念間的相互關(guān)系。
4、 評價(jià)反饋設(shè)計(jì)
從略。
5、 網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)優(yōu)化
提出網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)優(yōu)化，緣于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的以下幾種偏向：
（1）忽視網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的認(rèn)識規(guī)律，機(jī)械地把教材搬到網(wǎng)上；（2）網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)上廣而雜，缺乏針對性，置學(xué)習(xí)者時(shí)限而不顧，低效消耗學(xué)習(xí)者時(shí)間；（3）在教學(xué)資源收集上，忽視了"寧缺勿濫"的原則，陷入"多多益善"的誤區(qū)；(4)對多媒體各種特性的發(fā)揮，僅以花樣翻新或計(jì)算機(jī)技術(shù)難度來評定優(yōu)劣。
網(wǎng)絡(luò)課程的優(yōu)化，目的是在特定約束條件下開發(fā)出教學(xué)效果最優(yōu)的精品。每門網(wǎng)絡(luò)課程，都應(yīng)當(dāng)有特定的面向?qū)ο?、特定的教學(xué)目標(biāo)、有限的教學(xué)或自習(xí)學(xué)時(shí)，極端建構(gòu)主義往往忽視這些特定條件，造成脫離實(shí)際，缺乏可行性。網(wǎng)絡(luò)課程的簡單與復(fù)雜程度，應(yīng)重在準(zhǔn)確、簡捷和恰到好處的教學(xué)實(shí)用性，以便讓學(xué)生在有限的網(wǎng)絡(luò)學(xué)時(shí)中能高效率的完成指定教學(xué)目標(biāo)的學(xué)習(xí)。
四、基于CFT《工程流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》的開發(fā)實(shí)踐
1、《工程流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》的學(xué)習(xí)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)采取以自上而下統(tǒng)攬全局，以自下而上漸進(jìn)教學(xué)的靈活性策略。通過課程導(dǎo)論或緒論形式，預(yù)先提出本課程需解決的問題以及概述解決這些問題的各種方法，并將課程的教學(xué)目的、教學(xué)基本要求等文件內(nèi)容附于網(wǎng)絡(luò)課程資源中，并使之在課程學(xué)習(xí)之初就完整地交付于學(xué)生，然后再引導(dǎo)學(xué)生按課程的知識體系從基層到高層，從簡單到復(fù)雜地順序漸進(jìn)學(xué)習(xí)，這對學(xué)生的自學(xué)是十分有效的。筆者認(rèn)為這是一種目前較好的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)設(shè)計(jì)方案。
這樣的學(xué)習(xí)內(nèi)容安排和教學(xué)設(shè)計(jì)，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并有利于學(xué)生在一定學(xué)時(shí)限制下的建構(gòu)能力的培養(yǎng)。
2、《工程流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》的學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)
本課程抽象的概念常令學(xué)習(xí)者生畏，這些基礎(chǔ)知識的情境設(shè)計(jì)，是本課程的一大難點(diǎn)，并在實(shí)現(xiàn)以后成為課程的一大特色。為此，我們設(shè)計(jì)并制作了原創(chuàng)動畫23個(gè)。這些動畫生動形象，它包含抽象知識的背景情境、抽象過程的邏輯情境和面向應(yīng)用對象的工程情境等。有的內(nèi)容，如壓力體概念，還采取多角度情境動畫，展示了多次進(jìn)入重新安排的情境。其學(xué)習(xí)效果表現(xiàn)之一是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中由原先的望而生畏轉(zhuǎn)變?yōu)榕d趣盎然。
工程應(yīng)用類知識的情境化主要通過錄像來實(shí)現(xiàn)。在本課程中，我們加載了教學(xué)錄像片段達(dá)85項(xiàng)，其中自編自導(dǎo)、由校電教中心攝制的有40多項(xiàng)。錄像效果比虛擬現(xiàn)實(shí)更加實(shí)際。筆者認(rèn)為，這是網(wǎng)絡(luò)課程應(yīng)當(dāng)首選的情境表現(xiàn)手段。
3、《工程流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》所提供的學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)環(huán)境
考慮該網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)對象、學(xué)分、學(xué)時(shí)、工程面向等特定約束條件下的優(yōu)化效果，對網(wǎng)絡(luò)課程自帶的學(xué)習(xí)資源作了一定優(yōu)選限制?，F(xiàn)所附帶的學(xué)習(xí)資源有：素材庫、例題庫、作業(yè)與考試題庫、在線練習(xí)庫、教學(xué)指導(dǎo)文檔庫。為了提供拓展學(xué)習(xí)所需的更多資源，還特在筆者自建的網(wǎng)站（www.fluid.net.cn力學(xué)基地）上，建立了工程流體力學(xué)資源專欄，計(jì)有：在線計(jì)算ICAI練習(xí)庫、求解器庫、多媒體電子辭典（自開發(fā)、將上載）、論文庫（將上載）。
4、《工程流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》的在線測試評估系統(tǒng)
測試評估系統(tǒng)主要分概念型為主的認(rèn)知測試和工程應(yīng)用計(jì)算型為主的建構(gòu)能力測試兩類。
認(rèn)知測試以強(qiáng)化訓(xùn)練為手段，遵循學(xué)習(xí)--測試--發(fā)現(xiàn)問題--深入學(xué)習(xí)的認(rèn)知過程。測試題部分穿插在每章節(jié)之中，部分集中在"在線練習(xí)"資源庫中。建構(gòu)能力測試針對工程計(jì)算問題，測試學(xué)生解決工程問題的力學(xué)建模能力。由于流體力學(xué)計(jì)算問題十分復(fù)雜，且無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可資評判，一般只能通過教師批閱的方式對題解進(jìn)行分步評判或整體評判。為了能夠讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)替代教師對計(jì)算機(jī)建模做出評判，我們已組織人員進(jìn)行了攻關(guān)，并已在單機(jī)上獲得突破，在網(wǎng)絡(luò)上也已初步實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)作為本課程測試評估系統(tǒng)的一個(gè)特色內(nèi)容，以《在線練習(xí)ICAI》資源庫的形式鏈接于"力學(xué)基地"網(wǎng)站上。但是，要真正做到智能化在線測試與評價(jià)學(xué)習(xí)者的建構(gòu)能力，對于力學(xué)類課程來說還有許多問題需要研究、解決。
